第三章 污染物的生物效应检测 本章将讨论以下内容 生物测试及方式 一般毒性试验 生物的分子和细胞水平检测 生物致突变、致畸和致癌效应检测

Slides:



Advertisements
Similar presentations
第五节 函数的微分 一、微分的定义 二、微分的几何意义 三、基本初等函数的微分公式与微分运算 法则 四、微分形式不变性 五、微分在近似计算中的应用 六、小结.
Advertisements

植物生理 植物细胞生理基础 同工酶. 学习目标 Click to add title in here Click to add title n here  掌握同工酶的概念。  了解同工酶的意义。
北京中大华远认证中心 马立田 胡军 刘宏霞 2007年10月 长沙
减慢食物变质的速度 减慢食物变质的速度.
分子生物学部分开发实验 植物遗传亲缘关系研究.
西北农林科技大学微课比赛 胎盘的形成 姓 名:魏 强 职 工 号: 单 位:动物医学院.
第五章 创新药物临床前安全评价.
龙星课程—肿瘤生物信息学上机课程 曹莎
第一节 化学物毒性评价的实验基础 第二节 急性毒性及其评价方法 第三节 皮肤局部毒作用及其评价方法 第四节 亚慢性、慢性毒性及其评价方法
任务一 剂型与剂量.
《解析几何》 乐山师范学院 0 引言 §1 二次曲线与直线的相关位置.
(preventive medicine)
肺结核.
急性毒性作用及其 评价方法.
第二章 污染物对生物的影响 本章将讨论以下内容: 污染物在生物化学和分子水平上的影响 污染物在细胞和器官水平上的影响
1.还原糖 2.脂 肪 3.蛋白质 10叶绿素 4.质流动 5.分 裂 6.酶温度 7.酶- PH 8.酶效率 9.酶水解 11.分 离 12.复 原 13.取DNA.
细胞核是遗传信息库.
北京协和医学院八年制临床医学生药理学实验
糖尿病流行病学.
食物中主要营养成分的检验 上海市第二初级中学 王颖. 食物中主要营养成分的检验 上海市第二初级中学 王颖.
1、环境中直接影响生物生活的各种因素叫做 。它可以分为 和 两类 。
第二十章 胚胎学绪论.
组织学与胚胎学.
· 全球变暖 · 臭氧的破坏与保护 · 酸雨危害与防治
第 六 章 肿瘤实验研究的某些方法 第一节 抗肿瘤药物的筛选 一、体内抗肿瘤药物的筛选: 1.动物选择; 2.肿瘤模型:
不确定度的传递与合成 间接测量结果不确定度的评估
§5 微分及其应用 一、微分的概念 实例:正方形金属薄片受热后面积的改变量..
§5 微分及其应用 一、微分的概念 实例:正方形金属薄片受热后面积的改变量..
食品安全及其评价体系 秦立强.
环境与健康的关系 岳喜同 副教授.
主题:适应、损伤与修复 学科:毒理学 毒理学基本概念.
第七章 外源化学物致突变作用.
园林专业本科阶段课程拓扑图:平台期课程 通识 12 数学 14 物理 4 化学 11 英语 6 政治 14
第十章 方差分析.
数据挖掘工具性能比较.
第三章 药物效应动力学.
第九章 食品中外源外源化学物致突变作用.
胚胎原位杂交检测基因的时空表达模式.
Metabolic biomarker signature to differentiate pancreatic ductal adenocarcinoma from chronic pancreatitis Gut, 2017, Jan (IF=14.921) 汇报人:王宁 IMI CONFIDENTIAL.
基准物质(p382,表1) 1. 组成与化学式相符(H2C2O4·2H2O、NaCl ); 2. 纯度>99.9%; 3. 稳定(Na2CO3、CaCO3、Na2C2O4等) 4. 参与反应时没有副反应.
过程自发变化的判据 能否用下列判据来判断? DU≤0 或 DH≤0 DS≥0.
氮循环 肖子聪.
3.8.1 代数法计算终点误差 终点误差公式和终点误差图及其应用 3.8 酸碱滴定的终点误差
药物的跨膜转运.
预防医学系 吉林大学公共卫生学院.
超越自然还是带来毁灭 “人造生命”令全世界不安
第一节 土地利用对生态系统的干扰与生态重建.
LD50的测定 MBL.
成绩是怎么算出来的? 16级第一学期半期考试成绩 班级 姓名 语文 数学 英语 政治 历史 地理 物理 化学 生物 总分 1 张三1 115
第十一章 配合物结构 §11.1 配合物的空间构型 §11.2 配合物的化学键理论.
崇德小学照片 4.种类繁多的动物 桐乡市崇德小学 陈梅娟.
有关“ATP结构” 的会考复习.
Synthetic Chemical Experiment
光合作用的过程 主讲:尹冬静.
基于高中生物学理性思维培养的实践性课例开发
第五节 缓冲溶液pH值的计算 两种物质的性质 浓度 pH值 共轭酸碱对间的质子传递平衡 可用通式表示如下: HB+H2O ⇌ H3O++B-
一 测定气体分子速率分布的实验 实验装置 金属蒸汽 显示屏 狭缝 接抽气泵.
海报题目 简介: 介绍此项仿真工作的目标和需要解决的问题。 可以添加合适的图片。
GIS基本功能 数据存储 与管理 数据采集 数据处理 与编辑 空间查询 空间查询 GIS能做什么? 与分析 叠加分析 缓冲区分析 网络分析
第三节 随机区组设计的方差分析 随机区组设计资料的总平方和可以分解为三项: (10.10).
Ecological Society of America(ESA)
基因信息的传递.
BAFF在活动性SLE患者T细胞中的表达:
FH实验中电子能量分布的测定 乐永康,陈亮 2008年10月7日.
本底对汞原子第一激发能测量的影响 钱振宇
细胞分裂 有丝分裂.
第十七讲 密码执行(1).
五.有丝分裂分离和重组 (一) 有丝分裂重组(mitotic recombination) 1936 Curt Stern 发现
病理生理学教研室 细胞信号通路检测(一) 总蛋白提取.
海报题目 简介: 介绍此项仿真工作的目标和需要解决的问题。 可以添加合适的图片。
Presentation transcript:

