污染物对生物的影响演示文稿

污染物对生物的影响演示文稿目前一页\总数一百五十二页\编于十九点污染物对生物的影响目前二页\总数一百五十二页\编于十九点污染物在各级生物学水平上的影响目前三页\总数一百五十二页\编于十九点第一节

污染物在生化和分子水平上的影响

污染物进入机体后，首先将导致机体一系列的生物化学变化。防护性生化反应■机理

通过降低细胞中游离污染物的浓度，从而防止或限制细胞组成部分发生可能的有害反应，消除对机体的影响。目前四页\总数一百五十二页\编于十九点例如:

有机污染物常常可以诱导一些酶的生成，使新陈代谢发生变化。在机体酶系统中最重要的是细胞微粒体酶系统，如混合功能氧化酶系统，它的功能是增加水溶性代谢物和结合物的生成速率，从而很快地被排泄到体外，在这种情况下，代谢起解毒作用。目前五页\总数一百五十二页\编于十九点非防护性生化反应■作用机理多样化■结果之一是产生对生物体有害的影响■

例如乙酰胆碱酯酶的抑制。

50%以上因抑制导致毒性效应。■

DNA突变目前六页\总数一百五十二页\编于十九点一、污染物对生物机体酶的影响酶在生物机体中具有重要作用污染物进入机体后可能导致酶的变化：酶使污染物发生代谢转化污染物导致酶的数量和活性改变其中：

污染物对酶的诱导和阻遏影响酶的数量污染物对酶的激活和抑制影响酶的活性目前七页\总数一百五十二页\编于十九点（一）污染物对酶活性的诱导发现:

在研究氨基偶氮染料N-脱甲基化作用时发现，外源化合物处理哺乳动物，能明显提高动物代谢偶氮染料的能力。应用RNA和DNA代谢抑制剂，发现诱导作用发生在转录水平上，并不需要新的DNA合成。

结果:

诱导混合功能氧化酶和其他酶的活性。导致微粒体酶含量增加，酶合成速度加快，酶蛋白的分解降低，目前八页\总数一百五十二页\编于十九点可能机理:操纵基因去阻遏作用(Depression)

酶蛋白合成受结构基因、操纵基因和调节基因的控制：结构基因DNA转录成mRNA的速度由操纵基因控制，调节基因形成的内源基因阻遏蛋白可使调节基因失活，终止转录过程，进而使酶蛋白合成停止。污染物能与阻遏蛋白结合，使阻遏作用失效，操纵基因将不受操阻遏（去阻遏作用），酶蛋白增加。目前九页\总数一百五十二页\编于十九点目前十页\总数一百五十二页\编于十九点目前研究较多的被诱导酶有：污染物在生物体内进行生物转化过程中的相I和相II反应的有关酶:

混合功能氧化酶系(MFO)

谷胱甘肽转移酶(GST)

尿二磷酸葡萄糖苷转移酶(UDPGT)

抗氧化防衡系统的酶系:

过氧化物歧化酶(SOD)

过氧化物酶目前十一页\总数一百五十二页\编于十九点1.污染物对混合功能氧化酶活性的诱导（1）MFO组成

细胞色素P450NADPH—细胞色素P450还原酶

NADH—细胞色素b5还原酶磷脂（2）MFO的特征

MFO是电子传递系统，存在于大多数组织的细胞内质网上。引起的生物转化的反应特征相同，但底物、产物的化学特性差别很大，具多种催化功能。目前十二页\总数一百五十二页\编于十九点（3）环境生物学中广泛研究的MFO

7-乙氧基异吩恶唑O-脱乙基酶(ECOD)7-乙氧基香豆素O-脱乙基酶(ECOD)

芳烃羟化酶(AHH)（4）MFO存在形式

存在于所有的脊椎动物和大部分无脊椎动物中，其作用是代谢非极性的亲脂性有机化合物，包括内源性化合物和外源性化合物。目前十三页\总数一百五十二页\编于十九点（5）生理作用参与体内的胆固醇、胆汁酸、类固醇、激素、维生素D的生物合成和代谢。（6）解毒作用能够代谢许多外源性化合物（如多环芳烃和药物）许多外源性化合物能从酶活性、酶蛋白和mRNA三个水平上诱导生物体内MFO活性。目前十四页\总数一百五十二页\编于十九点（7）MFO的活性诱导剂①药物诱导剂（苯巴比妥型）

诱导肝脏MFO活性大量增加。②致癌物诱导剂（3-甲基胆蒽型）

包括苯并()芘等多种多环芳烃类；其诱导MFO活性的范围相对较小，主要影响是芳烃羟化酶（AHH）。③甾族诱导剂（螺王内酯）

主要使NDDPH-细胞色素P450还原酶活性增加。目前十五页\总数一百五十二页\编于十九点（8）MFO诱导的意义

■用于阐明污染物的作用机制、污染物的生物可利用性、污染物间的相互作用和生物机体的防御反应等；■在分子水平上可以它作为敏感的生物监测指标，对污染物在生态系统中的早期影响进行评价。■例如：鱼体内的MFO的诱导反应极为敏感，在污染水体中鱼的EROD和AHH活性都有明显升高，并且鱼体内MFO的诱导有很好的剂量-效应关系。目前十六页\总数一百五十二页\编于十九点（9）应用■20世纪70年代中期，就建立了以诱导鱼体内MFO活性来监测海洋石油污染的方法。■MFO的诱导不仅受大量的天然化合物、人造化合物的诱导，也受到其他因素的影响，如温度、食物等。■利用MFO的诱导监测环境质量的变化和污染物对生态系统的危害。目前十七页\总数一百五十二页\编于十九点2.抗氧化防御系统酶■产生

长期自然进化中，需氧生物建立了防御过氧化损害的系统。■组成

水溶性组分：谷胱甘肽(GSH)、维生素C

脂溶性组分：维生素E、-胡萝卜素；

酶：谷胱甘肽过氧化酶(GPx)

超氧化物歧化酶(SOD)

