食品毒理学-第二章外源化学物在体内生物转运和生物转化

1、食品毒理学食品毒理学 2014-09-17 授课内容 绪论绪论 第一章第一章 毒理学基本概念毒理学基本概念 第二章第二章 外源化学物在体内的生物转运和生物转化外源化学物在体内的生物转运和生物转化 第三章第三章 食品毒理学实验基础食品毒理学实验基础 第四章第四章 影响毒性作用的因素影响毒性作用的因素 第五章第五章 化学毒物的一般毒性作用化学毒物的一般毒性作用 第六章第六章 化学毒物的生殖毒性与致畸作用化学毒物的生殖毒性与致畸作用 第七章第七章 化学毒物的致突变作用化学毒物的致突变作用 第八章第八章 化学毒物的致癌作用化学毒物的致癌作用 第九章第九章 食品中常见毒性物质的分析食品中常见毒性物质的分

2、析 第二章第二章 外源化学物在体内的生物转运外源化学物在体内的生物转运 和生物转化（和生物转化（1） 第一节 生物转运 一、生物膜与生物转运 二、吸收 三、分布 四、排泄 第二节 生物转化 一、生物转化的意义 二、生物转化类型 三、影响生物转化因素 吸收吸收(Absorption) 分布分布(Distribution) 代谢代谢(Metabolism) 排泄排泄(Excretion) 生物转运生物转运- 吸收、分布与排泄吸收、分布与排泄 生物转化生物转化- 代谢变化代谢变化 第一节 生物转运 生物转运（生物转运（biotransport） 是指外源化学物主要依据物理学是指外源化学物主要依据物理

3、学 规律，规律，本身不发生化学结构改变本身不发生化学结构改变，从接，从接 触部位吸收，转运进入血液、再转运至触部位吸收，转运进入血液、再转运至 组织与脏器、最终转运到排泄器官离开组织与脏器、最终转运到排泄器官离开 机体的过程。机体的过程。 一、生物膜与生物转运 是细胞膜和细胞器膜的总称。（厚度是细胞膜和细胞器膜的总称。（厚度7-10nm） 蛋白质分子蛋白质分子 磷脂双分子层磷脂双分子层 糖类糖类 生物转运机理生物膜结构 亲水头部亲水头部 疏水尾部疏水尾部 磷脂是一种由磷脂是一种由甘油甘油、脂肪酸脂肪酸和和磷酸磷酸所组成的所组成的 分子，分子，“头头”部是亲水的，部是亲水的，“尾尾”部是疏水部是

4、疏水 的。的。 磷脂分子的结构模型 （二）生物（二）生物转运方式转运方式 1.简单扩散简单扩散 2.膜孔滤过膜孔滤过 3.易化扩散易化扩散 5.胞吞作用胞吞作用 6.胞吐作用胞吐作用 浓度高浓度高 低低 浓度低浓度低 高高 1. 1.简单扩散简单扩散 化学物由生物膜浓度较高的一侧向浓度较低化学物由生物膜浓度较高的一侧向浓度较低 的一侧扩散，当两侧浓度达到动态平衡时，扩散的一侧扩散，当两侧浓度达到动态平衡时，扩散 即终止。即终止。 n浓度梯度 生物膜两侧浓度差叫生物膜两侧浓度差叫 浓度梯度或浓度差浓度梯度或浓度差 A.被动转运 顺浓度梯度，不需要消耗能量顺浓度梯度，不需要消耗能量 毒物与生物膜不

5、发生化学反应毒物与生物膜不发生化学反应 生物膜不具有主动性，是一个简单的物理学过生物膜不具有主动性，是一个简单的物理学过 程程 （1）简单扩散的特点）简单扩散的特点 n在一般情况下，大部分外源化学物是通过简在一般情况下，大部分外源化学物是通过简 单扩散进行生物转运单扩散进行生物转运 （2）毒理学意义）毒理学意义 O2、N2、CO2 、乙醇、尿素 浓度梯度差浓度梯度差 外源化学物在脂质中的溶解度外源化学物在脂质中的溶解度 脂水分配系数脂水分配系数=脂相中溶解度脂相中溶解度/水相中溶解度水相中溶解度 电离或离解状态和体液中的电离或离解状态和体液中的pH 生物膜两侧体液的蛋白质浓度和与蛋白质结合生物

