《环境化学第五章》PPT课件.ppt

第 五 章生 物 体 内 污 染 物 质 的运 动 过 程 及 毒 性 第 三 节 污 染 物 质 的生 物 富 集 、 放 大 和 积 累 一 、 生 物 富 集1、 概 念 ： 指 生 物 通 过 非 吞 食 方 式 ， 从 周 围 环 境 （ 水 、 土 壤 、 大气 ） 蓄 积 某 种 元 素 或 难 降 解 的 物 质 ， 使 其 在 机 体 内 浓 度超 过 周 围 环 境 中 浓 度 的 现 象 。 2、 生 物 浓 缩 系 数 （ Biological Concentration Factoar） 达 稳 态 时 ： BCF = Cb/Ce Cb某 种 元 素 或 难 降 解 物 质 在 机 体 中 的 浓 度 Ce 某 种 元 素 或 难 降 解 物 质 在 机 体 周 围 环 境 中 的 浓 度 物 质 性 质 （ 降 解 性 、 脂 溶 性 和 水 溶 性 ） 、 生 物 特 征 （ 生物 种 类 、 大 小 、 性 别 、 器 官 、 生 物 发 育 阶 段 ） 和 环 境 条 件（ 温 度 、 盐 度 、 水 硬 度 、 氧 含 量 和 光 照 情 况 ）都 会 影 响 BCF 值 大 小 。 一 般 1蚯 蚓 富 集 1 农 作 物 1 3、 生 物 富 集 的 动 力 学 描 述 ： dCf/dt=kaCw-keCf-kgCf ka、 ke、 kg水 生 生 物 吸 收 、 消 除 （ 排 泄 和 生 物 体 内 分 解 ） 、 生 长 的 速 率 常 数 Cw、 Cf 水 及 生 物 体 内 瞬 时 物 质 浓 度 当 水 生 生 物 质 量 增 长 不 明 显 时 ， kg可 忽 略 ； Cw又 通 常 可视 为 恒 定 ， 又 设 t=0时 ， Cf(0)=0， 则 可 解 方 程 得 ： C f=kaCw/ke 1-exp(-ke)t当 t时 ， BCF=ka/ke （ 达 稳 态 ， 吸 收 、 消 化 速 率 符 合 一 级 动 学 ） 4、 BCF与 Kow的 关 系复 杂 过 程 ： 动 力 学 ， 热 力 学 lgBCF = a lgKow+ b 适 用 于 水 生 生 物 ， 对 陆 生 植 物 不 适 用 。 二 、 生 物 放 大1、 概 念 指 在 同 一 食 物 链 上 的 高 营 养 级 生 物 ， 通 过 吞 食 低营 养 级 生 物 蓄 积 某 种 元 素 或 难 降 解 物 质 ， 使 其 在 机 体 内的 浓 度 随 营 养 级 数 提 高 而 增 大 的 现 象 。 2、 生 物 放 大 并 不 是 在 所 有 条 件 下 都 能 发 生 。 据 文 献 报道 ， 有 些 物 质 只 能 沿 食 物 链 传 递 ， 不 能 沿 食 物 链 放 大 ；有 些 物 质 既 不 能 沿 食 物 链 传 递 也 不 能 沿 食 物 链 放 大 。algae zooplankton small fish big fish birdmankindK ow为 105107才 易 发 生 三 、 生 物 积 累1、 概 念指 生 物 从 周 围 环 境 （ 水 、 土 壤 、 大 气 ） 和 食 物 链 蓄积 某 种 元 素 或 难 降 解 物 质 ， 使 其 在 有 机 体 中 的 浓 度超 过 周 围 环 境 中 浓 度 的 现 象 。生 物 放 大 和 生 物 富 集 是 生 物 积 累 的 一 种 情 况 。 第 四 节 污 染 物 质 的 生 物 转 化物 质 在 生 物 作 用 下 经 受 的 化 学 转 化 ， 称 为 生 物 转 化 或 代 谢 。三 大 转 化 类 型 ：生 物 转 化化 学 转 化光 化 学 转 化 微 生 物 作 用 ：自 然 界 自 净废 水 处 理污 染 场 址 修 复生 物 转 化 、 化 学 转 化 和 光 化 学 转 化 构 成 了 污染 物 质 在 环 境 中 的 三 大 主 要 转 化 类 型 。 