环境化学物质的吸收分布和排泄
― 毒质动力学
第二节
一、生物膜的结构与功能
生
物
膜
质膜,包围在细胞外的膜。
细胞核和各种细胞器外的膜
结构,由脂质双分子层和蛋白质构成的半透性膜；
?功能,
?保持细胞和细胞器内部理化性质的稳定 ;
?选择性地允许或不允许某些物质透过，以便
吸收和排出一些物质；
?传递信息 ;
?酶类的催化作用。
二、化学物质通过生物膜的方式
? 被动转运：扩散、滤过；
? 特殊转运：主动转运、易化扩散、吞噬作用
和胞饮作用。
（一）、被动转运
1、简单扩散 （ Passive transport),
定义,生物膜两侧的化学物分子从浓度高的一侧向浓度低
的一侧（即 顺浓度梯度 ）扩散。
? 驱动力：浓度梯度
? 转运物质：多数环境化学物
? 转运速率（ R）,
D
CCAKR )( 21 ??
K为扩散系数,A为膜面积,D为膜厚度。
? 影响因素,
? 浓度梯度；
? 脂溶性 ?脂水分配系数；
? 化学物质的解离度和体液 pH,
血液 口腔 胃 十二指肠 空肠 回肠
7.3-7.5 6.2-7.2 1.0-3.0 4.8-8.2 6.3-7.3 7.6
结肠 直肠 脑液 尿液 汗水 母乳
7.8-8.0 7.8 7.3-7.4 4.8-7.5 4.0-6.8 6.6-7.0
人体体液 pH,
2、滤过 (Filtration)
定义, 环境化学物透过生物膜上的亲水性孔道
的过程。
? 驱动力,流体静压或渗透压；
? 转运物质,分子直径 <膜孔的化学物
? 影响因素,
? 膜孔大小,一般 0.4nm；肾小球毛细血管内皮细
胞 7-10nm
? M<100-200的化合物可通过 0.4nm孔
? 肾小球滤过
（二）特殊转运
对于某些非脂溶性的、分子量较大的、不
能通过被动转运方式转运的环境化学物质。
主动转运
易化扩散
吞噬和胞饮
特
殊
转
运
1、主动转运 (active transport)
定义,化学物伴随 能量的消耗,利用 载体 转运以
透过生物膜的过程
? 驱动力,代谢能量
? 特点,
? 需要有载体；
? 化学物质可逆浓度梯度转运；
? 载体具有一定选择性；
? 载体有一定容量；
? 相似结构底物可发生竞争性抑制
2、易化扩散 (Facilitated diffusion)
定义,非脂溶性化学物,利用载体 由高 浓度处 向低
浓度处移动的过程，称为易化扩散，又称 帮助扩
散或载体扩散 。
特点,
需要载体；
不消耗代谢能量。
具有一定的主动性和选择性，但因只能从高浓
度处向低浓度处转运，故又属于扩散性质。
3、吞噬和胞饮
一些固体颗粒或液滴与细胞膜上的蛋白质具有特殊
亲和力，可改变细胞膜表面张力，引起外包或内凹，
将外源物包围进入细胞。
合称 入胞作用或膜动转运
吞噬,Phagocytosis;
胞饮,Pinocytosis ?Edocytosis
膜动转运,Cytosis
三、吸 收
? 定义,环境化学物经各种途径透过机体的生物膜
而进入血液的过程称为吸收。
消化道 皮肤 呼吸道
环境化学物
注射
毒理学试验
（一）消化道吸收 (Digestive tract)
消化道,
口腔 ?食道 ?胃 ?肠道，主要吸收途径。
胃肠道吸收面积比较,
组织 口腔 胃 小肠 大肠 直肠
面积（ M2) 0.02 0.1-0.2 100 0.5-1 0.04-0.07
1、消化道吸收特点,
?通过口腔粘膜吸收极少；
?胃内弱有机酸类物质易吸收；
?小肠：主要吸收部位
?扩散吸收为主。吸收面积大，吸收有机
碱类物质多。
?滤过吸收 M<100-200的物质；
?吞噬和胞饮：肠胃道上皮细胞。
2、影响消化道吸收的因素
① 消化道的多种酶类和菌丛,
② 肠胃道内容物种类数量、排空时间及蠕
动状态,
③ 化学物的溶解度和分散度。
（二）呼吸道吸收
呼吸道,
鼻腔 ?气管 ?支气管及其分支 ?肺泡
((Alveoli)
1,吸收特点,
? 吸收的物质直接进入体循环并分布全身。
? 吸收速度快。
2、对气态物质的吸收及影响因素
主要通过简单扩散方式吸收,
影响因素,
? 分压差大 ?吸收速度快；
? 血 /气分配系数,当肺泡和血液中气态物浓度达到平
衡时，血液与肺泡空气中的浓度比。
系数高 ?吸收速度快；
? 溶解度和分子量,
脂溶性物质：脂 /水分配系数；
非脂溶性物质：分子量大小。
? 肺通气量和血流量,
通气量 ? ?吸收量 ? ；血流量 ? ?吸收量 ?
