环境科学 2.5 环境问题的成因：生物过程 生物膜 污染物在机体内的运转 生物富积、放大、积累 污染物的生物转化 微生物活动对环境的影响 参考书：1.环境化学，戴树桂主编 高等教育出版社，1997 2.环境微生物学，Paina M.Maier等编著，张甲耀等译， 科学出版社 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 2.5 环境问题的成因：生物过程 生物膜 污染物在机体内的运转 生物富积、放大、积累 污染物的生物转化 微生物活动对环境的影响 参考书：1. 环境化学，戴树桂主编， 高等教育出版社，1997 2. 环境微生物学，Paina M. Maier等编著,张甲耀等译， 科学出版社
环境科学 一、 生物膜 由磷脂双分子层和蛋白质镶嵌组成，厚度7-10m ● 磷脂双分子层 内在蛋白 表在蛋白 蛋白质：运转膜内外物质的载体，催化作用的酶，能量转化器 膜孔：极性、常含水的微小孔道 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 一、生物膜 由磷脂双分子层和蛋白质镶嵌组成，厚度 7-10 nm 蛋白质：运转膜内外物质的载体，催化作用的酶，能量转化器 膜孔：极性、常含水的微小孔道
环境科学 物质通过生物膜的方式 1.膜孔滤过：水溶性物质在静水压和渗透压作用下经膜孔滤过 2.被动扩散：脂溶性物质顺浓度梯度扩散通过有类脂层屏障的生物膜 do dt 物质的膜扩散速率 do =-DxAAc △x 膜厚度 dt x △c 膜两侧物质的浓度梯度 A 扩散面积 D 扩散系数 3.被动易化扩散 物质在其高浓度侧与膜上特异蛋白质载体结合，通过生物膜，至 低浓度侧解离出原物质 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 物质通过生物膜的方式 1. 膜孔滤过：水溶性物质在静水压和渗透压作用下经膜孔滤过 2. 被动扩散:脂溶性物质顺浓度梯度扩散通过有类脂层屏障的生 物膜 dQ c D A dt x = − dQ dt x c 物质的膜扩散速率 膜厚度 膜两侧物质的浓度梯度 A 扩散面积 D 扩散系数 3. 被动易化扩散 物质在其高浓度侧与膜上特异蛋白质载体结合，通过生物膜，至 低浓度侧解离出原物质
环境科学 4.主动运转 在消耗一定的代谢能量下，一些物质在其低浓度侧与膜上特异蛋白质载体结合， 通过生物膜，至高浓度侧解离出原物质。 所需代谢能量：三磷酸腺苷酶分解三磷酸腺苷(ATP)成二磷酸腺苷(ADP)和磷 酸 三磷酸腺苷酶 K++P(磷酸蛋白)→KP KP+ATP→PP+ADP+K (膜外) (膜内) 5.胞吞和胞饮 少数物质与膜上某种蛋白质有特殊亲和力，与膜接触后，可改变这部分膜 的表面张力，引起膜的外包或内陷而被包围进入膜中。 固体物质：胞吞 液态物质：胞饮 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 4. 主动运转 在消耗一定的代谢能量下，一些物质在其低浓度侧与膜上特异蛋白质载体结合， 通过生物膜，至高浓度侧解离出原物质。 所需代谢能量：三磷酸腺苷酶分解三磷酸腺苷(ATP)成二磷酸腺苷(ADP)和磷 酸 K P KP ( ) + + → 磷酸蛋白 KP ATP PP ADP K+ + → + + 三磷酸腺苷酶 (膜外) (膜内) 5. 胞吞和胞饮 少数物质与膜上某种蛋白质有特殊亲和力，与膜接触后，可改变这部分膜 的表面张力，引起膜的外包或内陷而被包围进入膜中。 固体物质：胞吞 液态物质：胞饮
环境科学 2@变 正常培养的大鼠肺泡巨噬细胞 吞噬沙尘暴颗粒物后的大 鼠肺泡巨噬细胞 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 正常培养的大鼠肺泡巨噬细胞 吞噬沙尘暴颗粒物后的大 鼠肺泡巨噬细胞