一 、 生 物 转 化 中 的 酶（ 大 多 数 生 物 转 化 是 在 酶 的 参 与 和 控 制 下 进 行 的 ）1、 几 个 概 念a、 酶 ： 一 种 由 细 胞 制 造 和 分 泌 的 、 以 蛋 白 质 为 主 要 成 分 的 、 具 有 催 化 活 性 的 生 物 催 化 剂 。b、 底 物 （ 或 基 质 ） ： 在 酶 催 化 下 发 生 转 化 的 物 质 。c、 酶 促 反 应 ： 底 物 在 酶 催 化 下 发 生 的 转 化 反 应 。 2、 酶 催 化 作 用 的 特 点 ： a、 催 化 专 一 性 高 。 一 种 酶 只 能 对 一 种 底 物 或 一 类 底 物 起 催 化 作 用 ， 生 成 一 定 的 代 谢 产 物 。 b、 酶 催 化 效 率 高 。 一 般 酶 催 化 反 应 的 速 率 比 化 学 催 化 剂 高 107 1013倍 。 c、 酶 催 化 需 要 温 和 的 外 界 条 件 ， 如 常 温 、 常 压 、 接 近 中 性 的 酸 碱 度 。 3、 酶 的 分 类a、 根 据 作 用 场 所胞 内 酶胞 外 酶b、 根 据 催 化 反 应 类 型氧 化 还 原 酶转 移 酶水 解 酶裂 解 酶异 构 酶合 成 酶 c、 根 据 成 分单 成 分 酶双 成 分 酶单 成 分 酶 ： 只 含 有 蛋 白 质双 成 分 酶 ： 酶 蛋 白 和 辅 酶 或 辅 基 。辅 基 同 酶 蛋 白 结 合 比 较 牢 固 ， 辅 酶与 酶 蛋 白 结 合 较 为 松 散 。 二 者 区 别仅 在 此 ， 故 以 后 均 用 辅 酶 称 呼 。 辅酶 起 着 传 递 电 子 、 原 子 或 某 些 化 学集 团 的 功 能 ， 酶 蛋 白 起 着 决 定 催 化专 一 性 和 催 化 高 效 率 的 功 能 。 因 此 ，只 有 双 成 分 酶 的 整 体 才 具 有 酶 的 催化 活 性 。 1、 FMN和 FAD一 些 氧 化 还 原 酶 的 辅 酶 ， 在 酶 促 反 应 中 具 有 传 递 氢 原 子 的 功 能 。二 、 若 干 重 要 辅 酶 的 功 能FMN（ 黄 素 单 核 苷 酸 ）FAD（ 黄 素 腺 嘌 呤 二 核 苷 酸 ） F： 黄 素 flavinM： 单 monolN： 核 苷 酸nucleotideA： 膘 嘌 呤 adenine D： 二 (核 苷 酸 ) di 1、 FMN和 FAD一 些 氧 化 还 原 酶 的 辅 酶 ， 在 酶 促 反 应 中 具 有 传 递 氢 原 子 的 功 能 。二 、 若 干 重 要 辅 酶 的 功 能FMN/FAD（ 氧 化 型 FMN/FAD ） FMNH2/FADH2（ 还 原 型 FMN/FAD ）部 分 RFMN/FAD的 其 余 2、 NAD 和 NADP( 又 分 别 称 为 辅 酶 辅 酶 )某 些 氧 化 还 原 酶 的 辅酶 ， 在 酶 促 反 应 中 具有 传 递 氢 的 作 用 。 NAD+（ 烟 酰 胺 膘 嘌 呤 二 核 苷 酸 ） NADP+（ 烟 酰 胺 膘 嘌 呤 二 核 苷 酸 ） 磷 酸NAD/NADP（ 氧 化 型NAD/NADP ） NADH/NADPH（ 还 原 型NAD/NADP ）RNAD/NADP的 其 余 部 分 二 、 若 干 重 要 辅 酶 的 功 能 3、 辅 酶 Q（ 又 称 泛 醌 ）是 某 些 氧 化 还 原 酶 的 辅 酶 ， 在 酶 促 反 应 中 具 有 传 递 氢 的 作 用 。CoQ（ 氧 化 型 CoQ ）（ n=610） CoQH2（ 还 原 型 CoQ ）二 、 若 干 重 要 辅 酶 的 功 能 4、 细 胞 色 素 酶 系 的 辅 酶 细 胞 色 素 酶 系 是 催 化 底 物 氧 化 的 一 类 酶 系 ， 主 要 有 细 胞 色 素b、 c1、 c、 a、 a3等 几 种 。 它 们 的 酶 蛋 白 部 分 不 同 ， 但 辅 酶 都 是铁 卟 啉 。 