化学物质与人体健康课件.ppt
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- 化学物质 人体 健康 课件
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1、资料仅供参考,不当之处,请联系改正。主要内容l一、外来物质在生物体内的生物转化和代谢一、外来物质在生物体内的生物转化和代谢l二、化学物质的联合作用二、化学物质的联合作用l三、化学致突变、致畸及致癌作用三、化学致突变、致畸及致癌作用l四、有机物结构与致癌作用的关系四、有机物结构与致癌作用的关系l五、元素与健康五、元素与健康l六、有毒物质的生物化学的生物化学效应六、有毒物质的生物化学的生物化学效应l七、环境地球化学与地方病七、环境地球化学与地方病资料仅供参考,不当之处,请联系改正。一、外来化学物质在生物体内的生物转运一、外来化学物质在生物体内的生物转运l定义:外来化学物质与机体接触后,经过一定途径
2、进入血液,再由血液分散到全身各组织,最后通过一定途径离开机体的过程。l 资料仅供参考,不当之处,请联系改正。Absorption Distribution Metabolism Excretion外源化学物的体内动态外源化学物的体内动态资料仅供参考,不当之处,请联系改正。外源化学物在生物体内的的生物转化外源化学物在生物体内的的生物转化接触接触接触接触排泄排泄吸收吸收再吸收再吸收代谢代谢吸收吸收分布分布排泄排泄外源化学物在体内的动态过程外源化学物在体内的动态过程资料仅供参考,不当之处,请联系改正。二、外来化合物的代谢二、外来化合物的代谢l代谢转化:外来化合物在体内转化成为衍生物的过程l 结果结果
3、化学物质极性增强,水溶性增大化学物质极性增强,水溶性增大改变外来毒物毒性改变外来毒物毒性资料仅供参考,不当之处,请联系改正。l化合物反应类型化合物反应类型外来化合物的生物转化过程外来化合物的生物转化过程 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应水解反应水解反应结合反应结合反应化合物转化的第一阶段化合物转化的第一阶段 化合物转化第二阶段化合物转化第二阶段资料仅供参考,不当之处,请联系改正。1、氧化反应l(a)环氧化反应)环氧化反应 将一个原子氧加到双键上,如l 资料仅供参考,不当之处,请联系改正。(b)芳香族和脂肪族化合物的羟基化反应芳香族和脂肪族化合物的羟基化反应资料仅供参考,不当之处,请联系改正。
4、(c)N-、O-、或、或S-脱烷基反应脱烷基反应资料仅供参考,不当之处,请联系改正。2、还原反应、还原反应l含有硝基、偶氮基、羟基的外来化合物以及二硫化物和链烯(CnH2n)化合物易还原。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。3、水解反应、水解反应l许多外来化合物如脂类、酰胺类和含有脂式键的磷酸盐取代物极易被水解,而且水解后毒物大多降低。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。4、结合反应、结合反应 外来化合物在代谢过程中可直接发生结合反应,经过上述氧化、还原、水解等第一阶段反应,在通过结合反应使其极性增强,脂溶性降低,加速由体内排泄过程。结合反应机理:资料仅供参考,不当之处,请联系改正。19.2
5、化学物质的联合作用化学物质的联合作用 (Jointacation of chemicals)l实际生活环境中,有多种化学物质同时存在,他们对机体的生物学作用与任何单一化学物质分别作用于机体所产生的生物学作用完全不同,因此,把两种或两种以上的化学物质共同作用于机体所产生的综合生物效应,称为联合作用。根据生物学效应的差异,多种化学物质联合作用通常分为四种类型。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。l四种类型协同作用(协同作用(Synergistic effect) M协同协同 M1+M2相加作用(相加作用(Additive effect) M协同协同 =M1+M2 独立作用独立作用(Independ
