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厦门大学嘉庚学院Page1DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering黄明强15006035746mqhuang@xujc.com厦门大学嘉庚学院Page2DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering第二章化学污染物的毒性作用第五节影响毒性作用的因素一、化学结构与毒性二、物理性质与毒性三、生物机体状况与毒性四、接触条件与毒性五、环境因素与毒性厦门大学嘉庚学院Page3DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering化合物的化学结构化合物的理化性质化合物的化学活性化合物的生物活性一化学结构与毒性厦门大学嘉庚学院Page4DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineeringHHHHHH麻醉作用抑制造血机能抑制造血不明显麻醉作用增强CH3¾苯(一)化学结构与毒性作用性质一化学结构与毒性厦门大学嘉庚学院Page5DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineeringHHHHHHNH2麻醉作用抑制造血机能具有形成高铁血红蛋白作用¾苯(一)化学结构与毒性作用性质一化学结构与毒性厦门大学嘉庚学院Page6DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineeringHHHHHHNO2麻醉作用抑制造血机能硝基苯或卤代苯具有肝毒性¾苯(一)化学结构与毒性作用性质一化学结构与毒性厦门大学嘉庚学院Page7DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering(二)化学结构与毒性大小一化学结构与毒性¾碳原子数越多，毒性越大，但当碳原子数超过9时，毒性反而迅速下降。¾甲烷和乙烷；¾丙烷起：麻醉作用、脂溶性；¾庚烷以后水溶性过小，麻醉作用反而减少1同系物的碳原子数厦门大学嘉庚学院Page8DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering氟羧酸的比较毒性¾碳原子数是奇数的毒性大于偶数；¾直链化合物毒性大于异构体：庚烷异庚烷，正己烷新己烷；¾成环化合物毒性大于不成环化合物：环烷烃的麻醉作用开链烃(二)化学结构与毒性大小1同系物的碳原子数一化学结构与毒性厦门大学嘉庚学院Page9DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering2分子饱和度碳原子数相同时，不饱和键增加，其毒性亦增加。乙烷乙烯乙炔(二)化学结构与毒性大小一化学结构与毒性丙醛丙烯醛厦门大学嘉庚学院Page10DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering3卤素取代卤素原子的增加可使分子极化程度增加，更易与酶系统结合而使毒性增强。氯化甲烷的肝毒性：(二)化学结构与毒性大小一化学结构与毒性CH4CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4厦门大学嘉庚学院Page11DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering4氨基、羟基、羧基和磺酸基氨基具碱性，易与核酸、蛋白质的酸性集团反应。RNH2RNHR’RNR’R’’胺类化合物毒性大小：芳香化合物引入羟基，可使极性增强，毒性增大：苯苯酚多羟基酚(二)化学结构与毒性大小一化学结构与毒性厦门大学嘉庚学院Page12DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering4氨基、羟基、羧基和磺酸基(二)化学结构与毒性大小一化学结构与毒性引入羧基(-COOH)和磺酸基(-SO3H)时，有机分子的水溶性和电离度增高，脂溶性降低，导致难以吸收和转运，毒性降低。羧基被酯化后，分子的电离度降低，脂溶性增高，吸收率增加，毒性变大。厦门大学嘉庚学院Page13DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering对位邻位间位(二)化学结构与毒性大小一化学结构与毒性5构型的影响HHHHHHNO3NO3HHHHHHNO3NO3HHHHHHNO3NO3厦门大学嘉庚学院Page14DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering异构体的生物活性有差异。¾γ、δ-六六六急性毒性强；¾β-六六六慢性毒性大；¾α、γ-六六六兴奋中枢神经系统；¾β、δ-六六六抑制中枢神经系统。(二)化学结构与毒性大小一化学结构与毒性5构型的影响厦门大学嘉庚学院Page15DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering¾R和R’为烷基时，碳原子数越多毒性越大；¾X为苯基时，其毒性与苯环取代基有关：-NO2-CN-Cl-HCH3-NH2(二)化学结构与毒性大小一化学结构与毒性6有机磷化合物的结构与毒性PY(O,S)X(O)R'(O)R厦门大学嘉庚学院Page16DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering外源化学物结构与主动转运载体的底物类似，可借助这些特异的载体系统吸收。7与营养物和内源性物质的相似性¾氟尿嘧啶被嘧啶转运系统携带；¾铬和锰通过铁转运机制吸收；¾铅在肠管经由钙转运系统主动吸收；¾百草枯通过主动吸收进入肺组织(二)化学结构与毒性大小一化学结构与毒性厦门大学嘉庚学院Page17DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering试图寻找出分子的结构与其效应的定量关系，预测新分子的生物活性。