第四章污染物的生态效应 西南大学资源学院 赵秀
2 第四章 污染物的生态效应 西南大学资源学院 赵秀兰
生态系统各级水平:从分子到生态系统 污染物 生物分子 细胞 器官组织 个体 种群 群落 生态系统
3 生态系统各级水平：从分子到生态系统 污染物 生物分子 细胞 器官组织 个体 种群 群落 生态系统
污染物的生态效应 ●污染生态效应:污染物进入生态系统,参与生态系统的物质循环, 对生态系统的组分、结构和功能产生的某些影响。 ●污染生态效应的三个层次 生物个体污染效应:环境污染对生物个体层次上的一些有形指标 的影响,是对生理生化过程影响的必然结果。如:株高、生物量、 产量、体长、体重等
4 污染物的生态效应 污染生态效应：污染物进入生态系统，参与生态系统的物质循环， 对生态系统的组分、结构和功能产生的某些影响。 污染生态效应的三个层次 生物个体污染效应：环境污染对生物个体层次上的一些有形指标 的影响，是对生理生化过程影响的必然结果。如：株高、生物量、 产量、体长、体重等
污染物的生态效应 生物群体效应:环境污染在生物种群以上层次上的反应,如污染 物暴露对物种的分布、物种的形成、生态型的分化、植被组成、 结构变化与演替等。 指标:种群密度、年龄结构、性别比、遗传结构变化等。群落 组成和结构的变化,群落多样性变化等。 生态系统效应:环境污染物对生态系统结构与功能的影响,包括 生态系统组成成分、结构以及物质循环、能量流动、系统动态进 化过程的影响
5 污染物的生态效应 生物群体效应：环境污染在生物种群以上层次上的反应，如污染 物暴露对物种的分布、物种的形成、生态型的分化、 植被组成、 结构变化与演替等。 指标：种群密度、年龄结构、性别比、遗传结构变化等。群落 组成和结构的变化，群落多样性变化等。 生态系统效应：环境污染物对生态系统结构与功能的影响，包括 生态系统组成成分、结构以及物质循环、能量流动、系统动态进 化过程的影响
污染生态效应的基本类型 ●组成变化类型,包括以下3个方面: 非生物环境组成的变化:如土壤、大气、水环境中某成分的增加。 生物体内成分的变化:如重金属含量、抗氧化物质增加等。 生物组成的变化:生态系统中生物类型改变,生物多样性降低。 ●生理变化类型:细胞透性提高,植物光合作用强度降低,呼吸作 用改变,酶活性变化等
6 污染生态效应的基本类型 组成变化类型, 包括以下3个方面： 非生物环境组成的变化：如土壤、大气、水环境中某成分的增加。 生物体内成分的变化：如重金属含量、抗氧化物质增加等。 生物组成的变化 ：生态系统中生物类型改变，生物多样性降低。 生理变化类型：细胞透性提高，植物光合作用强度降低，呼吸作 用改变，酶活性变化等
污染生态效应的基本类型 ●基因突变类型:DNA分子中碱基对的增加或缺失,或错误碱基 对的置换等,其结果使污染物具有致突变、致癌、致畸效应。 ●个体毒害类型:植物出现一些可见症状,叶片脱落,生长受阻等; 动物出现高血压、肾与肺损害,骨质破坏、贫血等。 ●结构变化类型:优势种变化,生态系统群落组成变得单 功能变化类型: 物质循环—物质生产功能、能量流动受到影响 信息传递—环境激素存在干扰了眢种动植物之间的信息传递
7 污染生态效应的基本类型 基因突变类型：DNA分子中碱基对的增加或缺失，或错误碱基 对的置换等，其结果使污染物具有致突变、致癌、致畸效应。 个体毒害类型：植物出现一些可见症状，叶片脱落，生长受阻等； 动物出现高血压、肾与肺损害，骨质破坏、贫血等。 结构变化类型：优势种变化，生态系统群落组成变得单一。 功能变化类型： 物质循环—物质生产功能、能量流动受到影响 信息传递—环境激素存在干扰了各种动植物之间的信息传递
