(1)有机磷农药的非生物降解
①吸附催化水解:吸附催化水解是有机磷农药在土壤中降解的主要途径。如地亚农等硫代硫酸酯的水解反应如下
S(RO)2P+H2O+-S(RO)2POH+ R,OH
OR, (H或OH)②光降解:有机磷农药可发生光降解反应,如辛硫磷在253.7nm的紫外光下照射30小时,其光解产物如下
O(C2H5O)2PSNOS(C2H5O)2PCN(C2H5O)2POCNCOP(OC2H5)2(特普)(辛硫磷感光异构体)ONCOS(C2H5O)2PP(OC2H5)2OCN(辛氧磷)(一硫代特普)(辛硫磷)(C2H5O)2PONC(2)有机磷农药的生物降解
有机磷农药在土壤中被微生物降解是它们转化的另一条重要途径。化学农药对土壤微生物有抑制作用。同时,土壤微生物也会利用有机农药为能源,在体内酶或分泌酶的作用下,使农药发生降解作用,彻底分解为CO2和H2O。如马拉硫磷被绿色木霉和假单胞菌两种土壤微生物以不同方式降解,其反应如下:
SH2O(CH3O)2PSH+ HOCHCOOC2H5CH2COOC2H5S(CH3O)2PSCHCOOC2H5CH2COOC2H5绿色木霉CH3OSPSCHCOOC2H5HOCH2COOC2H5S(CH3O)2PSCHCOOHCH2COOC2H5S(CH3O)2PSCHCOOHCH2COOH
第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性
-1
1、 在试验水中某鱼体从水中吸收有机污染质A的速率常数为18.76 h,鱼体消除A的速
-2-1
率常数为2.38×10h;设A在鱼体内起始浓度为零,在水中的浓度可视作不变。计算A在该鱼体内的浓缩系数及其浓度达到稳定浓度95%时所需的时间。
2.在通常天然水中微生物降解丙氨酸的过程如下,在其括号内填写有关的化学式和生物转化途径名称,并说明这一转化过程将对水质带来什么影响。
O2CH3CH(NH2)COOH(1)(3) + (2)(4)(13途径)酶(5)(12)(6)(7)(8)(9)(10)(11途径)CO2 , H2O 有关化学式和生物转化途径名称如下:(1)CO2;(2)CH3COOH;(3)NH3;(4)CoASH;(5)H2O;(6)CH3COCoASH;(7)CH3COCOOH;(8)H2O;(9)CoASH;(10)(CH2COOH)2C(OH)COOH;(11)三羧酸循环(12)NO2-;(13)硝化。
该该过程将氮由不能被植物吸收利用的有机态转化为无机态,利于植物利用;且此过程是耗氧过程,可能引起水体富营养化,使水质变差。
3.比较下列各对化合物中微生物降解的快慢,指出所依据的定性判别规律。
NO2OH(1), 苯酚降解快于硝基苯,根据取代规律,在芳香族化合物中羟基取代基加快其降解,硝基取代基减缓其降解。
(2)CH3 (CH2)5CH3,CH3CH2CH3
庚烷降解快于丙烷,根据链长规律,在一定范围内,碳链越长,降解越快。
SO3NaCH3CH(CH2)3CH3(3)
前者降解快于后者,根据链分支规律,在烷基苯磺酸盐中,分支程度越大,降解越慢。 4.在下列微生物降解烷基叔胺过程的括号内,填写有关的酶名、化学式或转化途径名称。
图中有关酶名、化学式和转化途径名称:(1)O2;(2)NADH+H+;(3)NADP+;(4)H2O;(5)R3CHO;(6)R1CH2NHR2CH2;(7)加氧酶;(8)R2CHO;(9)NH3;(10)R1CHO;(11)水化酶;(12)R1CH(OH)2;(13)NAD;(14)NADH+H+;(15)R1COOH;(16)脂肪酸β氧化;(17)TCA循环
5已知氨氮硝化数学模式适用于某一河段,试从下表中该河段的有关数据,写出这一模式的具体形式。 河段设置的断面 流经时间(h) Ⅰ Ⅱ Ⅲ 0 2.37 8.77 氨氮浓度(mg/L) 2.86 2.04 0.15 被硝化的氨氮浓度(mg/L) 0 0.63 2.65
