生物体污染物质运动
程毒性
第五章生物转化中酶
二干重辅酶功
三生物氧化中氢传递程
四耗氧机污染物质微生物降解
五毒机污染物质生物转化类型
六毒机污染物质微生物降解
七氮硫微生物转化
八重工金属元素微生物转化
九污染物质生物转化率
污染物质生物转化53
污染物质生物转化速率
1 酶促反应速率
① 米氏方程
E+S ES E+P
k1
k2
k3
式中：S——底物
E——酶
ES——复合物
P——产物
k1k2k3——相应单元反应速率常数ES形成分解速率微分方程：
果酶促反应体系处动态衡：
k1{[E]0[ES]} · [S] k2· [ES] + k3· [ES]
令Km(k2 + k3)k1 [ES][E]0[S]{Km+[S]}
果酶促反应速率（v）：
vk3[ES] k3 [E]0[S]{Km+[S]}
[ES][E]0时酶促反应达速率(vmax)
vmax k3[ES]k3[E]0
d[ES]dtk1{[E]0[ES]}· [S] d[ES]dtk2· [ES] +k3·[ES]
米氏方程：v vmax[S]{Km+[S]} Km米氏系数55
酶浓度定时酶促反应速
率底物浓度关系
vmax
v
[S]O
● [S]<< Km时v≈vmax[S]Km呈现
动力学级反应特征米氏
方程曲线第阶段情况
● [S]>> Km时v ≈vmax呈现动力学零级
反应特征米氏方程曲线第三阶
段情况
● [S]Km差时酶促反应处
零级级反应间米氏方
程曲线第二阶段情况
速率v＝12vmax时Km＝[S]Km值酶促反应速率达反
应速率半时底物浓度单位底物浓度单位相Km值越
达反应速度半需底物浓度越说明酶底物催化
力越反Km值越说明酶底物催化力越次显
露出Km值物理意义酶学意义● pH影响：种酶适pH
般5 ~ 8范围
● 温度影响：着温度升酶反
应速率明显增加直高点
着酶热致变性速率
增酶反应速率显著减
酶反应速率达高点温度
称酶适温度适温度前
提高10℃酶反应速率增加1~2倍
种酶适温度常35~50℃区间
v
适pH pH
v
适温度 t
pH部分酶促反应速率影响
温度酶促反应速率影响
O
O57
● 抑制剂影响：
抑制剂：减消酶活性酶反应速率变慢停
止物质
逆抑制剂：较牢固价键酶结合渗析
超滤等物理方法恢复酶活性抑制剂
逆抑制剂：酶结合处逆衡状态渗析法
恢复酶活性物质包括竞争性抑制非竞争性抑制58
杀虫剂硫磷抑制胆碱酯酶作途径● 竞争性抑制酶促反应机理：
E ＋ S ES E ＋ P
＋
I
ki2 ki1
EI
ki＝ki2ki1 EI解离常数米氏方程1v(kmvmax)×(1[S])+1vmax
相前者斜率截距完全相
1
푣 퐾m
푣max 1 + I
퐾푖
1
S
1
푣max
1v
1vmax
1[S]
通加底
物浓度解
● 竞争性抑制1v 表达式： 0● 非竞争性抑制酶促反应机理：
E ＋ S ES E ＋ P
＋ ＋
I I
kI
EI ＋ S EIS
种EIS影响构象生成P
● 非竞争性抑制1v表达式：
米氏方程较斜率截距增加
1
푣 퐾m
푣max 1 + I
퐾I
1
S
1
푣max 1 + I
퐾I
通加底
物浓度解
1v
1[S]0511
2 微生物反应速率
（1）微生物反应速率方程
幂函数速率方程：
dcdtkcn
式中：
通常0＜ n ≤ 1
c——污染物质浓度
k——微生物反应速率常数
n——反应级数512
氧微生物作耗氧机污染物质
水中生物耗氧总反应：
10CaHbOc+(5a+25b5c)O2+aNH3
aC5H7NO2+5aCO2(2a5b)H2O
式中：CaHbOc ——作微生物碳源源耗氧
机物质分子通式
C5H7NO2 ——生物细胞粗略组成 513
反应速率常级反应速率微分方程描述：
dρdtkρ
积分： ρρ0ekt
式中：ρ——t瞬时耗氧机物质水中质量浓度(BOD)