过氧化氢酶(CAT)等目前十八页\总数一百五十二页\编于十九点■体内代谢可产生活性氧活性氧是带有2-3个电子的分子氧还原产物，主要有O2-和H2O2等。■体内代谢过程包括：不同酶活性反应(如葡萄糖氧化酶)；线粒体、微粒体和色素体的多酶电子传递链；白细胞的吞噬作用(如巨噬细胞)。目前十九页\总数一百五十二页\编于十九点■环境污染物（如醌类、多环芳烃、多氯联苯和金属螯合剂等）在生物体内进行生物转化时，同时产生氧化还原循环，不仅母体化合物产生的中间体产物本身是自由基代谢物，可与核酸、蛋白质共价连接，产生毒害，而且在氧化还原循环中产生了大量的活性氧。■抗氧化防御系统可控制由体内代谢产生的活性氧，消除活性氧对机体的伤害作用。目前二十页\总数一百五十二页\编于十九点■当体内抗氧化防御系统不能消除这些活性氧时，它们可使DNA链断裂、脂质过氧化、酶蛋白失活等，从而引起机体氧化应激或氧毒性。■在活性氧产生和转化中，抗氧化防御系统酶起着非常重要的作用。■抗氧化防御系统酶可被参与氧化还原循环的污染物所诱导。目前二十一页\总数一百五十二页\编于十九点目前二十二页\总数一百五十二页\编于十九点(1)超氧化物歧化酶(SOD)SuperoxideDismutases■SOD在抗氧化防御系统中起重要的作用，可催化活性氧（O2-）自由基生成H2O2，是一类高诱导性酶。目前二十三页\总数一百五十二页\编于十九点■SOD存在于多种需氧生物中，有三种典型的同工酶，并具不同的金属中心。■已发现许多化学污染物能诱导SOD活性目前二十四页\总数一百五十二页\编于十九点化学污染物包括：

大气污染物：O3

直接作用氧化物：H2O2和有机超氧化物氧化还原循环化合物：多环芳烃■例如：当植物菌根菌(赭丝膜伞)暴露于酸性条件和铝离子下，能诱导菌根体内SOD升高。■

SOD活性诱导不仅可提示污染物的作用机理，而且可以监测和评价污染物对生态系统的损害。目前二十五页\总数一百五十二页\编于十九点(2)谷胱甘肽过氧化酶(GPx)GlutathionePeroxidase■GPx是以H2O2作为底物，催化形成H2O，消除H2O2。■

GPx也能催化有机过氧化氢物还原成相应的醇，在脂质的氧化过程中起重要的作用。

ROOHROH目前二十六页\总数一百五十二页\编于十九点■环境污染物对GPx的诱导作用

当植物暴露于大气污染物O3、SO2和NO2以及SO2和NO2混合物时，植物体内GPx活性显著地增加。■例如

不同鲤科鱼类，暴露于百草枯时，不同组织中GPx活性明显升高。■当大鼠暴露于O3时，其肺组织中GPx活性也明显升高。目前二十七页\总数一百五十二页\编于十九点(3)过氧化氢酶(CAT)Catalases■

CAT去除H2O2的反应■与GPx不同，CAT仅能分解H2O2。目前二十八页\总数一百五十二页\编于十九点■环境污染物对CAT的诱导作用暴露于百草枯的鼠和兔细胞组织中CAT活性明显升高；鲶鱼暴露于两种混合污染物后，体内CAT活性增加1.5~2.5倍；鱼类暴露于漂白纸浆废水后，体内CAT活性升高2~7倍；水生生物暴露于受多环芳烃(PAH)污染的底泥后，其CAT也明显升高。目前二十九页\总数一百五十二页\编于十九点3.谷胱甘肽转移酶(GSTs)GlutathioneTransferases■

GST是污染物在体内生物转化相II过程中的重要酶，具有许多同工酶。■生理作用

与不同的亲电性化合物或一些相I代谢产物结合，产生水溶性化合物，易于排出体外，起到脱毒作用。目前三十页\总数一百五十二页\编于十九点■GSTs存在状况

存在于所有的动物之中，肝是脊椎动物中GSTs的主要场所。■鼠肝中的GSTs占可溶性肝蛋白的10％■鱼肝中的GSTs也是可溶性肝蛋白的主要成分。■环境污染物对GSTs的诱导作用

GSTs可被有机氯农药、多环芳烃(PAH)和多氯联苯(PCBs)等许多污染物诱导。目前三十一页\总数一百五十二页\编于十九点■例如经多环芳烃（PAH）处理后，哺乳动物肝脏中GSTs活性比对照组高1.5~2.0倍。在不同水生动物体内GSTs可被PAH诱导，其活性高于对照组2倍。在同一条河流中，污染断面鱼体内肝组织和消化管组织中的GSTs含量和活性比清洁断面高出3~4倍。■

GSTs活性诱导受环境条件、生物种类和化合物性质的影响，存在着较大的差异。目前三十二页\总数一百五十二页\编于十九点(二)酶抑制作用的类型■环境污染物也可抑制酶的活性■酶活性的抑制可分为：

不可逆性抑制非竞争性抑制竞争性抑制■污染物与酶蛋白活性中心的功能基团不可逆性结合，将引起不可逆性抑制。目前三十三页\总数一百五十二页\编于十九点1.不可逆抑制作用(1)不可逆抑制剂的作用方式以共价键方式与酶的必需基团不可逆结合而使酶丧失活性，不能用透析、超滤等物理方法除去抑制剂而使酶恢复活性。(2)不可逆抑制剂

重金属离子，有机磷叠氮化合物，氰化物含汞、含砷有机物目前三十四页\总数一百五十二页\编于十九点(3)有机磷农药对胆碱酯酶的抑制作用■有机磷农药分子中具有亲电子性的磷原子和带正电荷部分。■正电荷部分与胆碱酯酶的氨基酸残基的侧链羟基结合。■亲电子性磷与活性中心酯解部分(丝氨酸残基的羧基)结合，形成磷酰化胆碱酯酶。■形成稳定的结合物，使酶失去分解乙酰胆碱的作用，引起一系列的中毒反应。目前三十五页\总数一百五十二页\编于十九点有机磷农药与胆碱酯酶目前三十六页\总数一百五十二页\编于十九点(4)重金属对酶活性的抑制

铅、汞等重金属能与酶活性中心上的半胱氨酸残基的巯基结合，抑制酶的活性，属于不可逆抑制。目前三十七页\总数一百五十二页\编于十九点2.非竞争性抑制

non-competitiveinhibition(1)特征

抑制剂和底物分别结合在酶的不同部位上，抑制剂和底物对酶的结合互不影响。目前三十八页\总数一百五十二页\编于十九点■某些污染物与酶分子中半胱氨酸残基的巯基可逆性结合，引起酶构型改变，使酶活性受到可逆性但非竞争性抑制。■