6、膜两侧体液的蛋白质浓度和与蛋白质结合 的亲合力的亲合力 （3）影响简单扩散的因素）影响简单扩散的因素 外源化学物透过生物膜上亲水性外源化学物透过生物膜上亲水性 孔道的过程依靠生物膜两侧的渗孔道的过程依靠生物膜两侧的渗 透压梯度和液体静压的作用透压梯度和液体静压的作用 2. 2.膜孔膜孔滤过滤过 化学物分子量的大小化学物分子量的大小: 4nm孔道：孔道：200 的分子不通过的分子不通过 70nm孔道：孔道：60000分子不通过分子不通过 （1）影响因素）影响因素 n水及一些溶于水而不溶于脂质的物质，可通水及一些溶于水而不溶于脂质的物质，可通 过滤过完成生物转运过程。过滤过完成生物转运过程。 （2

7、）毒理学意义）毒理学意义 外源化学物先同体内某些物质（外源化学物先同体内某些物质（载载 体体）呈）呈物理性物理性结合后，再透过生物结合后，再透过生物 膜的过程。膜的过程。 特殊转运 不易溶于脂质的化学物，利用不易溶于脂质的化学物，利用载体载体由由高浓度高浓度向向 低浓度低浓度处移动的过程。处移动的过程。 3 3. .易化扩散易化扩散 n不能逆浓度递度由低浓度处向不能逆浓度递度由低浓度处向 高浓度处移动，所以不消耗代高浓度处移动，所以不消耗代 谢能量；谢能量； n由于利用载体，生物膜具有一由于利用载体，生物膜具有一 定主动性或选择性，但又不能定主动性或选择性，但又不能 逆浓度梯度，故又属于扩散性

8、逆浓度梯度，故又属于扩散性 质，也可称为质，也可称为促进扩散促进扩散 。 水溶性分子水溶性分子 B. （4.）主动转运）主动转运 化学物质伴随能量消耗，从细胞膜的化学物质伴随能量消耗，从细胞膜的低低浓浓 度侧向度侧向高高浓度侧扩散过程。浓度侧扩散过程。 特点特点： 1.载体载体 2.能量代谢能量代谢 3.饱和性饱和性 4.选择性选择性 5.竞争性竞争性脂溶性低的化学物脂溶性低的化学物 转运过程需要载体参加；转运过程需要载体参加； 可逆浓度梯度转运，消耗一定的代谢能量；可逆浓度梯度转运，消耗一定的代谢能量； 载体有一定的容量，当化合物浓度达到一定程载体有一定的容量，当化合物浓度达到一定程 度时，

9、载体可以饱和，转运即达到极限；度时，载体可以饱和，转运即达到极限； 主动转运有一定的选择性；主动转运有一定的选择性； 竞争抑制竞争抑制：如果两种化合物基本结构相似，又：如果两种化合物基本结构相似，又 需要同一转运系统时就发生竞争抑制。需要同一转运系统时就发生竞争抑制。 主动转运的特点 5.胞吞作用胞吞作用 液体或固体外源化学物被伸出的生物膜液体或固体外源化学物被伸出的生物膜 包围，然后将被包围的液滴或较大颗粒并包围，然后将被包围的液滴或较大颗粒并入细入细 胞内胞内，达到转运的目的，前者称为，达到转运的目的，前者称为胞饮胞饮，后者，后者 称为称为吞噬吞噬，总称为胞吞作用。，总称为胞吞作用。 C.

10、膜动转运 6.胞吐作用胞吐作用 胞质内大分子颗粒物由细胞内胞质内大分子颗粒物由细胞内运出细胞运出细胞 的过程，称胞吐作用。的过程，称胞吐作用。 吞噬作用吞噬作用胞饮作用胞饮作用 液体或极小的颗粒物 质 较大的固体颗粒物质 吸收（吸收（Absorption） 是指外源化学物从接触部位通过生物膜屏障进是指外源化学物从接触部位通过生物膜屏障进 入入机体及血液循环机体及血液循环的过程。的过程。 主要途径主要途径 n消化道消化道 n呼吸道呼吸道 n皮皮 肤肤 二、吸收 消化道是外源化学物的消化道是外源化学物的主要吸收途径。主要吸收途径。 外源化学物在消化道的吸收可在任何部位进外源化学物在消化道的吸收可在

11、任何部位进 行，但主要在行，但主要在小肠小肠。 吸收方式：主要是通过吸收方式：主要是通过简单扩散简单扩散，还可以通，还可以通 过过滤过滤过、胞饮胞饮或或吞噬吞噬和和主动转运主动转运系统。系统。 （一）经消化道吸收（一）经消化道吸收 消化道消化道 消化腺消化腺 口腔口腔 咽咽 食管食管 胃胃 小肠小肠 大肠大肠 十二指肠十二指肠 空肠空肠 回肠回肠 盲肠盲肠 阑尾阑尾 结肠结肠 直肠直肠 大消化腺：唾液腺、胰腺、肝。大消化腺：唾液腺、胰腺、肝。 小消化腺：唇腺、舌腺、颊腺、腭腺、小消化腺：唇腺、舌腺、颊腺、腭腺、 食管腺、胃腺、肠腺。食管腺、胃腺、肠腺。 消化系统消化系统 盲肠盲肠 阑尾阑尾 直