ρ 0——耗0氧机物质水中起始质量浓度(BOD)
k ——耗氧机物质微生物反应速率常数数机污染物质某机污染物质
水中微生物转化速率遵守二级反应动
力学规律微分方程：
— d[S]dtkb[B][S]
式中： [S]——水中污染物质浓度
[B] ——水中微生物浓度
kb——二级反应速率常数515
河段水中氨氮硝化速率：
d[Y]dt d[S]dt kb[B][S]
式中： t ——河段水横断面程时间
[Y]——河段水横断面中硝化氨氮浓度
[S]——河段水横断面中氨氮浓度
[B]——河段水横断面中起硝化作微生物浓度
kb ——相应二级反应速率常数516（2）影响微生物反应速率素
环境中污染物质微生物转化速率取决物
质结构特征微生物身特性时环境
条件关
机物质化学结构机污染物质微生物
降解速率影响呈现干定性规律：
链长规律
链分支规律
取代规律518
● 链长规律：指脂肪酸脂族碳氢化合物烷基苯等机物质定
范围碳链越长降解越快现象机聚合物降解速率分子
增呈现减趋势现象
● 链分支规律：指烷基苯磺酸盐烷基化合物等机物质中烷基支链
越分支程度越降解越慢现象
● 取代规律：指取代基种类位置数量机物质降解速率影响
规律羟基羧基氨基等取代基存会加快降解硝基磺酸
基氯基等取代基存降解变慢
环境条件：温度pH营养物质溶解氧存物质等5
污染物质毒性酶活性抑制
二致突变作
三致癌作
四致畸作
污染物质毒性①机化合物酶价结合
②重金属离子含巯基酶强烈结合
③金属取代金属酶中金属
Cd (II)取代锌酶中Zn (II)
酶活性抑制
O
(CH3)3NCH2CH2OCCH3 + H2O (CH3)3NCH2CH2OH + CH3COOH
乙酰胆碱 胆碱
乙酰胆碱酯酶＋ ＋
O O
(C3H7O)2—P—F + HOE → HF + (C3H7O)2—P—OE
二异丙基磷酰氟 乙酰胆碱酯酶 磷酰化乙酰胆碱酯酶活性
SH SH
Hg2+ + E E Hg + 2H+
SH SH522
致突变作
致突变作：指生物细胞DNA改变引起遗传特性突变作
致突变作分基突变染色体突变两类
● 基突变：指DNA中碱基排列序发生改变属分子水变化包含碱基
转换颠换插入缺失四种类型常鉴定突变试验基突变型鼠伤寒沙门
氏菌－哺乳动物肝微粒体酶试验（艾姆斯试验）
● 染色体突变：涉整染色体呈现染色体结构数目改变属细胞水变化523
腺嘌呤 次黄嘌呤HX
鸟嘌呤 黄嘌呤
胞嘧啶 尿嘧啶
引起种
碱基转换
转换型碱基间
置换嘌呤碱嘌呤
碱取代嘧啶碱嘧啶
碱取代524
颠换异型碱基间置换嘌呤碱基嘧啶碱基
取代反然颠换转换统称碱型置换致突变称
碱型置换突变
插入缺失分DNA碱基序中增加减少
碱基碱基遗传读码格式发生改变该突变点
系列遗传密码发生错误两种突变统称移
码突变
碱型置换突变
转
换
颠
换
移码突变
插
入
缺
失酶活性抑制
二致突变作
三致癌作
四致畸作
污染物质毒性526
● 定义：致癌体细胞受控制生长
● 分类：
致癌物根性质分：物理性致癌物化学性致癌物
生物性致癌物
化学致癌物分类：动物致癌作
分确证致癌物疑致癌物潜致癌物
根作机理分遗传毒性致癌物非遗传毒性致癌物
致癌作化学致癌物
遗传毒性致癌物
非遗传毒性致癌物
直接致癌物
间接致癌物
促癌物
助致癌物
固体致癌物
二氧化硫 乙
醇茶酚等
双氯甲醚
苯[a]芘
巴豆油中巴
豆醇二酯等
石棉塑料
● 第引发阶段直接致癌物间接致癌物终致癌物引起
DNA基突变
● 第二促长阶段突变细胞改变遗传信息表达增殖
成肿瘤中恶性肿瘤会机体部位扩散
● 亲电进攻形成亲电试剂
致癌作机理酶活性抑制
二致突变作
三致癌作
四致畸作
污染物质毒性529
动物胚胎发育程中种原形成
形态结构异常称先天性畸形畸胎
致畸作
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程毒性