起 到 传 递 电 子 的 作 用 。 cytnFe3+ cytnFe2+ cyt细 胞 色 素 酶 系 n b、 c 1、 c、 a、 a3+e-e 二 、 若 干 重 要 辅 酶 的 功 能 5、 辅 酶 A（ 简 写 为 CoASH） 转 移 酶 的 辅 酶 ， 所 含 的 巯 基 与 酰 基 形 成 硫 酯 ， 而 在 酶 促 反 应中 起 着 传 递 酰 基 的 功 能 。 反 应 式 如 下 ： CoASH + CH3CO+ CH3CO-SCoA + H+二 、 若 干 重 要 辅 酶 的 功 能 腺 核 苷 3 磷 酸 焦 磷 酸 泛 酸 氨 基 乙 硫 醇辅 酶 A（ CoASH） 三 、 生 物 氧 化 中 的 氢 传 递 过 程生 物 氧 化 指 有 机 质 在 机 体 细 胞 内 的 氧 化 ， 并 伴 随能 量 的 释 放 。 一 般 多 为 去 氢 氧 化 。 所 脱 落 的 氢（ H+e） 以 原 子 或 电 子 的 形 式 ， 由 相 应 的 氧 化还 原 酶 按 一 定 顺 序 传 递 至 受 氢 体 。 这 一 氢 原 子 或电 子 的 传 递 过 程 称 为 氢 传 递 或 电 子 传 递 过 程 ，其 受 体 称 为 受 氢 体 或 电 子 受 体 。 受 氢 体 如 果 为 细 胞内 的 分 子 氧 就 是 有 氧 氧 化 ； 若 为 非 分 子 氧 的 化 合 物则 是 无 氧 氧 化 。 1、 有 氧 氧 化 中 以 分 子 氧 为 直 接 受 氢 体 的 递 氢 过 程SH2（ 有 机 底 物 ）S（ 被 氧 化 的 有 机 底 物 ）2H2e 2Cu 22Cu 2e 1/2O2O2- H2O分 子 氧 作 为 直 接 受 氢 体 的 氢 传 递 过 程 举 例氧 化 酶 2、 有 氧 氧 化 中 分 子 氧 为 间 接 受 体 的 递 氢 过 程SH2（ 有 机 底 物 ）S被 氧 化 的有 机 底 物 NAD2H 脱 氢 酶NADH H 2H FMNH2FMN脱 氢 酶 2H CoQCoQH2 2e2H+ 2Fe3+2Fe2+细 胞 色 素 酶 系bc1c aa3 2e 1/2O2O2-H2O分 子 氧 作 为 间 接 受 氢 体 的 氢 传 递 过 程 举 例 3、 无 氧 氧 化 中 有 机 底 物 转 化 中 间 产 物 受 氢 体 的 递 氢 过 程 4.无 氧 氧 化 中 某 些 无 机 含 氧 化 合 物 做 受 氢 体 的 递 氢 过 程10H + 2NO3- + 2H+ N2 + 6H2O24H + 3H2SO4 3H2S + 12H2O8H + CO2 CH4 + 2H2O兼 性 厌 氧反 硝 化 菌兼 性 厌 氧硫 酸 还 原 菌厌 氧 甲 烷 菌最常见的受氢体：硝酸根、硫酸根和二氧化碳 四 、 耗 氧 有 机 污 染 物 质 的 微 生 物 降 解 有 机 物 质 通 过 生 物 氧 化 以 及 其 他 的 生 物转 化 ， 可 以 变 成 更 小 更 简 单 的 分 子 ， 该 过 程 称为 有 机 物 质 的 生 物 降 解 ， 如 果 有 机 物 质 降 解 成二 氧 化 碳 、 水 等 简 单 无 机 化 合 物 ， 则 为 彻 底 降解 ， 称 作 矿 化 ； 否 则 为 不 彻 底 降 解 。 多 糖 二 糖 单 糖细 胞 外 水 解 酶 细 胞 内 水 解 酶 1、 糖 类 的 微 生 物 降 解 糖 类 Cx(H2O)yB、 单 糖 酵 解 成 丙 酮 酸 C6H12O6 + 2 NAD 2CH3COCOOH + 2NADH + 2H+ C、 丙 酮 酸 的 转 化有 氧 条 件无 氧 条 件A、 多 糖 水 解 成 单 糖 C、 丙 酮 酸 的 转 化 ： 有 氧 条 件丙 酮 酸 通 过 酶 促 反 应 转 化 成 乙 酰 辅 酶 A。 乙 酰 辅 酶 A与 草 酰 乙 酸反 应 转 化 成 柠 檬 酸 。 柠 檬 酸 通 过 一 系 列 转 化 最 后 生 成 草 酰 乙 酸 ，接 着 进 行 新 一 轮 的 转 化 。 