CO、氰化物、H2S和叠氮化合物，能与细胞色素氧化酶中的铁中心结合，产生非竞争性抑制。■氰化物与Fe2+结合，生成氰化铁细胞色素氧化酶，阻断电子传递链，细胞不能利用氧，造成细胞内窒息。目前三十九页\总数一百五十二页\编于十九点3.竞争性抑制(1)特点

底物浓度增加，抑制作用减弱。抑制作用的强弱取决于抑制剂的浓度与底物浓度的相对比例。(2)原因因为竞争性抑制剂与酶的正常底物在化学结构上相似，与酶活性中心结合部位相同，但竞争性抑制剂不被酶所代谢。目前四十页\总数一百五十二页\编于十九点4.其他类型的抑制剂(1)中间代谢产物抑制酶活性有些污染物是通过生成中间代谢产物抑制酶活性，造成生物化学损害。例如：

有机氟代烷的毒性，取决于是否经体内-氧化生成氟乙酸。偶数碳的氟代烷，通过—氧化生成氟乙酸，氟乙酸可活化成氟乙酰辅酶A，进入三羧酸循环，生成氟柠檬酸，而氟柠檬酸抑制了乌头酸酶，阻断细胞内重要的产能途径(TCA)。目前四十一页\总数一百五十二页\编于十九点(2)消耗辅酶或抑制辅酶

有些污染物消耗辅酶或抑制辅酶的合成，导致酶活性抑制。例如：

铅可使体内烟酸量下降，NAD+和NADP+合成减少。(3)砷和有机锡

与硫辛酸结合，造成硫辛酸缺乏，使-酮酸氧化脱羧反应受阻。目前四十二页\总数一百五十二页\编于十九点(4)结合金属离子■

EDTA能与Mg2+等二价阳离于可逆络合，抑制需要二价阳离子的酶。■氟化物与Mg2+形成复合物，使需Mg2+激活的烯醇化酶受抑制。■有些金属离子是酶的辅基或激活剂，污染物与金属离子结合，可抑制相应的酶。■例如：CS2代谢生成的二乙基二硫代氨甲酸，能结合铜离子，使多巴胺--羟化酶活性下降，干扰肾上腺素的合成，引起一系列神经系统症状。目前四十三页\总数一百五十二页\编于十九点(三)不同污染物对酶的抑制1.ATPaseATPase是生物体重要酶，存在于所有的细胞中，包括由不同离子活化及存在于不同细胞结构中的ATPase，在细胞供能、离子平衡等过程中起重要作用。目前四十四页\总数一百五十二页\编于十九点■

DDT对Na+／K+-ATPase，Mg-ATPase有抑制作用。■不同生物、不同组织对污染物反应有很大差异。■无论是离体实验和活体暴露，都表明有一定的剂量-效应关系存在，有的具有典型的毒性效应曲线。■

ATPase抑制已作为一项评价污染压力的指标。目前四十五页\总数一百五十二页\编于十九点2.乙酰胆碱酯酶(Ache)Acetylcholinesterase■乙酰胆碱酯酶在神经系统的信息传导中起重要作用。■早在50年代，人们就发现有机磷农药和氨基甲酸酯农药对高等和低等动物的Ache具有明显的抑制作用，从而产生对生物的神经功能破坏，导致一系列生物学效应。目前四十六页\总数一百五十二页\编于十九点Ache抑制■可改变水生生物呼吸作用、游泳能力、摄食能力和社会关系；■改变鸟类的行为、内分泌功能、繁殖和对非污染环境变化的耐受力；■导致无脊椎动物的死亡和种群变化。■大脑通常是野生脊椎动物中研究有机磷和氨基甲酸酯农药毒性的作用器官。目前四十七页\总数一百五十二页\编于十九点■Ache抑制具有较高的专一性和敏感性。■可作为评价生物受到有机磷农药和氨基甲酸酯农药影响的指标。■一般认为

20％以上Ache抑制，证明暴露作用存在；50％以上的Ache抑制，表明对生物的生存有危害。目前四十八页\总数一百五十二页\编于十九点3.-氨基乙酰丙酸脱氢酶(ALAD)■ALAD存在于许多组织的细胞质中，在合成血红蛋白中起重要作用。■铅能直接抑制鱼类、鸟类和哺乳类ALAD活性。血液中铅浓度与ALAD活性抑制具有典型的剂量-效应关系，随着血液中铅浓度增加，ALAD活性不断降低。■由于ALAD测定方法简单和精确，目前把ALAD作为一个敏感的指标，应用于监测和评价铅污染对生态系统的影响。目前四十九页\总数一百五十二页\编于十九点4.蛋白磷酸酶（ProteinPhosphatase，PP）■蛋白磷酸酶广泛存在于细胞中，对蛋白质进行脱磷酸化作用。■蛋白磷酸化与脱磷酸化是细胞内无所不在的反应，这两种反应的特定平衡协调着细胞内许多生化反应过程。■若蛋白磷酸化酶或脱磷酸化酶中任意一种改变其活性，将导致细胞内一系列生化反应紊乱，可促进肿瘤形成过程。目前五十页\总数一百五十二页\编于十九点肾上腺素信号作用于肝细胞受体后通过信号传导途径引起的逐级放大反应目前五十一页\总数一百五十二页\编于十九点二、污染物对生物大分子的影响■污染物及其活性代谢产物可直接与蛋白质、核酸、脂肪酸等生物大分子共价结合，导致生物大分子产生化学性损伤，影响生物大分子的功能，产生毒性效应。■代谢活性产物与大分子结合取决于代谢物量、母体化合物剂量、代谢酶活性、代谢产物与各种大分子轭合物的修复速率或被其他新的大分子取代的速度。目前五十二页\总数一百五十二页\编于十九点（一）污染物对蛋白质影响■蛋白质中的氨基酸带有活性基团(如一OH基、胍基、一NH2、巯基等)在维持蛋白质的构型和酶的催化活性中起重要作用。■活性基团易与污染物(或活性代谢产物)发生反应，导致蛋白质化学损伤。■引起的生物学后果：细胞膜和亚细胞损伤，最终可导致细胞死亡和组织坏死。目前五十三页\总数一百五十二页\编于十九点蛋白质化学损伤后的生物学效应■诱导防护性功能蛋白的产生应激蛋白(StressProteins)

