什么是生物转运?

什么是生物转运?

[拼音]：shengwu zhuanyun

[外文]：bio-transport

环境污染物经各种途径和方式同机体接触而被吸收、分布和排泄等过程的总称。这些过程都有类似的机理，即环境污染物在被机体吸收、分布和排泄的每一过程都需要通过细胞的膜结构。细胞膜包括细胞外层的细胞膜(质膜)、细胞内的内质网膜、线粒体膜和核膜等，这些膜也称为生物膜。一般生物膜由脂质分子和蛋白质分子组成。脂质分子主要是磷脂类。其亲水的磷酸部分和碱基部分，向着膜的内外表面；疏水的脂肪酸部分，向着膜的中心；蛋白质分子镶嵌在脂质分子层内；疏水性氨基酸多在膜内；亲水性氨基酸则露在膜外。许多环境污染物的毒作用，往往与生物膜这种结构直接有关。有些环境污染物的专一性受体，就是生物膜上的某些特殊蛋白质。例如有机磷化合物的专一性受体是生物膜表面上的乙酰胆碱酯酶。

污染物透过细胞膜的方式

接触机体的环境污染物透过生物膜的生物转运过程，主要分为被动转运和特殊转运两种形式。

（1）被动转运。其特点是生物膜不起主动作用，不消耗细胞的代谢能量。这种转运形式包括简单扩散和滤过两种方式。简单扩散过程是环境污染物由生物膜的高浓度一侧，透过生物膜向低浓度一侧转运，这是脂溶性有机化合物的主要转运方式。滤过过程是环境污染物通过生物膜上的亲水性孔道的转运过程，亲水性孔道由生物膜中蛋白质分子的亲水性氨基酸组成，直径小的约为4埃(如肠道上皮细胞)，直径大的为40埃（如肾小球和毛细血管上皮细胞）。滤过是分子直径小于生物膜亲水性孔道直径的水溶性化合物的主要转运方式。

（2）特殊转运。其特点是具有特定结构的环境污染物和生物膜中的蛋白质构成的载体形成可逆性复合物进行转运，生物膜有主动选择性。这种转运形式包括主动转运和易化扩散两种形式。主动转运是环境污染物由生物膜低浓度一侧逆浓度梯度向高浓度一侧转运，这种转运需要消耗细胞代谢能量，是水溶性大分子化合物的主要转运形式。易化扩散也称促进扩散或载体扩散，是环境污染物与生物膜的载体结合，由生物膜高浓度一侧向低浓度一侧转运。这种转运不能逆浓度梯度，也不消耗细胞代谢能。

污染物的吸收

接触机体的环境污染物通过多种途径透过生物膜进入血液的过程。吸收的途径主要经皮肤、肺和胃肠道。皮肤是人体的一道相当良好的屏障，能将环境污染物隔绝于体外，但也有不少有毒的环境污染物可通过皮肤被吸收，引起全身性中毒。肺的肺泡上皮细胞层极薄，表面积大，血管丰富，许多气体、挥发性液体和气溶胶，特别是脂溶性的环境污染物能通过简单扩散的方式被肺迅速和完全地吸收。胃肠道更是环境污染物的主要吸收途径，其方式也是简单扩散，少数是主动转运。分子量较小、不易溶于脂质而溶于水的环境污染物可通过小肠上皮细胞上直径为 4埃的亲水性孔道被吸收。小肠是肠、胃道中重要的吸收部位。

污染物的分布

环境污染物随血液或其他体液的流动，分散到全身各组织细胞的过程。有些环境污染物进入血液后，一部分可以和血浆蛋白质（主要是白蛋白）结合，而不易透过生物膜；另一部分呈游离状态，可以到达一定的组织细胞，呈现某种生物学作用。环境污染物和血浆蛋白质的结合是可逆的，在一定条件下，可以转变成游离状态。这种结合状态和游离状态呈动态平衡，它们的毒理学作用也是不同的。

被吸收的环境污染物，有些可在脂肪组织或骨组织中蓄积和沉积。如铅有90％沉积在骨骼中;DDT和六六六等有机氯化合物则大量蓄积在脂肪组织中。在脂肪或骨骼中沉积的环境污染物，一般对机体的毒性作用较小，但在一定的条件下，可被重新释放，进入全身循环中。例如当饥饿时，体内的储备脂肪便会重新分解代谢，而蓄积在脂肪中的有机氯化合物，也随之游离出来。体内还存在一些能阻止或减缓外来污染物由血液向组织器官分布的屏障，如血脑屏障和胎盘屏障等。它们可以分别阻止或减缓环境污染物由血液进入中枢神经系统和由母体透过胎盘进入胎儿体内。这是人体的一种防御功能。动物出生时，血脑屏障尚未完全建立，因此有许多环境污染物，对初生动物的毒性比成年动物高。例如铅对初生大鼠引起的一些脑病变，在成年动物的脑中并不出现。

污染物的排泄

进入机体的环境污染物及其代谢转化产物被机体清除的过程。排泄的主要途径是通过肾脏进入尿液和通过肝脏的胆汁进入粪便，也有一部分可通过其他排泄途径排出体外：

（1）肾脏排泄。肾脏是环境污染物最重要的排泄器官。其转运方式是肾小球滤过和肾小管主动转运。除分子量在 2万以上或与血浆蛋白结合的环境污染物外，一般进入机体的环境污染物，都可经肾小球滤过进入尿液。有些存在于血浆中的环境污染物则可通过肾小管的近曲小管上皮细胞主动转运，而进入肾小管腔，随尿液排出。

（2）随同胆汁排泄。这也是一种主要排泄途径。肠胃道吸收的环境污染物，通过门脉循环进入肝脏，被代谢转化。其代谢物和未经代谢的环境污染物，主要通过主动转运，进入胆汁，随粪便排出。

（3）其他排泄途径。有些环境污染物还可随同呼出的气体、汗液等排出体外。此外，有些污染物还可通过乳汁排泄，对婴儿可能造成不良影响。

参考书目

M.Gibaldi et al.，Pharmacokinetics，MarcelDekkerInc.， New York，1975.