《生物体内污染物质的运动过程及毒性》重点习题及
参考答案
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-1，鱼体消除A的速率常数为2.38×10-2h-1；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解：有关的化学式
和生物转化途径如下：
(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。
该过程将氮由不能被植物吸收利用的有机态转化为无机氮，利于植物利用；且此过程是耗氧过
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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）
CH3CH2CH3
（2）CH3 (CH2)5CH3
（3）SO3NaCH3CH(CH2)3CH3
答：（1）硝基苯降解要慢于苯酚，根据取代规律，在芳香族化合物中羟基取代基加快其降解，硝基取代基使其降解减缓。
（2）庚烷的降解要快于丙烷，根据链长规律，在一定范围内，碳链越长，降解越快。 （3）前者降解要快于后者，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
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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
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细胞，使之具有新的遗传特性。
（2）致癌机理：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：有些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；有些重金属离子与含硫基的酶强烈结合；某些金属取代金属酶中的不同金属。
8．解释下列名词的概念。
（1）被动扩散；（2）主动转运；（3）肠肝循环；（4）血脑屏障；（5）半数有效剂量（浓度）；（6）阈剂量（浓度）；（7）助致癌物；（8）促癌物；（9）酶的可逆和不可逆抑制剂
答：（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：在需要消耗一定代谢能量下，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：有些物质由胆汁排泄，在肠道运行中又重新被吸收，该现象叫肠肝循环。 （4）血脑屏障：脑毛细血管阻止某些物质（多半是有害的）进入脑循环血的结构。
（5）半数有效剂量（浓度）：毒物引起受试生物的半数产生同一毒作用所需的毒物剂量（浓度）。 （6）阈剂量（浓度）：在长期暴露毒物下，会引起机体受损害的最低剂量（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的物质。 （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：抑制剂就是能减小或消除酶活性，而使酶的反应速率变慢或停止的物质。其中，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；另一部分抑制剂是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。
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9．在水体底泥中有下图所示反应发生，填写图中和有关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。
答：（1）Hg；（2）HgCl2；（3）CH4；（4）NADH；（5）NAD+；（6）HCl；（7）NADH + H+；（8）CH4；（9）HCl；（10）NADH + H+；（11）HCl；（12）CH4；（13）C2H6；（14）Hg
可溶性无机汞在生物体内一般容易排泄，而烷基汞具有高脂溶性，且在生物体内分解速度缓慢，因而其毒性比可溶性无机汞化合物大10到100倍。
图中所示的氯化甲基汞变成金属汞的转化过程，是微生物以还原作用转化汞的主要途径，是降低毒性的过程。
？10试简要说明氯乙烯致癌的生化机制和在一定程度上防御致癌的解毒转化途径 11.举出一个新的研究实例，说明比较分子力场法在QSAR中的应用。
谷妍等应用C0MFA（比较分子力场法）分别研究了112种含氟农药的抗小麦赤酶病活性和对小麦生长的毒性，为研究设计新的更高效、安全的含氟农药提供了有益的参考。所有农药母体酒后中的R1，R2，R3和R4表示不同的供电集团和吸电集团。农药的活性和毒性以抑制率的测量值表示。
采用标准键长、键角构建所有化合物分子的初始三维结构；通过计算，在对能量进行优化后选择各分子最低能量构象为其可能的优势构象，并确定后者中各原子净电荷。选取78个化合物作为训练集建立C0MFA模型，余下34个化合物为测试集，检验所建模型对化合物的活性和毒性的预测能力。
将训练集所有分子的优势构象，在共有的特征点组合上，即在共有的对受体结合、活性及在空间的相对位置所需的重要官能团上叠合起来，置于一个设定的三维网格内。选用sp3杂化的一价碳正离子作为探针，沿该网格格点移动，计算各分子周围立体势场和静电势场的能值分布，连同对应的活性与毒性测量数据，分别进行偏最小二乘法回归分析，建立有关活性与毒性的两个C0MFA模型，评价模型质量，用等高图形显示模型的结果。
与测试集34个含氟化合物的活性与毒性测量值相比较，两个模型预测的标准偏差对极差之比分别是10.4%和6.4%，都具有良好的预测能力。
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