环境生物学复习资料desi.docx
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1、环境生物物学基本概念念:1环境境生物学学:研究究生物与与受人类类干扰的的环境之之间相互互作用规规律及其其机理的的科学。2生物物转化:外源化化合物进进入生物物机体后后在有关关酶系统统的催化化作用下下的代谢谢变化过过程。生生物转化化是机体体对外源源化学物物处置的的重要的的环节,是是机体维维持稳态态的主要要机制。3生物物积累:生物在在生命代代谢活动动中通过过吸收、吸吸附、摄摄食各种种过程,从从周围环环境中蓄蓄积某种种元素或或难降解解化合物物,随生生长发育育,浓缩缩系数不不断增大大的现象象。4生物物效应:各种环环境因素素变化而而导致生生态系统统变异的的效果。5生物物标记物物:是生生物体组组织或体体液样
2、品品中或在在个体水水平上所所能检测测到的升升华、细细胞、生生理或行行为变化化,这种种变化可可阐明生生物体暴暴露和产产生生物物效应的的信息。6优先控控制污染染物:在在众多污污染物中中筛选出出潜在危危险大的的作为优优先研究究和控制制对象,称为优优先控制制污染物物。7生物监监测:利利用生物物个体、种种类或群群落对环环境污染染或变化化所产生生的反应应阐明环环境污染染状况,从从生物学学角度为为环境质质量的监监测和评评价提供供依据。8半致死死浓度:LC500,在一定定时间内内引起受受试生物物群体半半数个体体死亡的的最低浓浓度。9生物放放大:指指在生态态系统中中,由于于高营养养级生物物以低营营养级生生物为食
3、食物,某某种元素素或难降降解化合合物在生生物体内内的浓度度随营养养级的提提高而逐逐步增大大的现象象。10拮抗抗作用:两种或或两种以以上的化化学污染染物同时时或数分分钟内先先后输入入机体,其其中一种种化学污污染物可可干扰另另一化学学污染物物原有的的生物学学作用,使使其减弱弱,或两两种化学学污染物物相互干干扰,使使混合物物的生物物作用或或毒性作作用的强强度低于于两种化化学污染染物任何何一种单单独输入入机体的的强度。主要内容容:1环境境生物学学研究的的目的和和基本内内容是什什么?答:环境境生物学学是生物物科学与与环境科科学交叉叉的学科科,是研研究生物物与受人人类干扰扰的环境境之间相相互作用用规律及及
4、其机理理的科学学(研究究对象是是人类干干扰,研研究目的的是生物物与环境境之间相相互作用用规律及及其机理理。)(1)环环境生物物研究的的目的:研究环环境污染染引起的的生物效效应、生生态效应应及其机机理;研究生生物对环环境污染染的适应应及其抗抗性机理理;研究利利用生物物对环境境进行监监测和评评价的原原理和方方法;研究生生物或生生态系统统对污染染的控制制与净化化的原理理与应用用;研究自自然保护护生物学学和恢复复生态学学及其生生物修复复技术。(2)环环境生物物学研究究的基本本内容:环境污污染的生生物学效效应:-污染物物在环境境中的迁迁移、转转化和积积累变化化规律;-污染物物对生物物的影响响、危害害及其
5、机机理;(分子、细细胞、组组织、器器官、系系统、个个体、种种群、生生态系统统水平)-研究环环境污染染物的生生物监测测与生物物评价原原理和方方法;环境污污染的生生物进化化:-研究生生物对环环境污染染物净化化基本原原理、方方法及影影响因素素;-研究利利用生物物学技术术和生态态学方法法提高生生物环境境中的净净化作用用;保护生生态学:-生物多多样性保保护;-自然保保护生物物学和恢恢复生态态学。2 生物物标记物物并说明明其在环环境生物物学中作作用和意意义.答:生物物标记物物是生物物体组织织或体液液样品中中或在个个体水平平上所能能检测到到的升华华、细胞胞、生理理或行为为变化,这这种变化化可阐明明生物体体暴