金属硫蛋白(Metallothionein)目前五十四页\总数一百五十二页\编于十九点金属硫蛋白是一种位于胞浆内的低分子蛋白，半胱氨酸含量极高，约30％，相对分子质量一般在6000—7000，对热稳定，金属含量高。金属硫蛋白的存在状况首先在马肾中被分离。目前，已发现这种蛋白质广泛存在于原生动物、真菌、植物和所有的无脊椎动物和脊椎动物中。目前五十五页\总数一百五十二页\编于十九点金属硫蛋白的功能■对二价金属离子具极高的亲和力。■在细胞内起贮存必需的微量金属和调节这些金属在细胞内浓度的作用。■与有毒金属结合则可以保护细胞免受重金属毒性影响。■可以被环境中的金属所诱导，如Cd，Cu，Zn，Hg，Co，Ni，Bi和Ag，而且这种诱导与环境中的金属浓度有相关性。目前五十六页\总数一百五十二页\编于十九点（二）污染物对DNA影响■外源性化合物及其活性代谢产物与DNA结合、紫外线和放射性物质等可引起DNA的不同途径的损伤。■细胞本身对DNA的损伤具有修复能力。一旦损伤发生，修复能力迅速被诱导，各种修复酶增加并被活化。■如果损伤的DNA不能被修复，则产生DNA结构和功能影响，导致细胞死亡或细胞突变，产生遗传疾病。目前五十七页\总数一百五十二页\编于十九点

外源性化合物及其活性代谢产物与DNA相互作用及产生突变有一定的顺序：■第一阶段：形成DNA加合物(DNAAddcuts)；■第二阶段：可能会发生DNA的二次修饰，如链断裂或DNA修复率提高；■第三阶段：DNA结构的破坏被固定；■第四阶段：当细胞分裂时，外源性化合物造成的危害可导致DNA突变及其基因功能的改变。目前五十八页\总数一百五十二页\编于十九点■外源性化合物及其活性代谢产物与DNA相互作用形成DNA加合物是产生DNA损伤最早期的作用，随后产生的最重要的影响是DNA结构改变，包括碱基置换、碱基丢失、链断裂等。■

DNA分子中，碱基或糖及磷酸均可受到化合物的攻击，造成化学性损伤。■碱基是最常见、最重要的靶基团■亲电性化合物主要攻击鸟嘌呤(G)的N7和C8、胞嘧啶(C)的N3和腺嘌呤(A)的一NH2基。目前五十九页\总数一百五十二页\编于十九点■亲核性化合物主要攻击胞嘧啶、胸腺嘧啶(T)的CT5位。■自由基主要攻击腺嘌呤(A)和鸟嘌呤的C8位和嘧啶碱基的5，6位双链■化合物与DNA最常见的结合是共价结合。目前六十页\总数一百五十二页\编于十九点1.DNA的损伤(1)DNA分子的自发性损伤①DNA复制中的错误■碱基配对的错误频率约为10-1-10-2，在DNA复制酶的作用下碱基错误配对频率降到约10-5-10-6，■复制过程中如有错误的核苷酸参入，DNA聚合酶还会暂停催化作用，以3′→5′外切核酸酶的活性切除错误接上的核苷酸，然后再继续复制，保证复制的准确性。■校正后的错配率仍有10-10左右。目前六十一页\总数一百五十二页\编于十九点②DNA的自发性化学变化

生物体内DNA分子可以由于各种原因发生变化：碱基的异构互变■

4种碱基各自的异构体间都可自发地互变（烯醇式与酮式间的互变），这会使碱基间发生错配，可使A-C、T-G等。■如果这些配对发生在DNA复制时，就会造成子代DNA序列与亲代DNA不同的错误性损伤。目前六十二页\总数一百五十二页\编于十九点碱基的脱氨基作用■碱基的环外-NH2有时会自发脱落，从而C会变成U、A会变成次黄嘌呤（H）、鸟嘌呤会变成黄嘌呤（X）等，DNA复制时，U-A、H-X、H-C配对，导致子代DNA序列错误。■遇到复制时，U与A配对、H和X都与C配对就会导致子代DNA序列的错误变化。■胞嘧啶自发脱氨基的频率约为每个细胞每天190个。目前六十三页\总数一百五十二页\编于十九点脱嘌呤与脱嘧啶热和酸等都可使嘌呤和嘧啶从DNA链的核糖磷酸骨架上脱落，形成AP（脱嘌呤嘧啶）位点。APsite:(meaningapurinicandapyrimidinic)isalocationinDNAthatdoesnothaveeitherapurineandpyrimidinebase，usuallyduetoDNAdamage.目前六十四页\总数一百五十二页\编于十九点碱基修饰与链断裂■细胞呼吸的副产物O2、H2O2等会造成DNA损伤，能产生胸腺嘧啶乙二醇、羟甲基尿嘧啶等碱基修饰物，还可能引起DNA单链断裂等损伤。■体内还可以发生DNA的甲基化，结构的其他变化等，这些损伤的积累可能导致老化。目前六十五页\总数一百五十二页\编于十九点⑵物理因素引起的DNA损伤①紫外线引起的DNA损伤

当DNA受到最易被其吸收波长(~260nm)的紫外线照射时，使同一条DNA链上相邻的嘧啶以共价键连成二聚体。目前六十六页\总数一百五十二页\编于十九点目前六十七页\总数一百五十二页\编于十九点②电离辐射引起的DNA损伤

电离辐射损伤DNA有直接和间接的效应。直接效应：

DNA直接吸收射线能量而遭损伤。间接效应：指DNA周围其他分子(主要是水分子)吸收射线能量产生具有很高反应活性的自由基进而损伤DNA。目前六十八页\总数一百五十二页\编于十九点电离辐射可导致DNA分子的多种变化：碱基变化主要由OH–自由基引起，包括DNA链上的碱基氧化修饰、过氧化物的形成、碱基环的破坏和脱落等。一般嘧啶比嘌呤更敏感。脱氧核糖变化脱氧核糖上的每个碳原子和羟基上的氢都能与OH–反应，导致脱氧核糖分解，最后会引起DNA链断裂。目前六十九页\总数一百五十二页\编于十九点DNA链断裂■射线的直接和间接作用都可能使脱氧核糖破坏或磷酸二酯键断开而致DNA链断裂。■

