二.植物对污染物及其代谢产物的排出作用。
? 生物体对污染物来说只是一个通道,污染物进入体内后不经过任何转化即排出
体外
? 污染物进入体内后很快与体内物质结合后排出体外 ? 污染物经过氧化、还原、水解后直接排出体外
? 污染物经过体内氧化、还原、水解后再与其他物质结合后排出体外。
不同类型的污染物从植物体的排出方式不同
▲ 金属和类金属主要通过根系的分泌作用 ▲ 气态污染物可通过叶面的呼吸带走
▲ 农药等有机轭合物随叶片或其它器官的衰老脱落带走
三.植物的抗性指标 1、形态解剖指标
气孔的分布、构造和调节能力;栅栏组织和海绵组织的比例;角质层和木栓层的厚度;根套的有无等 2、生理生化指标
细胞膜透性、细胞质含水量;酶系统活性,保护性物质含量等 3、生态学指标
根的分布特性、根际状况、再生能力等 四.抗性植物的划分
▲抗性强植物 ▲抗性中等植物 ▲ 敏感植物
第三节 动物的抗性及机制
一. 避性
? 动物对污染物的避性可以通过行为或生理的方式表现出来。
运动或行为(冬眠、滞育、迁移、地下生活、夜间活动等) 皮肤、毛发等对污染物具有阻挡作用
● 许多动物对环境胁迫较为敏感,并具有逃避毒害的本能。
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典型例子:家蝇对马拉硫磷诱饵的躲避行为。
? 土壤动物群落研究表明,接近污染源和污染物质富集的农田,土壤动物的种类
和数量减少。
▲ 土壤动物在没有受污染的自然环境中,动物种类和数量的垂直递减率非常显,表层的种类和数量多。
但在污染的土壤中则相反,出现逆分布现象。
▲ 土壤动物密度与重金属元素
Hg、Cd、Zn、Cu、As、Pb的浓度密切相关。
二. 结合钝化
▲ 污染物可经呼吸道、消化道、皮肤和其他一些途径进入动物体内。 ▲ 污染物在动物体内经多种方式被结合、固定下来,使其不能达到敏感位点(称“靶
细胞”或“靶组织”)。
▲ 不同类型的动物污染物积累的部位不同。可被积累在软体动物的贝壳、甲壳类
和棘皮动物的外骨骼、鱼表皮及一般动物的骨骼中。
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各种脂溶性有毒污染物进入组织后,多数要与体内的某些化合物或基团结合,使毒性减低,极性和水溶性增加,从而可以迅速随尿液或汗液排出体外。
?
动物中常见的结合反应有六种,即葡萄糖醛酸、硫酸、乙酰化、甲基化、甘氨酰基和谷胱甘肽的形成。
?
金属硫蛋白(Metallothionein,简称MT)的形成是生物解毒的重要方面。金属硫蛋白的生理学作用很多,其中之一是对金属离子的解毒作用。
? 结合反应的主要类型
三. 分解转化
污染物进入动物体后,在体内经过水解、氧化、还原或加成等一系列代谢过程,改变其原有的化学结构,生理活性也相对减弱,加速了从体内的排泄过程。 通常,转化是将亲脂的外源性污染物转变为亲水物质,以降低其通过细胞膜的能力,从而加速其排出。 四. 排泄作用
污染物及其代谢产物从动物体内排出的主要途径:
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▲ 经过肾脏随尿排出
▲ 经过肝脏、胆通过消化道随粪便排出 ▲ 经过皮肤随汗液排出
▲ 挥发性污染物及其代谢物还可以通过呼吸道随呼出气体排出
第四节 微生物的抗性及机制
类型多、途径广、抗性通常更强 (一)对污染物的避性 1、形态学避性:
有些微生物具荚膜,它是污染物进入细胞内的最重要的屏障。通过增厚增强抗性。 2、生理学避性
▲ 微生物在环境污染胁迫下,能够从体内分泌出某些具有络合或分解转化污染物
能力的有机物质,使污染物的移动性降低或极性改变,从而不容易进入微生物体内。
▲ 或者污染物在微生物分泌的胞外酶的作用下,在体外就被分解转化成无毒无害的
物质。 主要有:
沉淀作用——产生某些物质,该物质能够和溶液中的污染物发生化学反应,形成不溶性化合物的过程。
(例如在湖泊沉积物、沼泽地和缺氧土壤中)
脱硫弧菌属和脱硫肠杆菌属【氧化】→有机物【还原】 →硫酸盐→硫化氢,硫化氢+金属→硫化物【沉淀】(可溶性的金属从溶液中分离出来)。
(某些微生物细胞表面的)磷酸脂酶【裂解】 →甘油-2磷酸脂→ HP042-(能够沉淀可溶性金属,如镉、铅和铀)
胞外络合作用——产生某些物质并且分泌到胞外时,有些物质具有络合金属的能力。它们可以是螯合剂,或者是能够连接污染物的胞外聚合物,包括多糖、核酸和蛋白质,它们可以吸附可溶性的金属,使其不容易进入菌体。
细胞壁结合作用——与细胞壁的化学成分和结构有关。例如革兰氏(+)菌的主要成员芽孢杆菌属的菌都具有固定大量金属的能力,因为其细胞壁有一层很厚的网状肽
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聚糖结构。
(二)对污染物结合和钝化作用
在酿酒酵母中除发现可结合固定重金属的金属硫蛋白、重金属螯合肽外,还发现细胞膜上存在对铜有高度亲合性的Ctrlp蛋白 (三)对污染物的分解转化
微生物对环境污染物的抗性途径主要是分解和转化,将它们转变成为无毒害或低毒害作用的物质,甚至将污染物作为营养或获得能源的物质 1、微生物对金属离子的转化作用(表)
自然界中有一些特殊微生物,它们对有毒金属离子具有抗性,可以使金属离子发生转化。通过甲基化作用、还原作用、氧化作用 2、微生物对有机污染物的分解转化作用
微生物能够分解转化许多有机污染物,降低它们的生物毒性或使毒性完全消失。 农药——许多微生物能够降解农药; 氰和腈 ; 合成洗涤剂 等 四、微生物对污染物的外排
微生物除了分解、转化污染物外,还能够将进人体内的污染物排出体外。在金色葡萄球菌的革兰氏阳细菌中存在对镉、锌离子外排的CadCA阳离子外排系统。 五、质粒与微生物的抗性
质粒是一种独立于细菌染色体外、共价闭环的双链环状DNA分子。在一般条件下,质粒的得失对细菌生长影响不大,但在特殊环境中,质粒的存在与否对细菌的生存与发展是至关重的。
抗药质粒—能分解各类抗生素 抗性质粒 污染物外排质粒 —参与将污染物排出体外 质粒 降解性质粒(类型多)—能降解各类污染物 载体质粒 石油降解质粒 降解性质粒 农药降解质粒 化工污染物降解质粒 抗重金属离子质粒
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这些质粒有的可单独产生抗性功能,有的要与细菌染色体编码的产物共同发挥作用才能产生抗性。
小 结
▲ 生物对环境污染物的抗性对环境污染物的富集和分解转化 的能力起着重要作
用,是环境自净的主要因素
▲ 抗性生物的这种机制正在被人类用来治理环境污染物。
▲ 微生物、植物、动物由于形态、生理代谢等方面的差异,它们的抗性途径和抗
性机制也有差别,在环境自净及环境治理等方面的作用也有所不同。
▲ 生物对环境污染物的抗性还给人类带来不利因素。主要是杂草、害虫和病原微
生物的抗药性问题。
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