12、肠直肠 小肠组织学结构 小肠绒毛 外源化学物的性质外源化学物的性质 机体方面的影响机体方面的影响 胃肠道的蠕动情况胃肠道的蠕动情况 胃肠道的充盈程度胃肠道的充盈程度 胃肠道的酸碱度胃肠道的酸碱度 胃肠道中的某些物质及菌丛胃肠道中的某些物质及菌丛 芳香硝基化合物还原成芳香胺（致癌、致甲状腺肿） 影响消化道吸收因素影响消化道吸收因素 是指经消化道吸收的外源化学物是指经消化道吸收的外源化学物 首先进入肝脏、并可在肝脏中进首先进入肝脏、并可在肝脏中进 行代谢转化作用。行代谢转化作用。 肝脏的首过效应肝脏的首过效应 肺泡生理结构和特点肺泡生理结构和特点 不经过肝脏的生物转化，直接进入体不经过肝脏的生物转

13、化，直接进入体 循环而分布全身循环而分布全身 主要通过简单扩散主要通过简单扩散 （二）经呼吸道吸收（二）经呼吸道吸收 气体、蒸气与气溶胶经肺吸收的影响因素不同气体、蒸气与气溶胶经肺吸收的影响因素不同 呼吸系统示 意图 呼吸道分布示意图 肺泡和终末细支气 肺泡和终末细支气 管微细结构管微细结构 肺肺 泡泡 肺肺- -血屏障血屏障 气态毒物的浓度气态毒物的浓度 即毒物在吸入空即毒物在吸入空 气中的分气中的分 压（或称张力）压（或称张力） 气态毒物在血液中的溶解度气态毒物在血液中的溶解度 肺泡的通气量和血流量肺泡的通气量和血流量 肺泡通气量与血流量的比肺泡通气量与血流量的比 值称为通气值称为通气 /

14、血流比值血流比值 气态毒物经肺吸收的影响因素气态毒物经肺吸收的影响因素 粒子大小：粒子大小：气溶胶的直径气溶胶的直径5 m者多者多 数被阻留在上呼吸道，数被阻留在上呼吸道，25 m沉积在沉积在 气管、支气管区域，通常只有气管、支气管区域，通常只有1 m 的粒子才可吸入肺泡的粒子才可吸入肺泡 水溶性：水溶性：溶解度大的易在上呼吸道吸溶解度大的易在上呼吸道吸 收，溶解度低的气溶胶易到达肺泡被收，溶解度低的气溶胶易到达肺泡被 吸收吸收 气溶胶气溶胶毒物经肺吸收的影响因素毒物经肺吸收的影响因素 穿透阶段穿透阶段：外源化学物透过皮肤：外源化学物透过皮肤 表皮，即角质层的过程表皮，即角质层的过程 吸收阶段

15、吸收阶段：由角质层进入乳头层：由角质层进入乳头层 和真皮，并被吸收入血和真皮，并被吸收入血 吸收方式：简单扩散吸收方式：简单扩散 （三）（三） 经皮肤吸收经皮肤吸收 皮肤组织学结构示意图（皮肤组织学结构示意图（1） 皮肤组织学结构示意图（皮肤组织学结构示意图（2） 表皮表皮 真皮真皮 皮下组织皮下组织 角质层角质层 透明层透明层 颗粒层颗粒层 有棘层有棘层 基底层：生成新表皮细胞基底层：生成新表皮细胞 乳头层：输送养分，含水分、弹性蛋白乳头层：输送养分，含水分、弹性蛋白 网状层：含水分、弹性蛋白、胶原蛋白，提供张力网状层：含水分、弹性蛋白、胶原蛋白，提供张力 环境污染物的皮肤吸收环境污染物的皮肤吸收 环境污染物环境污染物 表皮表皮毛囊、汗腺、皮脂腺毛囊、汗腺、皮脂腺 表皮角质层表皮角质层, 阻止阻止MW300 连接角质层连接角质层, , 阻止水溶性物质阻止水溶性物质 基底膜基底膜 血液血液 理化性质：脂理化性质：脂/水分配系数接近于水分配系数接近于1，易被，易被 吸收进入血吸收进入血 液液 皮肤血流速度和出汗状况皮肤血流速度和出汗状况 皮肤完整性：如皮肤破损，破坏表皮角质层屏障作用，皮肤完整性：如皮肤破损，破坏表皮角质层屏障作用， 外源化