环境科学 2.5环境问题的成因：生物过程 二、污染物在机体内的运转 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 2.5 环境问题的成因：生物过程 二、污染物在机体内的运转
环境科学 1.吸收 消化道： 被动扩散。 胃，小肠→血液 呼吸： 被动扩散，滤过。 肺泡→血 皮肤： 被动扩散。 表皮→真皮→血液 2.分布 物质被吸收后或其代谢产物形成后，由血液送至机体各组织，与组织成 分结合，从组织返回血液，再输送、结合的过程。 以被动扩散为主 血脑屏障：中枢神经系统的毛细管壁内皮细胞相互紧密相连、几乎无空隙 非脂溶性物质很难穿透。 高脂溶性性低解离度物质（如甲基汞）膜通透性好，较易穿过血脑 屏障，进入脑部。 胎盘屏障：数层生物膜组成，限制膜的通透性 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 1. 吸收 消化道： 被动扩散。 胃，小肠→血液 呼吸： 被动扩散，滤过。 肺泡→血液 皮肤： 被动扩散。 表皮→真皮→血液 2. 分布 物质被吸收后或其代谢产物形成后 ，由血液送至机体各组织，与组织成 分结合，从组织返回血液，再输送、结合的过程。 以被动扩散为主 血脑屏障：中枢神经系统的毛细管壁内皮细胞相互紧密相连、几乎无空隙 非脂溶性物质很难穿透。 高脂溶性性低解离度物质(如甲基汞)膜通透性好，较易穿过血脑 屏障，进入脑部。 胎盘屏障：数层生物膜组成，限制膜的通透性
环境科学 消化道 呼吸道0.7-0.53ug/m3 皮肤217-6020ug/gIove 纳米材料的接触途径 在生产和使用过程中，可经呼吸、经口和皮肤接触到纳米物质 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 消化道 呼吸道0.7－0.53ug/m3 皮肤 217-6020ug/glove 纳米材料的接触途径 在生产和使用过程中，可经呼吸、经口和皮肤接触到纳米物质
环境科学 细粒子和超细粒子的健康效应 粒径越小的粒子，越能够沉积到呼吸道 体内沉积 的深处，甚至进入血液循环。 粒径20纳米的碳黑颗粒物可以随呼吸 进入到志愿者的肝脏和膀胱 ◆2.5m△50m■7.5um (Source:A.Nemmar,2004 至401 10 UPPER T-B PULMONARY 5102030 4s Time(min) REGION (Source:Stephen,1999) 呈学院
北京大学环境科学与工程学院 细粒子和超细粒子的健康效应 粒径越小的粒子，越能够沉积到呼吸道 体内沉积 的深处，甚至进入血液循环。 (Source:Stephen ,1999) 粒径20纳米的碳黑颗粒物可以随呼吸 进入到志愿者的肝脏和膀胱 （Source：A. Nemmar, 2004）
环境科学 3.排泄 嶝： 主要的排泄过程 肾小球滤过、近曲小管主动分泌、远曲小管被动重吸收 肝胆系统：主动运转，胆汁分泌 4.蓄积 主要蓄积部位：血浆蛋白、脂肪组织、骨骼 蓄积部位与毒性作用部位可以相同也可以不同： 铅-蓄积在骨骼，毒性作用于造血系统、神经系统、胃肠 蓄积部位中的物质，常与血浆中游离态的物质保持相对稳定的平衡 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 3. 排泄 肾： 主要的排泄过程 肾小球滤过、近曲小管主动分泌、远曲小管被动重吸收 肝胆系统：主动运转，胆汁分泌 4. 蓄积 主要蓄积部位：血浆蛋白、脂肪组织、骨骼 蓄积部位与毒性作用部位可以相同也可以不同： 铅-蓄积在骨骼，毒性作用于造血系统、神经系统、胃肠 蓄积部位中的物质，常与血浆中游离态的物质保持相对稳定的平衡