文档介绍：Chapter 8. Environmental Biochemistry and Toxicological Chemistry
第八章环境生物化学与毒理化学
物质通过生物膜的方式
生物膜的结构
70年代(Singer and Nicholson, 1972)提出的液态镶嵌模型:磷脂双分子层构成细胞膜的骨架(75-100Å),亲水基团排列于内外两面;蛋白质分子覆盖、镶嵌、贯穿(物质转运的载体,酶;膜孔)。
图1. 膜的液态镶嵌式模型(膜外侧蛋白质和脂质分子上可能存在的糖链未画出)
磷脂的结构:一个分子甘油的两个羟基同两个分子的脂酸结合,另一个羟基同一个分子磷酸结合,磷酸再同一个碱基结合。
根据碱基的不同,动物细胞膜中的磷脂主要有四种:磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸和磷脂酰肌醇。
图2. 磷脂的分子组成
物质通过生物膜的方式
1. 膜孔过滤
物质通过生物膜的方式
物质通过生物膜的方式
脂溶性物质从高浓度向低浓度侧扩散。扩散速率服从费克定律:
直径小于膜孔的水溶性物质,可借助膜两侧的静水压及渗透压经膜孔滤过。
2. 被动扩散
在高浓度侧与膜上特性性蛋白质结合,通过生物膜,至低浓度侧解离出原物质。
它受到膜特异性载体及其数量的制约,因此有特异性选择,竞争性抑制和饱和现象。
物质通过生物膜的方式
3. 被动易化扩散
脂/水分配系数越大,分子越小,不容易离解的分子,扩散系数越大。被动扩散不需要耗能,不需要载体参与,没有特异性选择、竞争性抑制及饱和现象。
物质通过生物膜的方式
在需要消耗一定的代谢能量下,一些物质可在低浓度侧与膜上高浓度特异性蛋白载体结合,通过生物膜,至高浓度侧解离出蛋白质和原物质。
所需要的能量来自于ATP。这种转运具有特异性选择、竞争性抑制和饱和现象。例如钾离子的主动转运。
4. 主动转运(Active Transport; Passive Transport):
少数物质与膜上某种蛋白质具有特殊的亲和力,当其与膜接触后,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内,固体物质的这一转运称为胞吞,液体物质的这一转运称为胞饮。
总之,物质通过生物膜的方式取决于膜内外环境、膜的性质和物质的结构。
物质通过生物膜的方式
5. 胞吞和胞饮
吸收
分布
排泄
生物转化
污染物质在生物
体内的运动过程
转运
消除
吸收是污染物质从机体外通过各种途径通透体膜进入血液的过程。吸收途径主要是消化道、呼吸道和皮肤。
污染物质在生物体内的转运
吸收
口腔
食管
胃
肠
消化道
被动扩散
被动扩散
污染物质的脂溶性
血液流速
pH与酸碱性
污染物质在生物体内的转运
呼吸道是吸收大气
污染物的主要途径
被动扩散
滤过
吞噬
皮肤:一般分子量低于300,液态或溶解态脂溶性强的物质。
污染物质被吸收后或其代谢转化物质形成后,由血液运送至机体各组织;或与组织成分结合;以及在再反复等过程。在污染物质的转运过程中,以被动扩散为主。
血脑屏障
胎盘屏障
与血浆蛋白结合
金属硫蛋白结合
分布
污染物质在生物体内的转运
关键:脂溶性大小