DNA双链中一条链断裂称单链断裂(singlestrandbroken)，DNA双链在同一处或相近处断裂称为双链断裂(doublestrandbroken)。■单链断裂比较容易修复；对单倍体细胞来说(如细菌)一次双链断裂就是致死事件。目前七十页\总数一百五十二页\编于十九点交联■包括DNA链交联和DNA-蛋白质交联。■同一条DNA链上或两条DNA链上的碱基间可以共价键结合，DNA与蛋白质之间也会以共价键相连，组蛋白、染色质中的非组蛋白、调控蛋白、与复制和转录有关的酶都会与DNA共价键连接。■交联是细胞受电离辐射后在显微镜下看到的染色体畸变的分子基础，会影响细胞的功能和DNA复制。目前七十一页\总数一百五十二页\编于十九点⑶化学因素引起的DNA损伤■化学因素对DNA损伤的认识最早来自对化学武器杀伤力的研究。■对癌症化疗、化学致癌作用的研究使人们更重视突变剂或致癌剂对DNA的作用。①烷化剂对DNA的损伤

烷化剂是一类亲电子的化合物，很容易与生物体中大分子的亲核位点起反应。目前七十二页\总数一百五十二页\编于十九点烷化剂的作用可使DNA发生各种类型的损伤：

碱基烷基化烷化剂很容易将烷基加到DNA链中嘌呤或嘧啶的N或O上，其中鸟嘌呤的N7和腺嘌呤的N3最容易受攻击，烷基化的嘌呤碱基配对会发生变化。例如：鸟嘌呤N7被烷化后会与T配对，结果会使G-C转变成A-T。目前七十三页\总数一百五十二页\编于十九点2.DNA修复(DNArepairing)■DNA修复是细胞对DNA受损伤后的一种反应，可使DNA结构恢复原样，重新执行原来的功能。■有时并非能完全消除DNA的损伤，只是使细胞能够耐受这种DNA的损伤而能继续生存。■未能完全修复而存留下来的损伤会在适合的条件下显示出来(如细胞的癌变等)。目前七十四页\总数一百五十二页\编于十九点⑴回复修复修复一般都能将DNA修复到原样。①光修复DNA光解酶(photolyase)能特异性识别紫外线造成的核酸链上相邻嘧啶共价结合的二聚体，并与其结合，结合后如受300~600nm的光照射，则酶被激活将二聚体分解为两个正常的嘧啶单体，然后酶从DNA链上释放，DNA恢复正常结构。目前七十五页\总数一百五十二页\编于十九点

光解酶广泛存在于动植物和微生物中，人体细胞中也有发现。目前七十六页\总数一百五十二页\编于十九点②单链断裂的重接

DNA单链断裂中，一部分可由DNA连接酶(ligase)参与而完全修复。此酶在各类生物各种细胞中都普遍存在，修复反应容易进行。但双链断裂几乎不能修复。③碱基的直接插入

DNA链上嘌呤的脱落造成无嘌呤位点，能被DNA嘌呤插入酶(insertase)识别结合，在K＋存在的条件下，催化游离嘌呤或脱氧嘌呤核苷插入生成糖苷键，且催化插入的碱基有高度专一性、与另一条链上的碱基严格配对，使DNA完全恢复。目前七十七页\总数一百五十二页\编于十九点④烷基的转移在细胞中发现有一种O6甲基鸟嘌呤甲基转移酶，能直接将甲基从DNA链鸟嘌呤O6位上的甲基移到蛋白质的半胱氨酸残基上而修复损伤的DNA。这个酶的修复能力并不很强，但在低剂量烷化剂作用下能诱导出此酶的修复活性。⑵切除修复(excisionrepair)

切除修复对多种DNA损伤包括碱基脱落形成的无碱基位点、嘧啶二聚体、碱基烷基化、单链断裂等都能起修复作用。目前七十八页\总数一百五十二页\编于十九点修复过程需要多种酶的作用■由核酸酶识别DNA的损伤位点，在损伤部位的5′侧切开磷酸二酯键。不同的DNA损伤需要不同的特殊核酸内切酶来识别和切割。■由5′→3′核酸外切酶将有损伤的DNA片段切除。■在DNA聚合酶的催化下，以完整的互补链为模板，按5′→3′方向DNA链，填补已切除的空隙。■由DNA连接酶将新合成的DNA片段与原来的DNA断链连接起来。目前七十九页\总数一百五十二页\编于十九点目前八十页\总数一百五十二页\编于十九点目前八十一页\总数一百五十二页\编于十九点⑶重组修复(recombinationalrepair)■在某些情况下没有互补链可以直接利用(例如,在DNA复制进行时发生DNA损伤，此时DNA两条链已经分开)，其修复可用DNA重组方式：■受损伤的DNA链复制时，产生的子代DNA在损伤的对应部位出现缺口。■另一条母链DNA与有缺口的子链DNA进行重组交换，将母链DNA上相应的片段填补子链缺口处，而母链DNA出现缺口。目前八十二页\总数一百五十二页\编于十九点■以另一条子链DNA为模板，经DNA聚合酶催化合成一新DNA片段填补母链DNA的缺口，最后由DNA连接酶连接，完成修补。目前八十三页\总数一百五十二页\编于十九点⑷SOS修复■

SOS修复指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式。特征■修复结果只是能维持基因组的完整性，提高细胞的生成率；■留下的错误较多，故又称为错误倾向修复，使细胞有较高的突变率。目前八十四页\总数一百五十二页\编于十九点目前八十五页\总数一百五十二页\编于十九点（三）脂质的过氧化■细胞和亚细胞膜系统的磷脂富含多烯脂肪酸侧链，可使脂蛋白膜对亲水性物质具有一定的通透性。■多烯脂肪酸很容易发生过氧化降解。■某些污染物如卤代烃、多环芳烃等在细胞内代谢形成自由基，如氧自由基，攻击多烯脂肪酸，引起脂质过氧化。目前八十六页\总数一百五十二页\编于十九点污染物能导致脂质过氧化大气污染物：O3、NO2

水体污染物：CCl4、PCB、PAH、Cd脂质过氧化导致的生物后果■各种亚细胞结构的损伤，如细胞膜的通透性、流动性改变，光面内质网扩张，糙面内质网上核糖体脱落，线粒体崩解，溶酶体破裂等。■脂质过氧化使多种与脂蛋白结合的酶活性降低或消失，如微粒体上混合功能氧化酶破坏。目前八十七页\总数一百五十二页\编于十九点第二节