第一节污染物在生物化学和分子水平上的影响 污染物对关键酶、蛋白质和核酸的影响 一、污染物对生物体酶的影响 酶是一种特殊的蛋白质,在生物体内对代谢活动起催化作用,本身不发 生变化。 ·酶和污染物的相互作用 在酶的催化下,污染物进行代谢转化; >使酶活性改变,影响酶的数量和活性; 有些污染物对酶有诱导作用 有机氯农药、多氯联苯、多环芳烃、表面活性剂、增塑剂和染料中 间体等,均可对酶产生诱导作用 污染物浓度高时,产生一些抗氧化酶等
8 一、污染物对生物体酶的影响 酶是一种特殊的蛋白质，在生物体内对代谢活动起催化作用，本身不发 生变化。 • 酶和污染物的相互作用 在酶的催化下，污染物进行代谢转化； 使酶活性改变，影响酶的数量和活性； 有些污染物对酶有诱导作用 有机氯农药、多氯联苯、多环芳烃、表面活性剂、增塑剂和染料中 间体等，均可对酶产生诱导作用 污染物浓度高时，产生一些抗氧化酶等。 第一节 污染物在生物化学和分子水平上的影响 污染物对关键酶、蛋白质和核酸的影响
第一节污染物在生物化学和分子水平上的影响 、污染物对生物体酶的影响 1、污染与酶作用的机理 (1)污染物对酶辅助因子的影响 一些污染物能与酶的辅助因子—金属离子作用,使辅助因子失活, 影响酶的活性。如: 氰化物与细胞色素酶中的铁离子结合,形成稳定络合物,抑制 细胞色素的酶活性,使其不能传递电子,细胞内的氧化代谢 过程中断,使机体不能利用氧,出现内窒息性缺氧
9 （1）污染物对酶辅助因子的影响 一些污染物能与酶的辅助因子—金属离子作用，使辅助因子失活， 影响酶的活性。如： 氰化物与细胞色素酶中的铁离子结合，形成稳定络合物，抑制 细胞色素的酶活性，使其不能传递电子，细胞内的氧化代谢 过程中断，使机体不能利用氧，出现内窒息性缺氧。 第一节 污染物在生物化学和分子水平上的影响 一、污染物对生物体酶的影响 1、污染与酶作用的机理
●(2)对酶活性中心的影响 污染物和酶的活性基团结合,使酶失去活性。 牛胰羧肽酶A一种含锌酶,其功能是使蛋白质分子中羧基末 端的氨基酸从蛋白质上断裂下来。 zn是该酶活性点位的一部分,Zn被其他有毒金属取代后该 酶的生物活性即被改变。 zn被Co2+、Ni2+取代后该酶的活性增加, 被Mn取代后活性降低, 被Cu2+、Hg2+、Cd2+、Pb2+取代后活性变为零使Cu2+、 Hg2+、Cd2+、Pb2+具有生物毒性
10 （2） 对酶活性中心的影响 牛胰羧肽酶A:一种含锌酶，其功能是使蛋白质分子中羧基末 端的氨基酸从蛋白质上断裂下来。 Zn是该酶活性点位的一部分，Zn被其他有毒金属取代后,该 酶的生物活性即被改变。 Zn被Co2+、Ni2+取代后该酶的活性增加, 被 Mn取代后活性降低, 被Cu2+、Hg2+、Cd2+、Pb2+取代后活性变为零, 使Cu2+、 Hg2+、Cd2+、Pb2+具有生物毒性。 污染物和酶的活性基团结合，使酶失去活性
·(3)破坏酶的结构 有些污染物能够取代酶分子中的某些成分,使酶失去活性。如锿能 取代某些酶分子中的镁和锰,破坏酶的正常结构,使酶失去活性。 (4)与酶激活剂作用 酶激活剂大多是金属离子,凡能与激活剂作用的污染物都能抑制酶 的活性 (5)污染物与基质竞争同种酶而抑制酶的作用 污染物与底物有相似的结构,能酶形成复合物,可与酶发生作用, 抑制酶的活性。 酶的抑制:不可逆性抑制,非竞争性抑制,竞争性抑制
11 • （3） 破坏酶的结构 有些污染物能够取代酶分子中的某些成分，使酶失去活性。如铍能 取代某些酶分子中的镁和锰，破坏酶的正常结构，使酶失去活性。 • （4） 与酶激活剂作用 酶激活剂大多是金属离子，凡能与激活剂作用的污染物都能抑制酶 的活性。 • （5） 污染物与基质竞争同种酶而抑制酶的作用 污染物与底物有相似的结构，能酶形成复合物，可与酶发生作用， 抑制酶的活性。 酶的抑制：不可逆性抑制， 非竞争性抑制，竞争性抑制