6、露和和产生生生物效应应的信息息。(评价生生物标志志物的基基本原则则:一般般指示性性、相对对敏感性性、生物物特异性性、化学学特异性性、反应应的时间间效应、固固有的变变化性、与与高级生生物学水水平上效效应的关关系、野野外应用用价值)(1)作作用:体内剂剂量、生生物有效效剂量可可作为污污染物危危害监测测和鉴定定的重要要指标:是定性性污染物物与暴露露后果相相联系的的重要参参考;生物标标志物能能应拥有有黑确定定暴露-反应、暴暴露-效效应关系系和危险险度的估估计;生物效效应分子子生物标标志物,细细胞结构构/功能能改变标标志物有有助于污污染物对对机体损损伤机制制的研究究;易感性性生物标标志物,对对发现污污染
7、易感感个体和和制定保保护易感感人群的的卫生措措施有着着十分重重要的价价值。(2)意意义:可以阐明明各种污污染物的的作用机机理,确确定各种种污染物物与生物物体之间间已发生生的相互互作用,有助于确定生物体所处的污染状态及其潜在危害,为严重毒性伤害提供早期警报,而且可以特异性地检测到环境中致癌、致畸、致突变化合物的生物可利用性,并与生态学效应相联系,从而制定研究解决环境问题的方案(如种群水平的下降等)。3什么么是I相反应应? 什么么是III相反应应? 两者者区别是是什么?并举出出三种代代表反映映类型.答:生物物转化一一般分为为、两个过过程:相过程程:外源源性化合合物在一一系列酶酶的催化下下经由氧氧化
8、、还还原或水水解反应应作用,其其化学结结构修饰、改改变,暴露出出或形成成一些活活性基团团(-OOH,-SH,NNH,-COOOH)相过程程:在酶酶的催化化下,外外源性化化合物的的 I相相反应产产物或带带有某些些基团的的外源性性化合物物与生物物体内内内源性物物质或基基团结合合而产生生水溶性性化合物物。两者区别别:主要反应应类型:相反应应:氧化化反应:微粒体体混合功功能氧化化酶参与与的反应应,脂肪肪族羟化化、芳香香族羟化化、N-羟化等等等 非微微粒体反反应,单单胺和二二胺氧化化、醇、醛醛氧化 还原反反应:微微粒体还还原,硝硝基还原原,偶氮氮还原,还还原性脱脱卤 非微微粒体还还原,包包括醇、醛醛、酮
9、、有有机二硫硫化物、硫硫氧化物物、氮氧氧化物等等反应 水解反反应:aa.酯酶酶种类繁繁多,分分布广泛泛,能水水解各种种酯类 b.酰胺酶酶能特异异地作用用于酰胺胺键,使使其水解解 c.糖苷酶酶能特异异地使各各种糖苷苷水解相II反反应:结结合反应应:1.葡萄糖糖醛酸化化2.硫硫酸化33.甲基基化4.乙酰化化5.甘甘氨酸结结合6.谷胱甘甘肽结合合转化结果果:解毒毒作用(失失活):使外源源性化合合物毒性性降低,易易于排出出,或使使其转变变为易于于被 其其它微生生物所降降解的化化合物。 增毒作作用:使使其毒性性增加 外源性化合物过程(相反应)毒害作用排出体外一级代谢物 结合产物(二级代谢物)过程(相反应