第五章生物转化中酶
二干重辅酶功
三生物氧化中氢传递程
四耗氧机污染物质微生物降解
五毒机污染物质生物转化类型
六毒机污染物质微生物降解
七氮硫微生物转化
八重工金属元素微生物转化
九污染物质生物转化率
污染物质生物转化53
污染物质生物转化速率
1 酶促反应速率
① 米氏方程
E+S ES E+P
k1
k2
k3
式中：S——底物
E——酶
ES——复合物
P——产物
k1k2k3——相应单元反应速率常数ES形成分解速率微分方程：
果酶促反应体系处动态衡：
k1{[E]0[ES]} · [S] k2· [ES] + k3· [ES]
令Km(k2 + k3)k1 [ES][E]0[S]{Km+[S]}
果酶促反应速率（v）：
vk3[ES] k3 [E]0[S]{Km+[S]}
[ES][E]0时酶促反应达速率(vmax)
vmax k3[ES]k3[E]0
d[ES]dtk1{[E]0[ES]}· [S] d[ES]dtk2· [ES] +k3·[ES]
米氏方程：v vmax[S]{Km+[S]} Km米氏系数55
酶浓度定时酶促反应速
率底物浓度关系
vmax
v
[S]O
● [S]<< Km时v≈vmax[S]Km呈现
动力学级反应特征米氏
方程曲线第阶段情况
● [S]>> Km时v ≈vmax呈现动力学零级
反应特征米氏方程曲线第三阶
段情况
● [S]Km差时酶促反应处
零级级反应间米氏方
程曲线第二阶段情况
速率v＝12vmax时Km＝[S]Km值酶促反应速率达反
应速率半时底物浓度单位底物浓度单位相Km值越
达反应速度半需底物浓度越说明酶底物催化
力越反Km值越说明酶底物催化力越次显
露出Km值物理意义酶学意义● pH影响：种酶适pH
般5 ~ 8范围
● 温度影响：着温度升酶反
应速率明显增加直高点
着酶热致变性速率
增酶反应速率显著减
酶反应速率达高点温度
称酶适温度适温度前
提高10℃酶反应速率增加1~2倍
种酶适温度常35~50℃区间
v
适pH pH
v
适温度 t
pH部分酶促反应速率影响
温度酶促反应速率影响
O
O57
● 抑制剂影响：
抑制剂：减消酶活性酶反应速率变慢停
止物质
逆抑制剂：较牢固价键酶结合渗析
超滤等物理方法恢复酶活性抑制剂
逆抑制剂：酶结合处逆衡状态渗析法
恢复酶活性物质包括竞争性抑制非竞争性抑制58
杀虫剂硫磷抑制胆碱酯酶作途径● 竞争性抑制酶促反应机理：
E ＋ S ES E ＋ P
＋
I
ki2 ki1
EI
ki＝ki2ki1 EI解离常数米氏方程1v(kmvmax)×(1[S])+1vmax
相前者斜率截距完全相
1
푣 퐾m
푣max 1 + I
퐾푖
1
S
1
푣max
1v
1vmax
1[S]
通加底
物浓度解
● 竞争性抑制1v 表达式： 0● 非竞争性抑制酶促反应机理：
E ＋ S ES E ＋ P
＋ ＋
I I
kI
EI ＋ S EIS
种EIS影响构象生成P
● 非竞争性抑制1v表达式：
米氏方程较斜率截距增加
1
푣 퐾m
푣max 1 + I
퐾I
1
S
1
푣max 1 + I
퐾I
通加底
物浓度解
1v
1[S]0511
2 微生物反应速率
（1）微生物反应速率方程
幂函数速率方程：
dcdtkcn
式中：
通常0＜ n ≤ 1
c——污染物质浓度
k——微生物反应速率常数
n——反应级数512
氧微生物作耗氧机污染物质
水中生物耗氧总反应：
10CaHbOc+(5a+25b5c)O2+aNH3
aC5H7NO2+5aCO2(2a5b)H2O
式中：CaHbOc ——作微生物碳源源耗氧
机物质分子通式
C5H7NO2 ——生物细胞粗略组成 513
反应速率常级反应速率微分方程描述：
dρdtkρ
积分： ρρ0ekt
式中：ρ——t瞬时耗氧机物质水中质量浓度(BOD)