6.用查阅到的新资料,说明毒物的联合作用。 毒物的联合作用分为四类。
(1) 协同作用,是指联合作用的毒性大于其中各毒物成分单独作用毒性的总和。即是说,
其中某一毒物成分能促进机体对其他毒物成分的吸收加强、讲解受阻、排泄迟缓、蓄积增多或产生高毒代谢物等,是混合物毒性增加。如四氯化碳与乙醇,臭氧与硫酸气溶胶等。
(2) 相加作用,是指联合作用的毒性等于其中各毒物成分单独作用毒性的总和,即其中
各毒物成分之间均可按比例取代另一毒物成分,而混合物毒性均无改变。当各毒物成分的化学结构相近、性质相似、对机体作用的部位及机理相同时,其联合作用结果往往呈现毒性相加作用。如丙烯腈与乙腈,稻瘟净与乐果等。
(3) 独立作用,是指各毒物对机体的侵入途径、作用部位、作用机理等均不相同,因而
在其联合作用中各毒物生物学效应彼此无关、互不影响。即独立作用的毒性低于相加作用,但高于其中单项毒物的毒性。如苯巴比妥与二甲苯。
(4) 拮抗作用,是指联合作用的毒性小于其中各毒物成分单独作用毒性的总和。就是说,
其中某一毒物成分能促进机体对其他毒物成分的讲解加速、排泄加快、吸收减少或产生低毒代谢物等,使混合毒性降低。如二氯乙烷与乙醇,亚硝酸与氰化物,硒与汞,硒与镉等。
7.试说明化学物质致突变、致癌和抑制酶活性的生物化学作用机理。
(1)致突变作用机理:致突变性是指生物体中细胞的遗传性质在受到外源性化学毒物低剂量的影响和损伤时,以不连续的跳跃形式发生了突然的变异。致突变作用发生在一般体细胞时,则不具有遗传性质,而是使细胞发生不正常的分裂和增生,其结果表现为癌的形成。致突变作用如影响生殖细胞而使之产生突变时,就有可能产生遗传特性的改变而影响下一代,即将这种变化传递给子细胞,使之具有新的遗传特性。
(2)致癌作用机理:致癌是体细胞不受控制的生长。其机理一般分两个阶段:第一是引发阶段,即致癌物与DNA反应,引起基因突变,导致遗传密码改变。第二是促长阶段,主要是突变细胞改变了遗传信息的表达,增殖成为肿瘤,其中恶性肿瘤还会向机体其他部位扩展。
(3)抑制酶活性作用机理:毒物进入机体后,一方面在酶催化下进行代谢转化,另一方面也可干扰酶的正常作用,包括酶的活性、数量等,从而导致机体的损害。在干扰酶的作用中最常见的是对酶活性的抑制。其一是有机化合物与酶的共价结合,这种结合往往是通过酶活性内羟基来进行的;其二是重金属离子与含硫基的酶强烈结合,这种可逆非竞争性的结合可使酶失去活性;某些金属取代金属酶中的不同金属,活性便受到抑制。 8.解释下列名词概念。
(1)被动扩散:脂溶性物质从高浓度侧向低浓度侧,即顺浓度梯度扩散通过有类脂层屏障
的生物膜。
(2)主动转运:在需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,至高浓度侧解离出原物质。
(3)肠肝循环:指由肝脏排泄的药物,随胆汁进入肠道再吸收而重新经肝脏进入全身循环
的过程。
(4)血脑屏障:指脑毛细血管阻止某些物质(多半是有害的)由血液进入脑组织的结构。 (5)半数有效剂量(浓度):是毒物引起一群受试生物的半数产生同一毒作用所需的毒物剂
量(浓度)。
(6)阈计量(浓度):是指长期暴露毒物下,会引起机体受损害的最高剂量(浓度)。 (7)助致癌物:可加速细胞癌变和已癌变细胞增殖成瘤块。 (8)促癌物:可使已经癌变细胞不断增殖而形成瘤块。
(9)酶的可逆和不可逆抑制剂:同酶的结合处于可逆平衡状态,可用渗析法除去而恢复酶
活性的物质,称为可逆抑制剂;以比较牢固的共价键同酶结合,不能用渗析、超滤等物理方法来恢复酶活性的抑制剂,称为不可逆抑制剂。
9.在水体底泥中有下图所示反应发生,填写图中有关光分解反应中所缺的化学式或辅酶简式。图中的转化对汞的毒性有何影响?