这 种 生 物 转 化 的 途 径 称 为 TCA循 环 。 草 酰 乙 酸 柠 檬 酸 顺 乌 头 酸 异 柠 檬 酸 草 酰 琥 珀 酸苹 果 酸 延 胡 索 酸 琥 珀 酸 酮 戍 二 酸 CH3COCOOH+2H CH3CH(OH)COOH (乳 酸 ) CH3COCOOH CO2+CH3CHO CH3CHO+2H CH3CH2OH CH3COCOOH +2H CO2+ CH3CH2OH厌 氧乳 酸 菌C、 丙 酮 酸 的 转 化 ： 无 氧 条 件 2、 脂 肪 的 生 物 降 解A、 脂 肪 水 解 成 脂 肪 酸 和 甘 油 B、 甘 油 的 转 化CH2OOCR1CHOOCR2CH2OOCR3 +3H2O CH2OHCHOHCH2OH R1COOH +R2COOH R3COOHCH 2OHCHOHCH2OH CH3COCOOH+4H 2、 脂 肪 的 生 物 降 解C、 脂 肪 酸 的 转 化 有 氧 时 ， 饱 和 脂 肪 酸 经 过 酶 促 -氧 化 途 径 变 成 酯 酰 辅 酶 A和 乙 酰 辅 酶 A。 乙 酰 辅 酶 A进 入 TCA循 环 ， 而 酯 酰 辅 酶 A又 经 氧 化 途 径 进 行 转 化 。RCH2CH2COOH RCH2CH2COSCoACoASH H2OFAD FADH 2 RCH=CHCOSCoAH2O RCH(OH)CH2COSCoANAD NADH+H RC(O)CH2COSCoACoASH CH2COSCoA+RCOSCoA饱 和 脂 肪 酸 -氧 化 途 径 简 要 图 示 3、 蛋 白 质 的 微 生 物 降 解A、 蛋 白 质 水 解 成 氨 基 酸 B、 氨 基 酸 脱 氨 脱 羧 成 脂 肪 酸 4、 甲 烷 发 酵 在 无 氧 氧 化 条 件 下 ， 糖 类 、 脂 肪 和 蛋 白 质在 产 酸 菌 的 作 用 下 降 解 成 简 单 的 有 机 酸 、 醇 等 。这 些 有 机 化 合 物 在 产 氢 菌 和 产 乙 酸 菌 作 用 下 ，可 转 化 为 乙 酸 、 甲 酸 、 氢 气 和 二 氧 化 碳 ， 进 而经 产 甲 烷 菌 作 用 产 生 甲 烷 。 这 一 总 过 程 称 为 甲烷 发 酵 。 在 甲 烷 发 酵 中 糖 类 的 降 解 率 和 降 解 速率 最 高 ， 脂 肪 次 之 ， 蛋 白 质 最 低 。产 生 甲 烷 的 主 要 途 径 ： CH 3COOH CH4 + CO2 CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O 甲 烷 发 酵 需 要 满 足 产 酸 菌 、 产 氢 菌 、 产 乙 酸 菌 和 产 甲 烷菌 等 各 种 菌 种 所 需 的 生 活 条 件 ， 它 只 能 在 适 宜 环 境 条 件下 进 行 。 产 甲 烷 菌 是 专 一 厌 氧 菌 ， 因 此 甲 烷 发 酵 必 须 处于 无 氧 条 件 下 。甲 烷 菌 生 长 要 求 ：弱 碱 性 环 境 ； 一 般 pH为 7 8； 适 宜 碳 氮 比 为 30左 右 。 五 、 有 毒 有 机 污 染 物 质生 物 转 化 类 型 生 物 转 化 的 结 果 ， 一 方 面 往 往 使 有 机 毒 物水 溶 性 和 极 性 增 加 易 于 排 出 体 外 ； 另 一 方 面 也会 改 变 有 机 毒 物 的 毒 性 ， 多 数 是 毒 性 减 小 ， 少数 毒 性 反 而 增 大 。 P450(Fe3+)|S S(底 物 )P450(Fe3+)S O(氧 化 型 底 物 )P450(Fe3+)|S OP450(Fe2+)P450(Fe2+)|S ee2H + H2OO2O2 S 1、 氧 化 反 应 类 型 A、 混 合 功 能 氧 化 酶 加 氧 氧 化 混 合 功 能 氧 化 酶 又 称 单加 氧 酶 ， 功 能 是 利 用 细 胞 内的 分 子 氧 ， 将 其 中 的 一 个 氧原 子 与 有 机 底 物 结 合 ， 使 之氧 化 ， 而 使 另 一 个 氧 原 子 与氢 原 子 结 合 成 水 。 