污染物在细胞和器官水平上的影响一、污染物对细胞的影响■细胞是生物的结构单位■不同种类的细胞，具有不同的形态结构和功能，对污染物的敏感性也不一样。■污染物对细胞的损伤，表现为细胞结构和功能的改变。通过对研究污染物与细胞结构和功能损伤的关系，可以阐明污染物毒作用的本质，评价污染物的有害性。目前八十八页\总数一百五十二页\编于十九点（一）污染物对细胞膜的影响■细胞膜是由脂质双分子层和镶嵌蛋白构成，细胞膜的主要功能有：参与细胞内外的物质交换；细胞膜上会有多种受体，如某些激素受体、神经递质受体；细胞膜携带有某种抗原，如组织相容性抗原及红细胞膜上血型抗原等。■许多环境因素作用于细胞膜，引起细胞膜结构和功能的改变。与膜上的受体结合，干扰了受体正常的生理功能。目前八十九页\总数一百五十二页\编于十九点目前九十页\总数一百五十二页\编于十九点目前九十一页\总数一百五十二页\编于十九点目前九十二页\总数一百五十二页\编于十九点内吞和胞吐（外排）目前九十三页\总数一百五十二页\编于十九点■污染物引起的膜脂过氧化作用导致细胞膜的损伤。例如：

SO2经气孔进入叶组织后，溶于浸润细胞壁的水分中，产生SO32-或HSO3-，在被细胞氧化成为SO42-的过程中，将产生氧自由基，可引起膜脂的过氧化。■污染物与细胞膜上的受体结合，干扰了受体的正常功能。目前九十四页\总数一百五十二页\编于十九点■污染物可影响细胞膜的离子通透性例如：神经信息传导依赖于神经细胞膜的Na+或K+通透。拟除虫菊酯杀虫剂和DDT均可作用于细胞膜的Na+通道，干扰Na+通过细胞膜，影响神经传导。目前九十五页\总数一百五十二页\编于十九点（二）污染物对细胞器的影响1.线粒体在真核细胞中，线粒体是氧化磷酸化部位，是细胞能量提供的场所。目前九十六页\总数一百五十二页\编于十九点■污染物不仅可以引起细胞线粒体膜和嵴的形态结构的改变，而且可以影响线粒体的氧化磷酸化和电子传递功能。■大鼠子宫内给甲基汞，肝线粒体密度降低，线粒体膜结构蛋白下降；呼吸功能和膜标志酶活性抑制。■杀虫双低剂量和长期暴露后，可导致家蚕绢丝腺细胞线粒体形态结构改变，电镜观察发现线粒体嵴减少、线粒体变小。目前九十七页\总数一百五十二页\编于十九点2.光面内质网和糙面内质网■光面内质网的重要功能之一，是激素和外源性化合物的代谢。■糙面内质网是蛋白质合成的部位。核糖体可附着于网上或游离子胞浆中，内质网通过附着或解离糖体，控制蛋白质合成。光面内质网糙面内质网目前九十八页\总数一百五十二页\编于十九点■某些污染物经代谢活化产生自由基，可导致内质网结构和微粒体膜的一些重要组分如混合功能氧化酶的破坏。■多种结构的化学致癌物，如黄曲霉毒素、芳香胺和PAH等，能引起核糖体脱落，导致蛋白质合成控制的改变。■除影响线粒体和内质网外，污染物还可影响微管、微丝、高尔基体、溶酶体等其他细胞器。■例如，污染物导致溶酶体解体，有损害性的水解酶异常释放，产生细胞损害。目前九十九页\总数一百五十二页\编于十九点二、对组织器官的影响(一)靶器官■当污染物进入机体后，它们可能被分布到机体的特殊器官，产生对组织器官的影响。■污染物对各器官并不产生同样的毒作用，而只对部分器官产生直接毒作用，这些器官称为靶器官(TargetOrgan)。目前一百页\总数一百五十二页\编于十九点例如■放射性碘积累在哺乳动物的甲状腺中，可能引起甲状腺癌；■镉积累在哺乳动物肝和肾中，破坏肾细胞，引起蛋白尿(蛋白质从尿排出)；■甲基汞作用于哺乳动物的脑，引起神经性疾病(水俣病)。目前一百零一页\总数一百五十二页\编于十九点1、靶器官与效应器官■污染物作用于靶器官后，其毒作用直接由靶器官表现出来，则此靶器官是效应器官。■毒作用也可以通过某种病理生理机理，由另一个器官表现出来，即称为效应器官。■例如有机磷农药作用于神经系统，会抑制胆碱酯酶活性，造成胆碱能神经突触处乙酰胆碱积累，结果表现为瞳孔缩小、流涎、肌束颤动等。因此，有机磷农药的靶器官是神经系统，眼睛为效应器官。目前一百零二页\总数一百五十二页\编于十九点2、靶器官与蓄积器官■蓄积器官是污染物毒物在体内的蓄积部位。污染物在蓄积器官内的浓度高于其他器官。■蓄积器官并不一定显示毒作用。■例如DDT的靶器官是中枢神经系统和肝脏，但其主要蓄积在脂肪组织中。目前一百零三页\总数一百五十二页\编于十九点(二)污染物对组织器官的影响1.气体污染物对植物的影响SO2、O3、氟化氢、乙烯等污染物能导致叶组织的坏死，表现为叶面出现点、片伤害斑，造成叶、蕾、花、果实等器官脱落。2.农药对植物组织和器官的影响植物叶发生叶斑、穿孔、焦枯、黄化、失绿、褪绿、卷叶、厚叶、落叶等；花发生花瓣焦枯、落花等；果实脱落、畸形等；根发生粗短肥大，缺少根毛，表面高厚发脆等。目前一百零四页\总数一百五十二页\编于十九点3.污染物对动物组织器官的影响■污染物对动物组织器官的影响相当复杂■不同污染物的影响具有很大的差别■重金属铅可损害动物造血器官(骨髓)和神经系统。对造血器官的损害是通过干扰血红素合成，引起贫血。目前一百零五页\总数一百五十二页\编于十九点■对神经系统的损害是引起末梢神经炎，出现运动和感觉障碍。■镉主要影响动物的肝脏和肾脏，引起骨痛病。■汞主要影响动物的神经系统，引起水俣病。污染对动物损伤的器官很多，常用于研究的器官有肝、肾、神经、繁殖器官、血液、呼吸器官、消化器官和内分泌器官。目前一百零六页\总数一百五十二页\编于十九点第三节污染物在个体水平上的影响■污染物对动物个体水平的影响主要指死亡、行为改变、繁殖下降、生长和发育抑制、疾病敏感性增加和代谢率变化。■对植物的影响主要表现为生长减慢、发育受阻、失绿黄化、早衰等。目前一百零七页\总数一百五十二页\编于十九点一、污染物导致动物死亡1.致死剂量或致死浓度引起动物死亡的污染物的最小剂量或浓度2.死亡率可作为评价污染物毒性的指标■不同污染物对同一种动物产生影响的死亡率不同。■同一污染物对不同种动物的死亡率影响不同。目前一百零八页\总数一百五十二页\编于十九点3.影响污染物对动物致死效应的因素■污染物的种类及其物理化学性质污染物的种类和理化性质影响了污染物的生物可利用性、体内的代谢和毒作用机理等。■生物种类不同生物种类对污染物的反应具有很大差异性，生物不同的生理状态、年龄、发育阶段等也影响污染物的致死作用。目前一百零九页\总数一百五十二页\编于十九点■污染物作用的时间镍在96h引起刚孵化出的鲤鱼苗死亡的浓度为6.1mg/L，而对体长4-5cm的幼鱼为35mg/L。■水质条件（水温、pH、硬度和溶解氧）温度增高会增加污染物的致死效应；氮在碱性条件形成氨(NH3)对生物致死效应明显，而在酸性条件下形成铵离子，对水生生物则无明显毒害。■多种污染物的综合作用目前一百一十页\总数一百五十二页\编于十九点二、污染物对动物行为的影响(一)对水生生物行为的影响■行为毒性由于受到污染物或其他因素(如温度、光照、辐射)的影响，使得水生生物的一种行为的改变超过了正常变化范围。■水污染可影响水生生物的行为指