10、)二者区别别:相相底物一般外源源性化合合物相的产产物或其其活性基基团的外外源性化化合物反应氧化、还还原、水水解结合反应应结果活性基团团形成或或暴露活性基团团失活4什么么叫生物物标记物物? 请举举例说明明有机磷磷农药污污染、重重金属污污染和持持久性有有机污染染物研究究中常用用的生物物标记物物指标.答:生物物标记物物是生物物体组织织或体液液样品中中或在个个体水平平上所能能检测到到的升华华、细胞胞、生理理或行为为变化,这这种变化化可阐明明生物体体暴露和和产生生生物效应应的信息息。有机磷农农药:PP4500酶、乙乙酰胆碱碱酯酶(AAchEE)、重金属污污染:金金属硫蛋蛋白(MMT)、GGSH含含量(指
11、指示镉砷砷污染)、GGSH、SSDH、MMDA酶酶学指标标及血清清巯基的的检查是是反映砷砷中毒较较灵敏的的指标。持久性有有机污染染物:功功能性免免疫测试试5简要要说明环环境污染染物对生生物产生生生物效效应的可可能方式式和机理理.答:影影响酶数数量和酶酶活力,干干扰酶的的正常功功能;-消耗辅辅酶或抑抑制辅酶酶合成,导导致酶活活性下降降-与酶功功能基团团集合,抑抑制酶活活性-破坏酶酶结构。使使酶失去去活性-与酶激激活剂结结合,抑抑制相应应酶作用用-与基质质竞争同同种酶,抑抑制酶作作用干扰正正常的受受体结合合;-甲基汞汞抑制大大、小脑脑胆碱能能受体,损损害中枢枢神经系系统-有机磷磷农药中中毒:抑抑制
12、乙酰酰胆碱酯酯酶,导导致乙酰酰胆碱积积聚,乙乙酰胆碱碱与胆碱碱能受体体结合,产产生中毒毒症状导致细细胞钙稳稳态的紊紊乱;引起细胞胞损伤和和死亡产生自自由基与与氧化损损伤:-细胞结结构损伤伤:通过改改变膜脂脂流动性性,影响响膜的通通透性和和镶嵌蛋蛋白质的的活性,改改变其结结构和稳稳定性,从从而产生生生物效效应;-膜脂质质过氧化化:大量污污染物(自自由基)进进入机体体,造成成机体抗抗氧化作作用失衡衡,即可可发生脂脂质过氧氧化,对对生物体体造成危危害;外源性性化合物物与生物物体大分分子结合合;改变生物物大分子子的结构构和功能能,引起起一系列列生物学学改变,特特别是与与酶蛋白白、脂肪肪、核酸酸等重要要
13、生物大大分子共共价结合合,能改改变其化化学结构构,影响响其生理理功能,甚甚至导致致变性和和细胞死死亡。遗传物物质损伤伤;形成DNNA加合合物,发发生DNNA的二二次修饰饰,DNAA结构的的破坏被被固定,当细胞胞分裂时时,外源源性化合合物造成成的危害害可导致致DNAA突变及及其基因因功能的的改变干扰细细胞能量量的产生生。可干扰糖糖类的氧氧化,使使细胞不不能合成成能被生生物利用用的ATTP,AATP使使细胞生生命活动动得不到到充足的的能量供供给。6举列列说明环环境污染染物在不不同水平平上对生生物的影影响.污染物对对生物机机体的最最早作用用是从生生物大分分子开始始,然后后逐步在在细胞器官个体种群群落
14、生态系系统各个个水平上上反映出出来。污染物物对生物物大分子子(酶、蛋蛋白质、核核糖核酸酸、磷脂脂类等)的的影响:-对各种种代谢酶酶大分子子的影响响:污染染物影响响到酶的的数量和和酶的活活性作用用。乙酰酰胆碱酯酯酶在神神经系统统的信息息传递中中起重要要作用,该该酶的抑抑制对生生物行为为繁殖以以及耐受受力产生生影响,如如有机磷磷农药、氨氨基酸甲甲酯类农农药。还还如:污污染物进进入体内内经过每每系统活活化后产产生中间间代谢物物,这类类具有强强亲电性性的物质质可与脂脂类、蛋蛋白质、DDNA、RRNA的的亲和中中心发生生反应,形形成稳定定的或不不稳定的的加合物物。-对各种种生物大大分子的的影响:对蛋白质
