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2020年第二章环境化学物的生物转运和生物转化参照模板
同种化学物在体内不同器官分布不同,不同化学物分布 也不同,这与组织的血流量、亲和力及其他因素有关。
在分布的开始阶段,血液供应丰富的器官化学物浓度 最高,随时间延长,分布取决于化学物与组织器官的亲和 力。
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影响分布的另一主要因素是体内屏障 1、血脑屏障(blood-brain barrier,BBB)
原因:脑部的毛细血管壁与一般的不同
① 管壁由紧密联合在一起的 扁平内皮细胞构成,中间不 留小孔,近似于生物膜
② 管壁外侧被星状胶质细胞 紧密包围,亲脂性物质易于 通过
③ 间液中蛋白质环和胚胎胎盘之间的几层细胞构成。
大部分外来化合物透过胎盘的机理是简单扩散,而胚胎 发育所必需的营养物质,则通过主动转运而进入胚胎。
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2、滤过 是化学物透过生物膜上的亲水性孔道的过程。孔道由
嵌入脂质双分子层的蛋白质中的亲水性氨基酸组成,凡直 径小于膜孔的化学物质都可随水流透过。
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(二)特殊转运 1、主动转运 active transport
化学物伴随能量的消耗由低浓度向高浓度 转运透过生物膜的过程。
主要特点: 需有载体 消耗能量 载体具有选择性 载体有一定容量 共用一个载体的化学物之间可发生竞争性抑 制。
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影响因素: (1)分子量大小、脂/水分配系数及角质层厚度 (2)种属不同:可能与角质层厚度不同有关。 (3)高温:易于吸收 (4)角质层损失因子:角质层被损坏,可使环 境化学物通透性增加。
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四、分布与贮存
(一)分布(distribution) 环境化学物被吸收进入血液和体液后,随血液和淋巴
的流动分散到全身各组织的过程称为分布。
吸收特点:吸收的外来化合物直接进入血液循环 而分布全身,与胃肠道吸收不同。
主要方式:简单扩散
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气态物质吸收的影响因素: (1)分压差和血/气分配系数——主要决定因素
当分压差达到平衡时,血液中的浓度(mg/L)与肺 泡中的浓度之比为血/气分配系数。 (2)分子量和溶解度:水溶性物质分子量越大的化学 物吸收的越慢。脂溶性物质吸收速度与分子量大小关 系不大,取决于脂/水分配系数。 (3)肺通气量和血流量:
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胞饮作用(pinocytosis)是一种非选择性的 连续摄取细胞外基质中液滴的内吞过程。吞入 的物质通常是液体或溶解物。
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三、吸收
环境化学物经各种途径透过机体的生物膜而进入血 液的过程称为吸收。主要通过消化道、呼吸道和皮肤 吸收
1、消化道吸收 是吸收环境化学 物的主要途径。消 化道的任何部位均 有吸收作用,主要 在小肠。
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颗粒物的吸收主要取决于大小: >10μm,沉积在上呼吸道→痰 5~10μm,沉积在气管和支气管 1~5μm,可到达呼吸道深处,部分到达肺泡 <1μm,在肺泡内扩散而沉积
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3、皮肤吸收 皮肤对化学物的通透性较弱,存在脂质屏障。四氯
化碳、有机磷农药等可经皮肤吸收
皮肤吸收的 两条途径: (1)表皮 (2)毛囊、汗 腺、皮脂腺
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每一循环消耗一个ATP,转运出三个Na+,转进两个K+
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2、 易化扩散 facilitated diffusion 不易溶于脂质的化学物,利用载体由高浓度向低浓度 移动的过程。 特点:有载体参加;不消耗能量。
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3、 吞噬和胞饮——膜动转运 cytosis 吞噬作用 phagocytosis:一些固态颗粒物与细胞膜上 的某种蛋白质发生作用,引起膜的外包或内凹,将异物 包围进入细胞。 吞入物通常是较大的颗粒。吞噬作用只限于几种特殊 的细胞类型 ,如巨噬细胞和中性粒细胞。
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(二)化学物的贮存
进入血液的环境化学物大部分积聚在特定部位。 有的化学物对其积聚部位发生毒性作用——靶部位、 靶器官(target organ); 有的化学物对其积聚部位不发生毒性作用——贮存库 (storage depot)。
主要有几种: 1、血浆蛋白
外来化合物进入血液之后往往与血浆蛋白,尤其是 血浆白蛋白结合,使之不易透过膜进入靶器官,也影响 化学物的 排泄、转化及再分布。这种结合大多为可逆的 非共价结合。
(4)胞吞作用 偶氮色素及某些微生物毒素可通过胞吞 作用进入肠粘膜上皮细胞。
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影响吸收的因素: (1)消化道中的酶类和菌丛,可改变某些化 学物毒性
(2)胃肠道内容物的种类和数量、排空时间 、蠕动状态。
(3) 环境化学物的溶解度和分散度。分散 度大,易于吸收。
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2、呼吸道吸收:主要在肺。吸收最快的是气体、小 颗粒气溶胶和脂/水分配系数高的物质。
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第一节 生物转运
一、生物膜的结构和功能
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二、化学物通过生物膜的方式
(一) 被动转运 1、简单扩散 simple diffusion
生物膜两侧的化学物分子顺浓度梯度扩散 ,称为简单扩散。大多数环境化学物可以此 方式通过生物膜。
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影响因素有: (1)膜两侧化学物的浓度差 (2)脂/水分配系数:物质在脂质中的溶解度与其在水中 的溶解度之比。脂/水分配系数越大越易透过生物膜。但过 大也不易透过。只有脂溶性和水溶性均高的物质容易经过 简单扩散的方式进入生物膜。 (3)化学物质的解离度和体液的pH:解离度越大越难 以简单扩散的方式透过生物膜。体液的pH可以影响弱酸、 弱碱的解离度。
第二章 环境化学物的生物转运和
生物转化
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环境污染物 与机体接触
进入血液 分布到组织
代谢 排泄
化学物的吸收、分布和排泄具 有类似的机理,都是反复通过生 物膜的过程,统称为生物转运 (biotransport)。
化学物质在组织细胞中发生的 结构和性质的变化过程,称为生 物转化(biotransformation)。
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经胃肠道吸收的外源化合物主要通过下列转运方式:
(1)简单扩散 是外源化学物在胃肠道吸收的主要方式。 (2)滤过 小肠粘膜细胞膜上有直径0.4nm左右的亲水性 孔道,分子量100左右,直径小于亲水性孔道的小分子, 可随同水分子一起滤过而被吸收。
(3)主动转运 机体需要的某些营养物质如糖类、氨基 酸、核酸、无机盐可由肠道通过主动转运逆浓度梯度被吸 收,少数外源化学物,由于其化学结构或性质与体内所需 的营养物质非常相似,也能通过主动转运进入机体。