第三章 污染物的生物效应检测 本章将讨论以下内容 生物测试及方式 一般毒性试验 生物的分子和细胞水平检测 生物致突变、致畸和致癌效应检测 微宇宙法

3.1 生物测试及方式 生物测试(Bioassay)的概念: 指系统地利用生物的反应测定一种或多种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。 注释1:所利用的生物反应包括分子、细胞、组织、器官、个体、种群、群落、生态系统各级水平上的反应。 注释2:生物测试不同于常规的物理、化学检测。前者能够测定污染物对生物机体的影响,而后者只能测定污染物的浓度。 例如:通过水污染的生物测试可获得以下数据:各种环境因素如DO、pH、温度、混浊度等对生命的有利以及不利的浓度或强度;污染物对受测生物的毒性;各种水生生物对污染物的相对敏感性;废水所应处理的程度;允许的污染物排放浓度等。

生物测试的方式 短期生物测试(Short Term Bioassays) 主要用于测定LC50、IC50、EC50,用来快速估计污染物的毒性,评定几种不同毒物或废物对某种生物的相对毒性或评定不同生物对不同条件如温度、pH的相对敏感性等。多数采用静止式。 中期生物测试(Intermediate Term Bioassays) 时间为8d到90d,多数情况下为流动式。 长期生物测试(Long Term Bioassays) 包括全部生活史的生物测试(Complete Life-cycle Bioassays)和部分生活史的生物测试( Partial Life-cycle Bioassays ) 目的是要测定出在持续情况下不造成有害效应的毒物最大浓度或最大允许毒物浓度(MATC) 只能采用流动式,要保证试验的环境条件和自然界的季节变化相符合。

受试生物的选择 影响生物测试结果的因素 受试生物 试验条件 实验室差异 生物测试的标准化

3.2 一般毒性试验 基本概念 毒物(Toxicant)的概念 中毒(Intoxication) 毒性(Toxicity) 毒物与非毒物之间不存在绝对的界限,通常一种物质只有达到中毒剂量时才是毒物。 中毒(Intoxication) 中毒是各种毒性作用的综合表现,包括急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒。 毒性(Toxicity) 指一种物质引起机体损伤的能力。 毒性作用或毒效应(Toxic Effect)