15、质:a.导致蛋蛋白质化化学损伤伤:细胞胞膜结构构及通透透性改变变;影响响酶的催催化功能能等; b.诱诱导生物物机体内内一些功功能蛋白白的产生生:如应应激蛋白白和金属属硫蛋白白的产生生,这些些蛋白质质的产生生可保护护生物机机体抵抗抗污染物物的损害害。对DNAA:外源源性化合合物及其其代谢产产物能引引起DNNA损伤伤;对磷脂类类:脂质质过氧化化,如多多环芳烃烃等物质质在细胞胞内代谢谢形成自自由基,引引起脂质质过氧化化,破坏坏细胞膜膜结构;细胞水水平:-细胞膜膜:a.污染物物引起的的脂质过过氧化作作用导致致的损伤伤;b.污染物物可影响响膜的离离子通透透性;cc.污染染物与膜膜上的受受体结合合,干扰扰
16、正常的的生理功功能;-细胞器器:a.污染物物可引起起线粒体体结构改改变,从从而影响响线粒体体的氧化化磷酸化化和电子子传递功功能; b. 光面面内质网网和糙面面内质网网:多种化化学致癌癌物如黄黄曲霉毒毒素能引引起核糖糖体脱落落,导致致蛋白质质合成控控制的改改变;污染物还还可影响响细胞分分裂,微微管、微微丝、高高尔基体体,溶酶酶体解体体等;器官水水平:-对植物物,表现现为叶面面出现点点、片伤伤害斑,造造成叶、蕾蕾、花、果果实等的的脱落-对动物物,以重重金属污污染为例例:铅可可损害造造血器官官和神经经系统,镉镉可损害害肝脏、肾肾脏,导导致骨痛痛病。个体水水平:-对植物物:主要要表现为为生长减减慢、发
17、发育受阻阻、失绿绿黄化、早早衰等;-对动物物:主要要表现为为死亡、行行为改变变、繁殖殖下降、生生长和发发育抑制制、疾病病敏感性性增加、代代谢率变变化等;种群水水平:-种群数数量的密密度改变变;-结构和和性别比比例的变变化:年年龄结构构、种群群大小、性性逆转;-遗传结结构的改改变:在在进化过过程中通通过改变变基因频频率以适适应环境境的改变变;-竞争关关系的改改变;群落水水平:-群落组组成和结结构改变变-对物种种多样性性的影响响:敏感感种消失失,群落落中物种种数量下下降,严严重污染染时将导导致物种种的灭绝绝,使物物种多样样性减少少;生态系系统水平平:生态态系统的的物种多多样性下下降、生生物链(网网
18、)结构构的简化化、生态态系统的的结构变变化、生生态系统统的功能能变化。7. 什什么叫生生物监测测? 生物物监测的的主要依依据是什什么? 与常规规监测的的有什么么区别?答:生物物监测指指利用生生物个体体、种类类或群落落对环境境污染或或变化所所产生的的反应阐阐明环境境污染状状况,从从生物学学角度为为环境质质量的监监测和评评价提供供依据。(1)依依据:-利用生生物的感感觉行为为的改变变指示;-利用生生物外部部形态典典型受害害症状和和变化指指示;-利用生生物体内内污染物物及其代代谢产物物含量分分析指示示;-利用生生物急慢慢性毒性性试验来来指示;-利用生生物生理理代谢变变化指示示;-利用生生物分子子水平
19、上上各种特特征性标标志物指指示;-利用生生物细胞胞遗传学学指标指指示;-利用生生物种类类组成、种种数量、分分布变化化指示;-利用生生物群落落结构变变化指示示;-利用生生态系统统综合指指标指示示。(2)区区别:(1) 能直接接反应出出环境污污染对生生态系统统的影响响; (2) 能综合合反映环环境质量量状况; (3) 具有连连续监测测的功能能, 是是对环境境质量状状况长期期的、历历史的反反映;(4) 监测灵灵敏度高高;(5) 价格低低廉; 不需购购置昂贵贵的精密密仪器; 不需需要繁锁锁的仪器器保养及及维修等等工作; (6) 可以在在大面积积或较长长距离内内密集布布点, 甚至在在边远地地区也能能布点
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