污染物的生物效应检测

第三章 污染物的生物效应检测,2017/11/9,提纲,第一节生物测试及方法第二节一般毒性试验第三节生物的分子和细胞水平检测第四节生物致突变、致畸和致癌效应检测第五节微宇宙法,第一节生物测试及方法,生物测试的定义生物测试的方式生物测试的标准化,1.1 生物测试的定义,生物测试（Bioassay）系统的利用生物的反应测定一种或多种环境污染物或环境因素单独或联合存在时，所导致的影响或危害生物测试的特征（优点）体现了环境污染（因素）对生态系统的综合效应直接测定了环境污染（因素）对生物体的影响,1.2 生物测试的方式,时间短期生物测试（90d）测试气体（液体）的给予方式静止式生物测试流动式生物测试（重复循环式、更新式）被测试生物的种类单物种、多物种、模拟生态系统生物测试,1.3 生物测试的标准化,影响生物测试结果的主要因素受试生物试验条件实验室,第二节一般毒性试验,生物毒性的基本概念急性毒性试验亚慢性和慢性毒性试验蓄积毒性试验,2.1 生物毒性的基本概念,毒物：毒物本身并非毒物，主要是剂量才使 一个物质变成毒物中毒：机体受毒物作用而表现出的疾病状态毒性：毒物引起机体易感部位产生有害作用 的能力,2.1 生物毒性的基本概念,表示毒性的常用参数致死剂量（LD）或致死浓度（LC）绝对致死剂量（浓度）LD100（LC100）半致死剂量（浓度）LD50（LC50）最小致死剂量（浓度）MLD（MLC）最大耐受致死剂量（浓度）LD0（LC0）,2.1 生物毒性的基本概念,表示毒性的常用参数最大无作用剂量最小有作用剂量（MEL）毒作用带急性毒作用带=（LD50/急性MEL）慢性毒作用带=（急性MEL/慢性MEL）半数效应浓度（EC50）半数抑制浓度（IC50）常用毒物单位（mg/kg）,2.2 急性毒性试验,哺乳动物急性毒性试验资料检索类似试验的LD50（LC50）根据文献设计试验，得到LD100（LC100）和LD0（LC0）继续缩小范围试验，得到LD50（LC50）,2.2 急性毒性试验,哺乳动物急性毒性试验微囊藻对小白鼠的LD50=50500mg/kg,2.2 急性毒性试验,水生生物急性毒性试验鱼类毒性试验藻类急性毒性试验水蚤类急性毒性试验,2.3 亚慢性和慢性毒性试验,亚慢性毒性试验在动物生命周期1/30-1/20的时间内所进行的毒性试验实验动物：与急性和慢性试验中的动物品系相同，健康，年幼染毒剂量：最高剂量不引起大量致死；最低剂量无任何中毒反应 中间剂量介于上述二者之间；设置对照组染毒途径：模拟人类在环境中的染毒方式观察与评价：初步评估靶器官、最大无作用浓度等,2.3 亚慢性和慢性毒性试验,慢性毒性试验哺乳动物的慢性毒性试验实验动物：与亚慢性试验中的动物品系相同，但年龄更小染毒剂量：在LD50的1/1001/20中取3-4个剂量染毒途径：模拟人类在环境中的染毒方式观察与评价：最终确定最大无作用浓度,2.4 蓄积毒性试验,蓄积毒性作用：低于中毒阈剂量的外来化合物，反复多次与机体持续接触，经一定时间后使机体出现明显中毒的表现物质蓄积：污染物进入机体的量大于排出的量，量的积累功能蓄积：污染物反复作用于机体，最终致病，效的积累,2.4 蓄积毒性试验,试验方法蓄积系数法蓄积系数固定剂量每天连续染毒法剂量定期递增染毒法,2.4 蓄积毒性试验,试验方法20天蓄积试验法,2.4 蓄积毒性试验,试验方法受试生物半减期测定法方法：机体接触受试物后，在一定间隔时间内分别 测定血液、尿液或器官组织中该物质的量。,第三节生物的分子和细胞水平检测,加合物测定一般代谢酶的活性测定解毒系统酶类诱导作用的检测抗氧化防御系统检测,3.1加合物测定,DNA加合物测定免疫法荧光法32P后标记法蛋白加合物,3.2一般代谢酶的活性测定,乙酰胆碱酯酶用于指示有机磷农药腺三磷酶（ATPase）其活性高低代表了生命活动能量的大小,3.3 解毒系统酶类诱导作用的检测,混合功能氧化酶的诱导作用谷胱甘肽硫转移酶,3.4 抗氧化防御系统检测,过氧化氢酶（Ct）谷胱甘肽过氧化酶（GPx）,第四节生物致突变、致畸和致癌效应检测,致突变效应致畸效应致癌效应,4.1 致突变效应,突变：遗传物质发生了基因结构的变化基因突变染色体畸变致突变物作用于生殖细胞的效应显性致死突变引起后代的先天性遗传缺陷,4.1 致突变效应,致突变试验体外（In vitro）基因突变试验Ames试验哺乳动物体细胞株突变试验细胞遗传学试验染色体畸变试验微核试验体内（In vivo）基因突变试验显性致死突变试验果蝇伴性隐性致死试验DNA损伤试验姐妹染色单体交换试验DNA修复合成试验,4.1 致突变效应,致突变试验体外基因突变试验Ames试验,4.1 致突变效应,致突变试验体外基因突变试验哺乳动物体细胞株突变试验,4.1 致突变效应,致突变试验细胞遗传学试验染色体畸变试验,4.1 致突变效应,致突变试验细胞遗传学试验微核试验,4.1 致突变效应,致突变试验体内基因突变试验显性致死突变试验,4.1 致突变效应,致突变试验体内基因突变试验果蝇伴性隐性致死试验,4.1 致突变效应,致突变试验DNA损伤试验姐妹染色体单体交换试验,4.1 致突变效应,致突变试验DNA损伤试验DNA修复合成试验,4.2 致畸效应,致畸作用：致畸物通过母体作用于胚胎而引起 胎儿畸形的现象。化学致畸作用机理：突变引起胚胎发育异常对细胞的生长分化较为重要的酶类受到抑制母体正常代谢过程被破坏细胞分裂受阻致畸作用的毒理学特点不同发育阶段的胚胎的敏感性不同种属差异较为明显,4.2 致畸效应,试验方法,4.2 致畸效应,致畸作用的评价应对试验结果进行统计综合分析应采用同种动物的重复试验并比较多种动物试验结果的一致性区分自然畸变和致畸畸变动物的种属差异导致畸变敏感性不同,4.3 致癌效应,化学致癌作用：化学物质引起肿瘤的过程细胞癌变形成的原因体细胞突变学说分化障碍学说癌基因学说癌变过程引发阶段促长阶段浸润和转移阶段,4.3 致癌效应,试验方法短期筛检试验（体细胞突变学说）各种致突变试验方法长期动物诱癌试验慢性试验方法,第五节 微宇宙法,微宇宙法简介标准水生微宇宙烧杯水生微宇宙室外水生微宇宙土壤核心微宇宙模拟农田生态系统,5.1 微宇宙法简介,微宇宙（Microcosm）法（模拟生态系统法）研究污染物在生物种群、群落、生态系统和生 物圈水平上的生态效应的一种方法微宇宙法分类自然微宇宙、人工微宇宙（开放式、封闭式）陆生微宇宙、水生微宇宙（烧杯、河流、池塘等）,5.2 标准水生微