效应(Effect) 反应(Response) 剂量-效应关系和剂量-反应关系 也称为作用,指接触一定剂量化学物后,使机体产生的生物学改变。效应是对个体而言的,这种改变可用一定的计量单位表示。 反应(Response) 指接触一定剂量化学物后,产生某种效应并达到一定强度的个体在群体中所占的比例。反应是对群体而言的,用百分率或比值来表示,如发病率、死亡率等。 剂量-效应关系和剂量-反应关系 以剂量为横坐标,以表示效应强度的计算单位或表示反应的百分率或比值为纵坐标绘制散点图所得到的曲线,即为剂量-效应关系和剂量-反应关系曲线。 不同的化学物或同一化学物在不同条件下,其剂量与效应或反应的相关关系不同,可呈现不同类型的曲线。(见图3-1,3-2,3-3,3-4)

剂量-效应关系和剂量-反应关系曲线图 剂量 100 50 死亡率(%) 图3-2 剂量-反应曲线(抛物线型) 剂量 100 50 反应强度(%) 图3-1剂量-反应曲线(直线型) 对数剂量 100 50 死亡率(%) 图3-3 剂量-反应曲线(S形线型) 死亡率(概率单位) 对数剂量 100 50 图3-4 剂量-反应曲线

毒性试验常用参数 致死剂量或致死浓度(Lethal Dose, Lethal Concentration) 绝对致死剂量或致死浓度(LD100、LC100) 半数致死剂量或浓度(LD50、LC50) 最小致死剂量或浓度(MLD、MLC) 最大耐受剂量或浓度(LD0、LC0 ) 最大无作用剂量(Maximum No-effect Level) 每日容许摄入量(Acceptable Daily Intake) 最高容许浓度(Maximum Allowable Concentration) 毒作用带 急性毒作用带(Acute-toxic Effect Zone) 慢性毒作用带(Chronic -toxic Effect Zone ) 半数效应浓度(EC50)和半数抑制浓度(IC50)

急性毒性试验(Acute Toxicity Test) 研究化学物质大剂量一次染毒或24小时内多次染毒动物所引起的毒性的试验。 其目的是短期内了解该物质的毒性大小和特点,并为进一步开展其他毒性试验提供设计依据。 急性毒性试验类型 哺乳动物急性毒性试验 水生生物急性毒性试验 蚯蚓急性毒性试验

动物急性毒性试验(1) 动物急性毒性试验方法如下: 按试验要求选择受试生物 预备试验和确定剂量组 染毒方式和受试物的配制 常用成年大鼠或小鼠,雌雄动物同时试验,对试验动物预先观察几天后标记编号并随机分组。 预备试验和确定剂量组 选用少量动物进行预备试验,找出引起动物90%(或全部)死亡的剂量(即最高剂量组剂量)和引起动物10%死亡(或不死亡)的剂量(即最低剂量组剂量)。 在最高剂量组剂量和最低剂量组剂量的范围内,按等比级数插入若干个中间剂量(一般4~6组),从而确定正式试验的剂量组。 染毒方式和受试物的配制 一般用灌胃法和人工熏气法。 受试物的配制:配制试验所需的最高剂量浓度溶液,然后依次稀释到所需浓度。

动物急性毒性试验(2) 观察指标 确定半数致死量(LD50) 试验结果 中毒症状:一般观察24~48小时,最好观察到绝大多数动物出现典型中毒症状。 动物死亡数目和死亡时间 病理检查:对于试验时立即死亡的动物,可解剖,分析死亡原因,看是技术事故还是中毒引起的死亡。 确定半数致死量(LD50) 试验结果 LD50值越小,毒性越大。 急性毒性试验结果只能粗略地表示某化学物质的毒性,而不能全面反映其毒性。 由于动物种属、性别、染毒方式的不同,所表现的毒性也不一致,故表示LD50应注释明动物种类和染毒方式。

亚慢性毒性试验和慢性毒性试验 生物半减期T= 亚慢性毒性试验和慢性毒性试验 蓄积毒性试验 蓄积系数法(Cumulative Coefficient Method):用来评价环境污染物蓄积作用的方法。 蓄积系数K= 生物半减期T=

3.3 生物的分子和细胞水平检测 加合物的测定 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 DNA-加合物的测定 蛋白加合物的测定 一般代谢酶的活性测定 乙酰胆碱酯酶 腺三磷酶 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 抗氧化防御系统检测 过氧化氢酶 谷胱甘肽过氧化酶

3.4 生物致突变、致畸和致癌效应检测 3.4.1致突变试验 基本概念 突变(Mutation) 基因突变(Gene Mutation )和染色体畸变(Chromosome Mutation ) 致突变作用(Mutagenesis)和致突变物(Mutagen) 致突变试验的目的 致突变试验的目的是为了检查受试物对机体遗传过程有无影响的方法。 致突变试验方法 基因突变试验,例如Ames试验,下文以鼠伤寒沙门氏菌/哺乳动物微粒体酶试验法为例介绍。 染色体畸变试验 DNA损伤试验

