污染物的生物效应检测(第三章)

第三章污染物的生物效应检测本章将讨论以下内容第一节 生物测试及方法第二节 一般毒性试验第三节 生物的分子和细胞水平检测第四节 生物致突变、致畸和致癌效应检测第五节 微宇宙法第一节 生物测试及方法生物测试的定义生物测试的方式生物测试的标准化1.1生物测试的定义生物测试（Bioassay）系统的利用生物的反应测定一种或多种环境污染物或环境因素单独或联合存在时，所导致的影响或危害生物测试的特征（优点）体现了环境污染（因素）对生态系统的综合效应直接测定了环境污染（因素）对生物体的影响1.2生物测试的方式时间短期生物测试（<8d）中期生物测试（8～90d）长期生物测试（>90d）测试气体（液体）的给予方式静止式生物测试流动式生物测试（重复循环式、更新式）被测试生物的种类单物种、多物种、模拟生态系统生物测试1.3生物测试的标准化影响生物测试结果的主要因素受试生物试验条件实验室第二节 一般毒性试验生物毒性的基本概念急性毒性试验亚慢性和慢性毒性试验蓄积毒性试验2.1生物毒性的基本概念毒物：毒物本身并非毒物，主要是剂量才使

一个物质变成毒物中毒：机体受毒物作用而表现出的疾病状态毒性：毒物引起机体易感部位产生有害作用

的能力2.1生物毒性的基本概念毒性作用或毒效应（ToxicEffect）：化学物引起机体损害的总称。无损害作用（Non-adverseEffect）：机体无形态、生长发育、使命的改变；未见功能容量降低或代偿能力损害；可逆的。损害作用（AdverseEffect）：机体接触或不接触后，仍表现出易感性、代谢速率低、酶系的相对活力异常。2.1生物毒性的基本概念效应（Effect）与反应（Response）

效应：也称为作用，指接触一定剂量化学物后，使机体产生的生物学改变。效应是对个体而言的，这种改变可用一定的计量单位表示。

反应：指接触一定剂量化学物后，产生某种效应并达到一定强度的个体在群体中所占的比例。反应是对群体而言的，用百分率或比值来表示，如发病率、死亡率等。2.1生物毒性的基本概念剂量－效应关系和剂量－反应关系以剂量为横坐标，以表示效应强度的计算单位或表示反应的百分率或比值为纵坐标绘制散点图所得到的曲线，即为剂量－效应关系和剂量－反应关系曲线。不同的化学物或同一化学物在不同条件下，其剂量与效应或反应的相关关系不同，可呈现不同类型的曲线。（见图3－1，3－2，3－3，3－4）2.1生物毒性的基本概念表示毒性的常用参数致死剂量（LD）或致死浓度（LC）绝对致死剂量（浓度）LD100（LC100）半致死剂量（浓度）LD50（LC50）最小致死剂量（浓度）MLD（MLC）最大耐受致死剂量（浓度）LD0（LC0）2.1生物毒性的基本概念表示毒性的常用参数最大无作用剂量最小有作用剂量（MEL）毒作用带急性毒作用带=（LD50/急性MEL）慢性毒作用带=（急性MEL/慢性MEL）半数效应浓度（EC50）半数抑制浓度（IC50）常用毒物单位——（mg/kg）2.2急性毒性试验哺乳动物急性毒性试验资料检索类似试验的LD50（LC50）根据文献设计试验，得到LD100（LC100）和LD0（LC0）继续缩小范围试验，得到LD50（LC50）2.2急性毒性试验哺乳动物急性毒性试验

——微囊藻对小白鼠的LD50=50~500mg/kg2.2急性毒性试验水生生物急性毒性试验鱼类毒性试验藻类急性毒性试验水蚤类急性毒性试验2.3亚慢性和慢性毒性试验亚慢性毒性试验

——在动物生命周期1/30-1/20的时间内所进行的毒性试验实验动物：与急性和慢性试验中的动物品系相同，健康，年幼染毒剂量：最高剂量不引起大量致死；最低剂量无任何中毒反应

中间剂量介于上述二者之间；设置对照组染毒途径：模拟人类在环境中的染毒方式观察与评价：初步评估靶器官、最大无作用浓度等2.4蓄积毒性试验蓄积毒性作用：低于中毒阈剂量的外来化合物，反复多次与机体持续接触，经一定时间后使机体出现明显中毒的表现物质蓄积：污染物进入机体的量大于排出的量，量的积累功能蓄积：污染物反复作用于机体，最终致病，效的积累2.4蓄积毒性试验试验方法蓄积系数法蓄积系数固定剂量每天连续染毒法剂量定期递增染毒法2.4蓄积毒性试验试验方法受试生物半减期测定法方法：机体接触受试物后，在一定间隔时间内分别测定血液、尿液或器官组织中该物质的量。第三节 生物的分子和细胞水平检测加合物测定一般代谢酶的活性测定解毒系统酶类诱导作用的检测抗氧化防御系统检测3.1加合物测定DNA加合物测定免疫法荧光法32P—后标记法蛋白加合物3.2一般代谢酶的活性测定乙酰胆碱酯酶用于指示有机磷农药腺三磷酶（ATPase）其活性高低代表了生命活动能量的大小3.3解毒系统酶类诱导作用的检测混合功能氧化酶的诱导作用谷胱甘肽硫转移酶3.4抗氧化防御系统检测过氧化氢酶（Ct）谷胱甘肽过氧化酶（GPx）第四节 生物致突变、致畸和致癌效应检测致突变效应致畸效应致癌效应4.1致突变效应突变：遗传物质发生了基因结构的变化基因突变染色体畸变致突变作用；致突变物；致突变物作用于生殖细胞的效应显性致死突变引起后代的先天性遗传缺陷4.1致突变效应致突变试验

目的：是为了检查受试物对机体遗传过程有无影响的方法方法：基因突变试验染色体畸变试验DNA损伤试验4.1致突变效应致突变试验——体外基因突变试验Ames试验原理：同一种微生物的营养缺陷型突变型菌株与受试物接触，若此化学物质具有致突变性，可使突变型微生物再发生一次突变，重新成为野生型微生物。这种突变叫做回复突变。野生鼠沙门氏菌突变鼠沙门氏菌能够自己合成组氨酸不能自己合成组氨酸污染物诱导

回复突变4.1致突变效应致突变试验——体外基因突变试验哺乳动物体细胞株突变试验正常的细胞株突变细胞株不能耐受嘌呤碱类似物耐受嘌呤碱类似物污染物诱导

回复突变4.1致突变效应致突变试验——细胞遗传学试验微核试验正常细胞株显微镜检污染物接触蚕豆浸种催芽染毒恢复培养固定染色镜检4.1致突变效应致突变试验——体内基因突变试验显性致死突变试验雄鼠雌鼠解剖妊娠雌鼠染毒4.1致突变效应致突变试验——体内基因突变试验果蝇伴性隐性致死试验雄蝇

XY雌蝇

XXF1雌蝇XXF1雄蝇XYF2雄蝇XY:XY=1:14.1致突变效应致突变试验——DNA损伤试验姐妹染色体单体交换试验BrduBrdu深色浅色深色浅色4.1致突变效应致突变试验——DNA损伤试验DNA修复合成试验细胞悬液计数同位素合成的DNA剂量染毒，羟基脲同位素标记的脱氧胸腺嘧啶核苷，羟基脲4.2致畸效应致畸作用：致畸物通过母体作