回避行为、捕食行为、学习行为警惕行为、社会行为目前一百一十一页\总数一百五十二页\编于十九点1.回避行为■回避行为是指水生动物，特别是游泳能力强的水生动物，能主动避开受污染的水区，游向未受污染的清洁水区的行为。■生物回避的后果使水环境中水生生物种类组成、区系分布随之改变，打乱原有生态系统的平衡。经济鱼类失去索饵场和产卵场留在污水中的鱼类发病率增高目前一百一十二页\总数一百五十二页\编于十九点■目前已知能对污染物产生回避反应的水生动物主要是：

鱼、虾、蟹、水生昆虫■不同的水生动物对同一种污染物的回避能力差异很大

杂色鳟对DDT的回避阈值为0.005mg/L

食蚊鱼的阈值为0.1mg/L

草虾完全不回避目前一百一十三页\总数一百五十二页\编于十九点■影响水生生物回避反应强度的因素

活动类型生理状态水温变化■细鳞马哈鱼在海水中对原油的回避阈值：

11.5℃时，1.6mg/L7.5℃时，16mg/L目前一百一十四页\总数一百五十二页\编于十九点■通常水生生物对污染物的回避阈值低于污染物对水生生物的致死浓度。鲫鱼对杀螟松的回避阈值是10ug/L，低于致死浓度两个多数量级。■有的污染物超过致死浓度生物也不回避

异狄氏剂浓度超过致死浓度时，食蚊鱼和草虾不产生回避反应。■不同研究方法之间也存在差异性

在受铜、锌污染的河流中观测的回避能力阈值为实验室阈值的18倍。目前一百一十五页\总数一百五十二页\编于十九点2.捕食行为捕食行为组成示意图目前一百一十六页\总数一百五十二页\编于十九点化学污染物对捕食行为的影响■影响搜索猎物策略■影响感觉系统■影响对猎物的选择■影响捕捉后处理的时间■大型水生动物的捕食能力取决于许多因素，其中最重要的是搜索猎物的策略和感觉系统。捕食行为的破坏可导致生物机体获得资源减少，最终引起生产量的下降或发育和繁殖受阻。污染物可影响水生动物的胃口，最终导致捕食的停止。目前一百一十七页\总数一百五十二页\编于十九点■不同的污染物能引起味觉阻断用铜喂蓝鳃鱼、用铅和锌喂斑马鱼和烷基苯磺酸去垢剂喂旗鱼，均发现捕食后处理时间延长，最终导致拒食和捕食能力下降。■对视觉的影响会导致动物搜寻、鉴别、捕捉、和处理猎物的能力下降。■由于缺乏味觉而不能证实被捕猎物是否可食，而导致拒食。目前一百一十八页\总数一百五十二页\编于十九点3.警惕行为■警惕行为指水生动物本身具备的逃避被捕食的能力。■警惕行为的破坏，导致容易被捕食。■例如：电离辐射和汞可以增加食蚊鱼被鲈鱼捕食的危险性。■温度、杀虫剂、五氯苯酚和镉等污染物均能增加水生生物被捕食的危险性。目前一百一十九页\总数一百五十二页\编于十九点（二）污染物对鸟类行为的影响1.有机磷农药对鸟类行为有显著的影响■有机磷农药可以抑制鸟类的乙酰胆碱酯酶(Ache)的活性，引起神经系统中毒。■当Ache活性下降到正常水平的50％时，鸟类的行为就会发生改变。目前一百二十页\总数一百五十二页\编于十九点2.鸟类行为改变还表现在对领地的失控

受污染伤害的鸟类增加了被其他生物捕食的可能性。为了逃避被捕食，受损伤的鸟类常常退却到一个安全的地方，不能维持它们的领地，失去对原有领地的控制。3.不能照顾它们的后代