Ames试验 Ames试验原理 鼠伤寒沙门氏菌/哺乳动物微粒体酶试验法 同一种微生物的营养缺陷型突变型菌株与受试物接触,若此化学物质具有致突变性,可使突变型微生物再发生一次突变,重新成为野生型微生物。这种突变叫做回复突变。 注释1:营养缺陷型突变型菌株 注释2:野生型微生物 鼠伤寒沙门氏菌/哺乳动物微粒体酶试验法 方法原理:在动物体外将待测物经肝微粒体酶系活化后,检测其所诱发的沙门氏菌回变菌落数,即由不能自行合成组氨酸的营养缺陷型突变菌株(his-),回复为能自行合成组氨酸的(his+)菌落数。 突变率=诱发回复突变菌落数 / 自发回复突变的菌落数(对照) 当突变率大于2.0时,为阳性结果。

微核试验

3.4.2 致畸效应 概念 致畸作用的毒理学特点 化学致畸作用机理 畸形(Malformation)、畸胎(Terate) 致畸作用(Teratogenesis)、致畸物(Teratogen) 致畸作用的毒理学特点 胚胎与致畸物接触时因胚胎处于不同的发育阶段而呈现不同的敏感性。 种属差异较为明显。 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; 细胞分裂过程的障碍

致畸试验 致畸作用的评价 致畸试验的目的检测环境污染物能否通过妊娠母体引起胚胎畸形。 一般试验动物要求其对化学物质的代谢过程与人相似,胎盘结构也相似,还要求孕期短,产仔多,经济实用,如家兔、大鼠、小鼠等。 致畸作用的评价 注意与自然变异区分; 注意种属差异; 注意试验的阈剂量与人类实际可能摄入量之间的差别。

3.4.3 致癌效应 概念 细胞癌变学说 癌变过程 致癌试验 化学致癌作用(Chemical Carcinogenesis) 引发阶段 促进阶段 浸润和转移阶段 致癌试验 致癌试验是检验受试物及其代谢产物是否具有致癌效应或诱发肿瘤作用的慢性毒性试验法。 短期筛检方法 长期动物诱癌试验

3.5 微宇宙法 微宇宙(Microcosm) 标准化水生微宇宙(Standardized Aquatic Microcosm,SAM) 是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物效应的一种方法,又称模型生态系统法(Model Ecosystem) 可分为自然微宇宙和人工微宇宙或分为水生微宇宙和陆生微宇宙。 标准化水生微宇宙(Standardized Aquatic Microcosm,SAM) 用于在实验室测定有毒物质在多物种水平对淡水生态系统的影响。 试验时间64天,容器为4L的玻璃广口瓶,试验生物包括10种藻、4种无脊椎动物、1种细菌。对温度、光照强度、pH值等理化参数均有具体要求。

烧杯水生微宇宙(Mixed Flask Culture,MFC) 又称烧杯混合培养,试验时间12~14周,容器为1L的玻璃广口瓶,试验生物包括4种藻、2种无脊椎动物、一些细菌和原生动物。对温度、光照强度、pH值等理化参数均有具体要求。 与SAM不同的是通过加入来自生态系统浸出液提供给微宇宙中生物群落所需的基质。 室外水生微宇宙(Outdoor Aquatic Microcosm) 又称中宇宙(Mesocosm),试验单元6 m3,试验生物包括浮游植物、浮游动物、鱼类、大型水生植物和无脊椎动物。 土壤核心微宇宙(Soil Core Microcosm,SCM ) 该法采用野外环境的土壤核心,将其设置在环境条件控制的实验室中,试验生物因土壤核心采集场所不同而不同,可研究化学物质和营养元素对农业生态环境的影响及其环境归趋。 模拟农田生态系统 该系统模拟农田条件,无陆生动物,为同时测定农药在土壤、植物、水溶液和空气中的残留而设计,采用0.75 m3的矩形玻璃室,可打入足够数量的空气,通过玻璃室模拟微风并能收集挥发的农药。

在学习了本章内容之后,请思考以下问题: 生物测试与常规的物理、化学检测有何不同? 表示毒性的常用参数有哪些?能否解释其含义? 何谓Ames试验?它的原理是什么?