6、ent effect) M1+M2M协同协同MaxM1,M2 拮抗作用拮抗作用(Antagonism effect) M协同协同 M1+M2资料仅供参考,不当之处,请联系改正。举例:l一定剂量的化学物质A和B同时作用于机体,如A引起10%动物死亡,B引起40%动物死亡,那么根据相加作用,在100只动物中死亡50只,存活50只资料仅供参考,不当之处,请联系改正。举例:l化学物质化学物质A和和B分别引起动物死亡为分别引起动物死亡为10%和和40%,那么那么100只活的动物,经只活的动物,经A作用后,尚存活作用后,尚存活90只,只,经经B作用后,死亡应为作用后,死亡应为9040%,即,即36只,故只
7、,故此时存活的动物数应为此时存活的动物数应为54只。可见,与上只。可见,与上述相加作用不同。述相加作用不同。 资料仅供参考,不当之处,请联系改正。确定联合作用类型方法将联合作用物按相加作用预测的半数致死量LD50给于实验动物其死亡率80%为协同作用,30%为拮抗作用,在两者之间的为相加作用。运用相加作用的数学模型,计算出混合物的LD50预期的P值,求P与LD50的实测值Q的比值。P/Q1相加作用;P/Q1拮抗作用;P/Q1协同作用。将单项毒物进行毒性实验的结果与联合毒性试验的结果进行统计学的显著性检验,根据有无显著性来确定联合作用的类型。常用方法常用方法过筛实验过筛实验等效应图法等效应图法计算
8、法计算法统计学处理统计学处理资料仅供参考,不当之处,请联系改正。19.3化学致突变、致畸、及致癌作用l一、化学致突变作用(Mutagensis) 1 1)致突变作用)致突变作用(mutagenesis)指外来因素(化学,物理,生物因素)引起细胞核中的遗传物质发生改变的能力,而且这种改变可随同细胞分裂过程而传递。 2) 致突变物致突变物(mutagen)能够引起突变的物质.(遗传毒物, 诱变物) 资料仅供参考,不当之处,请联系改正。化学毒物致突变类型化学毒物致突变类型 基因突变基因突变 碱基置换、移码突变突变突变 染色体畸变染色体畸变 ( (结构异常-染色单体 染色体畸变) 染色体组畸变染色体组
9、畸变 ( (数目异常- 非整倍体、 多倍体) 资料仅供参考,不当之处,请联系改正。二、化学致畸作用l导致畸胎的四种主要因素为病毒、放射性、药物和化学品。l化学致畸作用机理尚未完全清楚,目前认为化学致畸作用机理主要如下:l(1)突变引起胚胎发育异常l(2)胚胎细胞代谢障碍l(3)细胞死亡和增值速度减慢l(4)胚胎组织发育过程的不协调资料仅供参考,不当之处,请联系改正。三、化学致癌作用(Carciongenesis)l1、化学致癌作用(1)基因机制学派 认为癌变是基因(DNA)发生改变,即外来致癌基因引起细胞基因改变或外来基因螯合到细胞基因中,由于细胞基因改变而导致癌变。(2)基因外机制学派 认为
10、基因本身并未发生改变,是基因调控的表达发生改变,使细胞分化异常,出现异常膜特征及免疫调节等。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。2、化学致癌物的分类l到目前为止,已经鉴定出的有机化合物、无机化合物、固体状态物质、激素及免疫抑制剂等多种多样的化学致癌物。l化学致癌物的分类: (1)根据化学致癌物对人体和动物致癌作用的不同进行分类,有利对人致癌危险性进行综合评价; (2)根据作用机理分类。 资料仅供参考,不当之处,请联系改正。根据化学致癌物对人类和动物致癌作用不同:l(1)确认致癌物;此类化学物质在人群流行病学调查及动物实验中,以确定具有致癌作用。l(2)可疑致癌物;已确定对动物有致癌作用,对人类