ρ 0——耗0氧机物质水中起始质量浓度(BOD)
k ——耗氧机物质微生物反应速率常数数机污染物质某机污染物质
水中微生物转化速率遵守二级反应动
力学规律微分方程：
— d[S]dtkb[B][S]
式中： [S]——水中污染物质浓度
[B] ——水中微生物浓度
kb——二级反应速率常数515
河段水中氨氮硝化速率：
d[Y]dt d[S]dt kb[B][S]
式中： t ——河段水横断面程时间
[Y]——河段水横断面中硝化氨氮浓度
[S]——河段水横断面中氨氮浓度
[B]——河段水横断面中起硝化作微生物浓度
kb ——相应二级反应速率常数516（2）影响微生物反应速率素
环境中污染物质微生物转化速率取决物
质结构特征微生物身特性时环境
条件关
机物质化学结构机污染物质微生物
降解速率影响呈现干定性规律：
链长规律
链分支规律
取代规律518
● 链长规律：指脂肪酸脂族碳氢化合物烷基苯等机物质定
范围碳链越长降解越快现象机聚合物降解速率分子
增呈现减趋势现象
● 链分支规律：指烷基苯磺酸盐烷基化合物等机物质中烷基支链
越分支程度越降解越慢现象
● 取代规律：指取代基种类位置数量机物质降解速率影响
规律羟基羧基氨基等取代基存会加快降解硝基磺酸
基氯基等取代基存降解变慢
环境条件：温度pH营养物质溶解氧存物质等5
污染物质毒性酶活性抑制
二致突变作
三致癌作
四致畸作
污染物质毒性①机化合物酶价结合
②重金属离子含巯基酶强烈结合
③金属取代金属酶中金属
Cd (II)取代锌酶中Zn (II)
酶活性抑制
O
(CH3)3NCH2CH2OCCH3 + H2O (CH3)3NCH2CH2OH + CH3COOH
乙酰胆碱 胆碱
乙酰胆碱酯酶＋ ＋
O O
(C3H7O)2—P—F + HOE → HF + (C3H7O)2—P—OE
二异丙基磷酰氟 乙酰胆碱酯酶 磷酰化乙酰胆碱酯酶活性
SH SH
Hg2+ + E E Hg + 2H+
SH SH522
致突变作
致突变作：指生物细胞DNA改变引起遗传特性突变作
致突变作分基突变染色体突变两类
● 基突变：指DNA中碱基排列序发生改变属分子水变化包含碱基
转换颠换插入缺失四种类型常鉴定突变试验基突变型鼠伤寒沙门
氏菌－哺乳动物肝微粒体酶试验（艾姆斯试验）
● 染色体突变：涉整染色体呈现染色体结构数目改变属细胞水变化523
腺嘌呤 次黄嘌呤HX
鸟嘌呤 黄嘌呤
胞嘧啶 尿嘧啶
引起种
碱基转换
转换型碱基间
置换嘌呤碱嘌呤
碱取代嘧啶碱嘧啶
碱取代524
颠换异型碱基间置换嘌呤碱基嘧啶碱基
取代反然颠换转换统称碱型置换致突变称
碱型置换突变
插入缺失分DNA碱基序中增加减少
碱基碱基遗传读码格式发生改变该突变点
系列遗传密码发生错误两种突变统称移
码突变
碱型置换突变
转
换
颠
换
移码突变
插
入
缺
失酶活性抑制
二致突变作
三致癌作
四致畸作
污染物质毒性526
● 定义：致癌体细胞受控制生长
● 分类：
致癌物根性质分：物理性致癌物化学性致癌物
生物性致癌物
化学致癌物分类：动物致癌作
分确证致癌物疑致癌物潜致癌物
根作机理分遗传毒性致癌物非遗传毒性致癌物
致癌作化学致癌物
遗传毒性致癌物
非遗传毒性致癌物
直接致癌物
间接致癌物
促癌物
助致癌物
固体致癌物
二氧化硫 乙
醇茶酚等
双氯甲醚
苯[a]芘
巴豆油中巴
豆醇二酯等
石棉塑料
● 第引发阶段直接致癌物间接致癌物终致癌物引起
DNA基突变
● 第二促长阶段突变细胞改变遗传信息表达增殖
成肿瘤中恶性肿瘤会机体部位扩散
● 亲电进攻形成亲电试剂
致癌作机理酶活性抑制
二致突变作
三致癌作
四致畸作
污染物质毒性529
动物胚胎发育程中种原形成
形态结构异常称先天性畸形畸胎
致畸作
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