3、对颗粒物的吸收,
? 主要受颗粒大小的影响。
? 进入呼吸道颗粒物的归宿,
? >10?m，大部分沉积在上呼吸道；
? 5-10 ?m，大部分阻留在气管和支气管；
? 1-5 ?m，可到达呼吸道深部，部分到达肺泡；
? < 1?m，在肺泡内沉积。
? 沉积在肺泡内的颗粒物 的归宿,
?吸收进入血液；
?随粘液咳出；
?进入淋巴系统；
?长期存留在肺泡 ?肺泡灰尘病灶或
结节。
（三）皮肤吸收
皮肤通透性较弱 ?屏障；
亲脂性高的化合物 ?皮肤吸收 ?全身性中毒。
1、皮肤构造：表皮、基膜、真皮。
2、化学物皮肤吸收需通过的 屏障,
? 表皮角质层,M>300，不易通过；
? 连接角质层,阻止非脂溶性物质；
? 基膜：仅能阻止某些物质透过。
3、吸收途径：表皮；毛囊、汗腺及皮脂腺
表皮吸收主要方式：简单扩散。
4、影响皮肤吸收的因素,
① 角质层厚度；
② 化学物分子大小、脂 /水分配系数 ?1
易吸收；
③ 高温促进皮肤血液和间质液流动；
④ 角质层损伤
⑤ 动物种类
四、分布与储存
（一）分布
定义,吸收进入血液的化学物随体液
（血液、淋巴液） 的流动分散到各组织
中的过程。
1、影响分布的因素
(1)血流量
(2) 外源物与器官的 亲和力
浓缩、蓄积器官 ?靶器官或储存库 。
(3)血脑屏障 (blood-brain barrier)
对毒物进入中枢神经系统（ CNS)起保护作用。
(4)胎盘屏障 (Placental barrier),
胎盘：营养物质 ?主动转运；
外源化学物 ?扩散
（二）化学物的贮存
进入血液的环境化学物大部分与血浆蛋白或
机体内各组织成分结合。
对蓄积器官产生危害的 ?靶组织 或 靶器官 ；
对蓄积部位不显示毒害的 ?贮存库 。
主要贮存库,
1、血浆蛋白
与血浆蛋白的亲和力高的外源物可取代亲和力
低的化合物。
2、肝和肾,
存在特殊的结合蛋白，对污染物亲和力高于
血浆蛋白。
3、脂肪组织,
脂溶性污染物可蓄积于脂肪组织中。
4、骨骼组织,
骨中某些成分对环境化学物有特殊亲和力。
F-,Pb,Sr等与骨基质结合
体内贮存的毒理学意义,
急性中毒的解毒机制；
毒物的二次供给源。
血液 肝 脑 肌肉 骨 肾 脂肪
狄氏剂 1 26.3 3.32 - - - 158
Pb 1 1.7 1.1 - 77 6.6 -
Hg(NO3)2 1 2850 6.7 37 - 3960 -
Hg(CH3)+ 1 1.5 0.8 0.7 - 1.7 -
Hg(C6H5) 1 3600 4.7 83 - 2400 -
一些化学物在体内的相对累积
五、化学物的排泄 (elimination)
定义,环境化学物及其代谢产物向机体外转运
的过程。
主要途径,
（一）经肾随尿液排出
外源物及其代谢产物的最主要的排泄途径。
,
? 肾小球被动滤过（ renal filtration)；
? 肾小管的主动分泌 (tubular
secretion)；
? 肾小管再吸收 (reabsorption)
（二）经肝脏排出
毒物 ?肝实质细胞 ?胆汁 ?肠道 ?粪便排
出或进入肝肠循环
1、肝细胞 ?胆汁,主要为主动转运
2、胆汁 ?小肠,
a、肝肠循环（ enterohepatic cycle),脂溶
性毒物被重吸收，经门静脉回到肝 脏 ?再次随 胆汁分泌，
形成循环。
?延长毒物在体内的停留时间,毒性增加
b、直接排出体外
高度极性的化合物，随粪便排出。
（三）经呼吸道排出
一些气体和挥发性物质：主要通过简单扩散
由肺排出。
非可溶性颗粒物：肺泡 ?细支气管 ?支气管
?咽部 ?随痰咳出或进入消化道。
（四）其它途径排出
乳汁：有机碱、亲脂性有毒物
唾液、汗液、头发、指甲、月经等
― 毒质动力学
第二节
一、生物膜的结构与功能
生
物
膜
质膜,包围在细胞外的膜。
细胞核和各种细胞器外的膜
结构,由脂质双分子层和蛋白质构成的半透性膜；
?功能,
?保持细胞和细胞器内部理化性质的稳定 ;
?选择性地允许或不允许某些物质透过，以便
吸收和排出一些物质；
?传递信息 ;
?酶类的催化作用。
二、化学物质通过生物膜的方式
? 被动转运：扩散、滤过；
? 特殊转运：主动转运、易化扩散、吞噬作用
和胞饮作用。
（一）、被动转运
1、简单扩散 （ Passive transport),
定义,生物膜两侧的化学物分子从浓度高的一侧向浓度低
的一侧（即 顺浓度梯度 ）扩散。
? 驱动力：浓度梯度
? 转运物质：多数环境化学物
? 转运速率（ R）,
D
CCAKR )( 21 ??