11、致癌性证据尚不足。l(3)潜在致癌物;对实验动物有致癌作用,但无任何资料表明对人类有致癌作用。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。根据化学致癌物是否作用于生物体的遗传物质遗传毒性致癌物遗传毒性致癌物非遗传毒性致癌物非遗传毒性致癌物直接致癌物直接致癌物间接致癌物间接致癌物无机致癌物无机致癌物固体致癌物固体致癌物激素激素免疫抑制剂免疫抑制剂资料仅供参考,不当之处,请联系改正。19.4有机物结构与致癌作用的关系l有机化合物的与其生理活性之间,特别是结构与致癌性能的关系,一直是研究热点。由于与苯并芘相关的多环芳烃在职业癌及大气环境致癌污染方面的重要性,因此,多环芳烃的结构与致癌性能的关系,具有重大的实
12、际意义。l结构与毒性的关系研究在分子水平上进行的,设计毒性的分子机理,且必须在分子生物学的水平上进行,分定性与定量两方面。关于多环芳烃与致癌活性关系已提出K区理论与湾区理论。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。l20世纪50年代Pullman等人应用休克尔Huckell)的分子轨道理论于多环芳烃的结构与生理活性的关系,提出了K区理论。把多环烃分子分为K区和L区结构。K区是环芳烃分子中双键特性最强的区域,如菲的9,10位置,苯并蒽的5,6位置;而蒽的9,10位置和苯并蒽的7,12位置则称为L区,此区的2个碳原子具有最高的自由价数,属非活化性的。当K区的复合定域能小于3.31,L区的复合定域能大于
13、5.66时,则此多环芳烃将具有致癌活性。lK区理论的缺陷是由于当时缺乏多环芳烃在生物体中实际代谢过程的充分资料,而没有考虑到代谢作用往往不发生在K区,以致使理论计算结果与许多事实不符。一、K区理论与湾区理论资料仅供参考,不当之处,请联系改正。二、双区理论l双区理论认为,多环芳烃完全致癌作用的必要条件,是在代谢过程中产生两个亲电中心。此外,对于PAH的致癌活性,两个中心已足够,更多的活性中心会在总的代谢趋势上起脱毒作用。进一步研究表明,对于多环芳烃致癌活性,两个活性中心最优距离0.280.30nm,这正好是DNA双螺旋之间互补译码编译 化学致癌作用的可能机理是DNA双螺旋之间的互补移码变异。资料
14、仅供参考,不当之处,请联系改正。 l 发生代谢活化的位置称为M区(代谢活性区),发生亲电反应的理论位置称E区(亲电活性区),L区是一个脱毒区,K区根据不同的情况即可起亲电活性区,也可起脱毒区作用,是一个双重性能区域。E及M所在的环称为角环,未标符号的环称为次角环。E区附近蒽环的碳可称为亲电碳原子或E碳,M区附近蒽环的碳称为活化碳原子,或称M碳。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。三、双区理论的定量模型l角环E碳阳离子的离域能E(单位)是有关正离子稳定性的度量,其绝对值越大,则正离子越稳定。l以计算的离域能作参数,经近似处理,得致癌活性定量公式: log=4.75 E1_ E23-0.0512n
15、 E2-3式中:E1具有最高离域能角环或次角环离域能值( 单位)E2具有次高离域能角环或次角环离域能值(0.4 )N脱毒区总数,及L区、等价K区及未参加活化的角环总数资料仅供参考,不当之处,请联系改正。19.5元素与健康l元素与健康是当代生命科学和环境科学共同关心的话题。许多研究表明,生命的无机组分和有机组分同样重要,都是生命系统不可缺少部分。例如人体必需的微量元素,主要功能是作为催化剂,即引起或增强酶的活性,一般具有两个作用(1)氧化还原作用;(2)金属直接参与控制反应历程。l一、元素的生物学分类 从医学生物学出发,通常把92种天然元素分为5类: (1)生命必须大量元素(2)生命必须微量元素
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