处在繁殖期的受伤害的鸟类，表现为对孵蛋的破坏和舍弃,导致繁殖率下降和幼鸟的死亡率增加。目前一百二十一页\总数一百五十二页\编于十九点三、污染物对繁殖的影响■环境污染可影响生物机体的繁殖能力■表现为产卵(仔)数、孵化率和幼体存活率下降以及繁殖行为变化等。■生物机体繁殖损害最终导致种群数量下降，甚至导致物种灭绝。目前一百二十二页\总数一百五十二页\编于十九点(一)水污染对鱼类繁殖及发育的影响■精子数量和生育力下降■胚胎发育数量、卵膜强度、卵的气体扩散和呼吸能力的下降；改变卵的渗透调节能力和卵在水体中的分布、扩散和位置等。■孵化中的幼体改变生长速率和孵化速率，延迟发育，卵黄利用受损，胚胎死亡等。■幼体增加对疾病敏感性、被捕食性，减少幼体数量、游泳能力、对食物利用力，增加死亡率。目前一百二十三页\总数一百五十二页\编于十九点（二）对动物和人体激素的影响1.环境激素或环境内分泌干扰物

环境中存在一些天然物质和人工合成的环境污染物具有动物和人体激素的活性，能干扰和破坏野生动物和人内分泌功能，导致野生动物繁殖障碍，诱发人类重大疾病。目前一百二十四页\总数一百五十二页\编于十九点2.环境激素的类型(1)天然雌激素■从动物和人尿中排出的一些性激素

17-雌二醇、孕酮、睾酮等(2)合成雌激素■与雌二醇结构相似的类固醇衍生物

二甲基已烯酚(DES)、己烷雌酚、乙炔基雌二醇、炔雌醚及非甾体激素■这些物质主要来自口服避孕药和促家畜生长的同化激素。目前一百二十五页\总数一百五十二页\编于十九点(3)植物雌激素

某些植物产生的具弱激素活性的化合物■组成：以非甾体结构为主，包括异酮类(如染料木横酮、染料木苷、黄豆黄原、黄豆苷、鸡豆苷素、-谷甾醇架)、木质素和拟雌内醇。■来源：豆科植物、茶、人参等■作用：对内源雌激素和脂肪酸的代谢及其生物活性产生影响，如抗激素活性、抗癌和抗有丝分裂作用等。目前一百二十六页\总数一百五十二页\编于十九点(4)具有雌激素活性的环境化学物质■许多人工合成的化学物质具有弱雌激素活性，广泛存在于环境之中。■主要分类杀虫剂:

DDT、氯丹、硫丹、狄氏剂等。多氯联苯和多环芳烃:PCBs有209个异构体，多数表现出激素作用。目前一百二十七页\总数一百五十二页\编于十九点表面活性剂中烷基苯酚化合物:4-壬基酚、4-辛基酚、4-壬基-苯、氧基-双氧乙烯醚和4-壬基-苯氧基乙酸等。塑料添加剂：邻苯二甲酸酯食品添加剂(抗氧化剂)：丁苯、丁化羟基回香醚、4-硝苯甲苯、

2，4-二氯苯酚等。工业废水和生活污水：纸浆废水、石油化工废水和城市污水等。目前一百二十八页\总数一百五十二页\编于十九点3.环境激素对性发育和生殖的影响■环境激素（雌性激素）可使野生动物性发育和雄性生殖功能异常；■鸟类中蚌鸥结成同性对、遗弃鸟蛋；■鱼类产生性逆转，导致繁殖成功率下降；■

PCBs可抑制鱼类卵巢发育、降低鱼类血液中雌激素和卵黄蛋白原的含量，导致胚胎和幼体发育障碍；■

DDT诱导雄鸥胚胎的雌性化。目前一百二十九页\总数一百五十二页\编于十九点4.环境激素对人体的危害■引起多种形式的雄性生殖系统发育障碍■环境激素与人类许多重大疾病发生有关，如高血压、肿瘤等。■对环境雌激素及其危害的研究已成为当前生态毒理学、分子生物学、环境医学等多学科交叉的十分活跃的前沿领域，并已受到各国政府和国际组织的高度重视。目前一百三十页\总数一百五十二页\编于十九点四、污染物对生长和发育的影响■环境污染可引起生物机体的摄食率和生理代谢的危害，导致生长和发育的障碍。■生长指示器(ScopeforGrowth，SFG)

P=A-（R+U）式中：P：SFGA：从食物获得的能量

R：呼吸作用的能量损失

U：排泄作用的能量损失目前一百三十一页\总数一百五十二页\编于十九点■SFG是反映生物机体能量获取利用和代谢的综合指标。■

SFG的物理意义当生物机体从食物获得的能量超过机体维持正常的生理代谢所需的能量时，生物机体将利用能量进行生长发育和繁殖。■污染物对SFG的影响三丁基锡在2ng/L以上，贝类随暴露浓度升高SFG减少，表明生长发育受阻；Zn0.9mg/L能明显抑制淡水端足目钩虾的SFG。目前一百三十二页\总数一百五十二页\编于十九点■生物机体可以生长发育损伤为代价来降低死亡率。■有些污染物不危害生物机体摄食率和生理代谢，但由于机体对污染物的解毒，消耗了大量的能量，仍然能导致生长发育障碍。■生物的频繁地蜕皮也是一种避免重金属在体内富集的调节过程。■生物免疫系统和解毒酶的运行通过消耗能量来减少污染物的伤害。目前一百三十三页\总数一百五十二页\编于十九点第四节

污染物在种群和群落水平的影响一、生态学基本概念1.种群（Population）

在一定时空中同一种类相互作用的个体的组合。种群具有空间特征、数量特征和遗传特征。

2.种群密度(PopulationDensity)

指单位面积或单位空间内的个体数量。目前一百三十四页\总数一百五十二页\编于十九点3.群落（Community）

居住在一定地区的两个以上不同物种的种群组成群落。群落是一种不同生物种群相互作用的结构单元，也是各种生物的总和。群落具有特定的组成和结构，包括：优势种、生物量、丰度和物种多样性目前一百三十五页\总数一百五十二页\编于十九点4.物种多样性（SpeciesDiversity）

指群落中物种的数目（丰富度）和各个物种的相对密度（群落的异质性）。群落中所含种类数越多，群落的物种多样性就越大。群落中各个种的相对密度越均匀，群落的异质性就越大。目前一百三十六页\总数一百五十二页\编于十九点二、污染物对生物种群的影响1.种群数量和密度改变■导致个体数量的减少和种群密度下降污染物引起生物个体死亡率增加、繁殖率下降，最终导致种群密度下降。■导致个体数量的增加和种群密度上升

有机污染物和氮、磷引起的湖泊富营养化，使某些藻类的种群密度上升，甚至导致种群的爆发。目前一