K为扩散系数,A为膜面积,D为膜厚度。
? 影响因素,
? 浓度梯度；
? 脂溶性 ?脂水分配系数；
? 化学物质的解离度和体液 pH,
血液 口腔 胃 十二指肠 空肠 回肠
7.3-7.5 6.2-7.2 1.0-3.0 4.8-8.2 6.3-7.3 7.6
结肠 直肠 脑液 尿液 汗水 母乳
7.8-8.0 7.8 7.3-7.4 4.8-7.5 4.0-6.8 6.6-7.0
人体体液 pH,
2、滤过 (Filtration)
定义, 环境化学物透过生物膜上的亲水性孔道
的过程。
? 驱动力,流体静压或渗透压；
? 转运物质,分子直径 <膜孔的化学物
? 影响因素,
? 膜孔大小,一般 0.4nm；肾小球毛细血管内皮细
胞 7-10nm
? M<100-200的化合物可通过 0.4nm孔
? 肾小球滤过
（二）特殊转运
对于某些非脂溶性的、分子量较大的、不
能通过被动转运方式转运的环境化学物质。
主动转运
易化扩散
吞噬和胞饮
特
殊
转
运
1、主动转运 (active transport)
定义,化学物伴随 能量的消耗,利用 载体 转运以
透过生物膜的过程
? 驱动力,代谢能量
? 特点,
? 需要有载体；
? 化学物质可逆浓度梯度转运；
? 载体具有一定选择性；
? 载体有一定容量；
? 相似结构底物可发生竞争性抑制
2、易化扩散 (Facilitated diffusion)
定义,非脂溶性化学物,利用载体 由高 浓度处 向低
浓度处移动的过程，称为易化扩散，又称 帮助扩
散或载体扩散 。
特点,
需要载体；
不消耗代谢能量。
具有一定的主动性和选择性，但因只能从高浓
度处向低浓度处转运，故又属于扩散性质。
3、吞噬和胞饮
一些固体颗粒或液滴与细胞膜上的蛋白质具有特殊
亲和力，可改变细胞膜表面张力，引起外包或内凹，
将外源物包围进入细胞。
合称 入胞作用或膜动转运
吞噬,Phagocytosis;
胞饮,Pinocytosis ?Edocytosis
膜动转运,Cytosis
三、吸 收
? 定义,环境化学物经各种途径透过机体的生物膜
而进入血液的过程称为吸收。
消化道 皮肤 呼吸道
环境化学物
注射
毒理学试验
（一）消化道吸收 (Digestive tract)
消化道,
口腔 ?食道 ?胃 ?肠道，主要吸收途径。
胃肠道吸收面积比较,
组织 口腔 胃 小肠 大肠 直肠
面积（ M2) 0.02 0.1-0.2 100 0.5-1 0.04-0.07
1、消化道吸收特点,
?通过口腔粘膜吸收极少；
?胃内弱有机酸类物质易吸收；
?小肠：主要吸收部位
?扩散吸收为主。吸收面积大，吸收有机
碱类物质多。
?滤过吸收 M<100-200的物质；
?吞噬和胞饮：肠胃道上皮细胞。
2、影响消化道吸收的因素
① 消化道的多种酶类和菌丛,
② 肠胃道内容物种类数量、排空时间及蠕
动状态,
③ 化学物的溶解度和分散度。
（二）呼吸道吸收
呼吸道,
鼻腔 ?气管 ?支气管及其分支 ?肺泡
((Alveoli)
1,吸收特点,
? 吸收的物质直接进入体循环并分布全身。
? 吸收速度快。
2、对气态物质的吸收及影响因素
主要通过简单扩散方式吸收,
影响因素,
? 分压差大 ?吸收速度快；
? 血 /气分配系数,当肺泡和血液中气态物浓度达到平
衡时，血液与肺泡空气中的浓度比。
系数高 ?吸收速度快；
? 溶解度和分子量,
脂溶性物质：脂 /水分配系数；
非脂溶性物质：分子量大小。
? 肺通气量和血流量,
通气量 ? ?吸收量 ? ；血流量 ? ?吸收量 ?