QSAR定量构效关系（quantitativestructureactivityrelationship，QSAR）(二)化学结构与毒性大小一化学结构与毒性厦门大学嘉庚学院Page18DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering¾化学物在体内转运与其疏水性(π)有关；¾在作用部位反应与其电性效应参数(σ)和立体效应参数(Es)有关。Hansch方程Log1/c=aπ+bσ+cEs+dQSAR定量构效关系(二)化学结构与毒性大小一化学结构与毒性厦门大学嘉庚学院Page19DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineeringQSAR分析方法分类¾第一类采用的结构描述为分子的整体物化性质，如偶极矩、溶解度、亲电性等；¾第二类取分子的局部的拓扑性质，即基因、碎片等为结构描述因子。得出与特定活性有关的性质或性质组合。QSAR定量构效关系(二)化学结构与毒性大小一化学结构与毒性厦门大学嘉庚学院Page20DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering第二章化学污染物的毒性作用第五节影响毒性作用的因素一、化学结构与毒性二、物理性质与毒性三、生物机体状况与毒性四、接触条件与毒性五、环境因素与毒性厦门大学嘉庚学院Page21DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering¾砒霜（As2O3）和雄黄（As2S3）¾铅化物固态化学物¾氟化氢(HF)、氨；¾二氧化氮(NO2)气态化学物1溶解性二物理性质与毒性厦门大学嘉庚学院Page22DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering¾脂/水分配系数大：简单扩散，通过生物膜，易在脂肪组织蓄积，侵犯神经系统；¾脂/水分配系数小：离子化基团，不容易通过膜吸收，易随尿排出体外。¾血/气分配系数1溶解性二物理性质与毒性厦门大学嘉庚学院Page23DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering¾亲水性小分子(200)：能经膜孔(直径为0.4nm)以滤过方式越过膜；¾离子化合物（小离子）：钠离子为水合物，则不能通过膜孔。2大小二物理性质与毒性厦门大学嘉庚学院Page24DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering分散度越大粒子越小，其比表面积越大，表面活性越大。分散度2大小¾引起金属热；¾影响进入呼吸道的深度；¾影响进入呼吸道的溶解度。二物理性质与毒性厦门大学嘉庚学院Page25DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering¾大于10μm颗粒在上呼吸道被阻；¾5μm以下的颗粒可达呼吸道深部；¾小于0.5μm的颗粒易经呼吸道再排出；¾小于0.1μm的颗粒因弥散作用易沉积于肺泡壁。2大小二物理性质与毒性厦门大学嘉庚学院Page26DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering¾挥发性大的液态化学物易形成较大的蒸气压，易于经呼吸道吸入。3挥发度¾经皮吸收的液态化学物，挥发性大的较挥发性小、粘稠不易去除的危害性小。¾挥发性的化学物加入饲料后可因挥发而减少接触剂量。二物理性质与毒性厦门大学嘉庚学院Page27DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering在密闭的、长期空气不流通的空间，有毒气体可能因比重不同而分层。火灾的有毒烟雾比重较轻，应匍匐逃生。4比重二物理性质与毒性厦门大学嘉庚学院Page28DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering¾pKa值不同的化学物在pH不同的局部环境中电离度不同，影响其跨膜转运；¾微粒的荷电性影响其在空气中的沉降和呼吸道的阻留率。5电离度和荷电性二物理性质与毒性厦门大学嘉庚学院Page29DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering¾不纯物包括原料、杂质、副产品、溶剂、赋形剂、稳定剂和着色剂等。¾不纯物可能影响受检化学物的毒性，影响对受检化学物毒性的正确评价。¾毒物的不稳定可能影响毒性。二物理性质与毒性6纯度厦门大学嘉庚学院Page30DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering第二章化学污染物的毒性作用第五节影响毒性作用的因素一、化学结构与毒性二、物理性质与毒性三、生物机体状况与毒性四、接触条件与毒性五、环境因素与毒性厦门大学嘉庚学院Page31DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering¾动物的不同物种、品系和个体，对同一化学物的毒性反应有量和质的差异。¾个体之间的反应可存在较大差异。¾化学毒物一般只造成一个或几个组织器官的损害。1种属个体差异三生物机体状况与毒性厦门大学嘉庚学院Page32DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering¾新生儿和老人胃酸分泌较少，因此可改变某些化学物的吸收；¾肠的运动性也可受年龄影响而改变化学物的吸收位置；¾婴儿肠管菌丛缺乏可影响化学物吸收前的转化；2年龄三生物机体状况与毒性厦门大学嘉庚学院Page33DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering年龄年龄毒作用毒作用代谢后毒性减弱代谢后毒性增强酶活性幼年成年老年2年龄三生物机体状况与毒性厦门大学嘉庚学院Page34DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering环己烯巴比妥的生物半衰期在雌大鼠中比在雄大鼠中长得多，诱导的睡眠时间也比雄大鼠长。3性别与激素(1)．一般雄性代谢化学物比雌性更快速三生物机体状况与毒性厦门大学嘉庚学院Page35DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering2,4-二硝基甲苯对雄性大鼠的致肝癌性更强，是由于在雄性中其葡萄糖醛酸结合物更多由胆汁排泄，随后在肠管被解离、还原后再吸收，此还原产物有致