3、对颗粒物的吸收,
? 主要受颗粒大小的影响。
? 进入呼吸道颗粒物的归宿,
? >10?m，大部分沉积在上呼吸道；
? 5-10 ?m，大部分阻留在气管和支气管；
? 1-5 ?m，可到达呼吸道深部，部分到达肺泡；
? < 1?m，在肺泡内沉积。
? 沉积在肺泡内的颗粒物 的归宿,
?吸收进入血液；
?随粘液咳出；
?进入淋巴系统；
?长期存留在肺泡 ?肺泡灰尘病灶或
结节。
（三）皮肤吸收
皮肤通透性较弱 ?屏障；
亲脂性高的化合物 ?皮肤吸收 ?全身性中毒。
1、皮肤构造：表皮、基膜、真皮。
2、化学物皮肤吸收需通过的 屏障,
? 表皮角质层,M>300，不易通过；
? 连接角质层,阻止非脂溶性物质；
? 基膜：仅能阻止某些物质透过。
3、吸收途径：表皮；毛囊、汗腺及皮脂腺
表皮吸收主要方式：简单扩散。
4、影响皮肤吸收的因素,
① 角质层厚度；
② 化学物分子大小、脂 /水分配系数 ?1
易吸收；
③ 高温促进皮肤血液和间质液流动；
④ 角质层损伤
⑤ 动物种类
四、分布与储存
（一）分布
定义,吸收进入血液的化学物随体液
（血液、淋巴液） 的流动分散到各组织
中的过程。
1、影响分布的因素
(1)血流量
(2) 外源物与器官的 亲和力
浓缩、蓄积器官 ?靶器官或储存库 。
(3)血脑屏障 (blood-brain barrier)
对毒物进入中枢神经系统（ CNS)起保护作用。
(4)胎盘屏障 (Placental barrier),
胎盘：营养物质 ?主动转运；
外源化学物 ?扩散
（二）化学物的贮存
进入血液的环境化学物大部分与血浆蛋白或
机体内各组织成分结合。
对蓄积器官产生危害的 ?靶组织 或 靶器官 ；
对蓄积部位不显示毒害的 ?贮存库 。
主要贮存库,
1、血浆蛋白
与血浆蛋白的亲和力高的外源物可取代亲和力
低的化合物。
2、肝和肾,
存在特殊的结合蛋白，对污染物亲和力高于
血浆蛋白。
3、脂肪组织,
脂溶性污染物可蓄积于脂肪组织中。
4、骨骼组织,
骨中某些成分对环境化学物有特殊亲和力。
F-,Pb,Sr等与骨基质结合
体内贮存的毒理学意义,
急性中毒的解毒机制；
毒物的二次供给源。
血液 肝 脑 肌肉 骨 肾 脂肪
狄氏剂 1 26.3 3.32 - - - 158
Pb 1 1.7 1.1 - 77 6.6 -
Hg(NO3)2 1 2850 6.7 37 - 3960 -
Hg(CH3)+ 1 1.5 0.8 0.7 - 1.7 -
Hg(C6H5) 1 3600 4.7 83 - 2400 -
一些化学物在体内的相对累积
五、化学物的排泄 (elimination)
定义,环境化学物及其代谢产物向机体外转运
的过程。
主要途径,
（一）经肾随尿液排出
外源物及其代谢产物的最主要的排泄途径。
,
? 肾小球被动滤过（ renal filtration)；
? 肾小管的主动分泌 (tubular
secretion)；
? 肾小管再吸收 (reabsorption)
（二）经肝脏排出
毒物 ?肝实质细胞 ?胆汁 ?肠道 ?粪便排
出或进入肝肠循环
1、肝细胞 ?胆汁,主要为主动转运
2、胆汁 ?小肠,
a、肝肠循环（ enterohepatic cycle),脂溶
性毒物被重吸收，经门静脉回到肝 脏 ?再次随 胆汁分泌，
形成循环。
?延长毒物在体内的停留时间,毒性增加
b、直接排出体外
高度极性的化合物，随粪便排出。
（三）经呼吸道排出
一些气体和挥发性物质：主要通过简单扩散
由肺排出。
非可溶性颗粒物：肺泡 ?细支气管 ?支气管
?咽部 ?随痰咳出或进入消化道。
（四）其它途径排出
乳汁：有机碱、亲脂性有毒物
唾液、汗液、头发、指甲、月经等