在 该 过 程中 ， 细 胞 色 素 P450酶 起 着 关键 作 用 。 活 性 部 位 是 铁 卟 啉的 Fe， 它 在 二 与 三 价 态 间 进行 变 换 。一 个 电 子 来 自 P450(Fe 3+)一 个 电 子 来 自 NADPH H 混 合 功 能 氧 化 酶 的 专 一 性 较 差 ， 能 催 化 很 多 底 物 碳 双 键 环 氧 化艾 氏 剂 狄 氏 剂 碳 羟 基 化CH3(CH2)nCH3 + O CH3(CH2)nCH2OH CH2(CH2)nCH3 + O CH2(CH2)nCH2OH + O O OH重 排H Cl + O HO Cl O |R1-S-R2 + O R1-S-R2 R1-S-R2 | O | O O 硫 脱 烃 、 硫 氧 化 及 脱 硫R-S-CH3 + O R-SH + HCHOS-CH3 + O SH3 + HCHO6-甲 巯 基 嘌 呤 6-巯 基 嘌 呤C2H5OC2H5O P O NO2 + O | C2H5OC2H5O P O NO2 |OS对 硫 磷 对 氧 磷 氧 脱 氢R O CH3 + O ROH + HCHO氮 脱 烃 、 氮 氧 化 及 脱 氮RNH CH3 + O RNH2 + HCHON CH 2R3 + O NH + R3CHOR1R2 R1R2 N R1R2 N O R1R2+ O NH R + O N R OHR1 R1 CH NH2 + 2O C=NOH + H2OR2 R2R1 R1 CH NH2 + O C=O + NH3R 2 R2RCH2NH2 + O RCHO + NH3 B、 脱 氢 酶 脱 氢 氧 化脱 氢 酶 是 伴 随 有 氢 原 子 或 电 子 转 移 ， 以 非 分 子 氧 化 合 物为 受 体 的 酶 类 。 脱 氢 酶 能 使 相 应 的 底 物 脱 氢 氧 化 。醇 氧 化 成 醛RCH2OH RCHO + 2H醇 氧 化 成 酮R 1CH(OH)R2 R1COR2 + 2H醛 氧 化 成 羧 酸RCHO H2O RCOOH 2H C、 氧 化 酶 氧 化氧 化 酶 是 伴 随 有 氢 原 子 或 电 子 转 移 ， 以 分 子 氧 为 直 接 受氢 体 的 酶 类 。 氧 化 酶 能 使 相 应 的 底 物 氧 化 。RCH2NH2 H2O RCHO NH3 2H 2、 还 原 反 应 类 型A、 可 逆 脱 氢 酶 加 氢 还 原 ： 可 逆 脱 氢 酶 是 指 起 逆 相 作 用 的 脱 氢 酶 类 ， 能 使 相 应 的 底 物 加 氢 还 原 。R1 R1 C O + 2H CHOH R2 R2B、 硝 基 还 原 酶 还 原 ： 硝 基 还 原 酶 能 使 硝 基 化 合 物还 原 ， 生 成 相 应 的 胺 。 NO 2 2H H2O NO 2H NH OH 2H H2O NH2 2、 还 原 反 应 类 型C、 偶 氮 还 原 酶 还 原 ： 偶 氮 还 原 酶 能 使 偶 氮 化合 物 还 原 ， 生 成 相 应 的 胺 。 （ 增 毒 反 应 ） N N H H N N2H NH22HD、 还 原 脱 氯 酶 还 原 ： 还 原 脱 氯 酶 能 使 含 氯 化 合物 脱 氯 （ 用 氢 置 换 氯 ） 或 脱 氯 化 氢 而 被 还 原 。脱 氯 脱 氯 化 氢 H Cl HCl 3.水 解 反 应 类 型A、 羧 酸 酯 酶 使 酯 水 解RCOOR + H2O RCOOH + ROHB、 磷 脂 酯 酶 使 磷 脂 水 解C、 酰 胺 酶 使 酰 胺 水 解 4 结 合 反 应A、 葡 萄 糖 醛 酸 结 合 ： 在 葡 萄 糖 醛 酸 转 移 酶 的 作 用 下 ， 在生 物 体 内 尿 嘧 啶 核 苷 二 磷 酸 葡 萄 糖 醛 酸 中 ， 葡 萄 糖 醛 酸基 可 转 移 至 含 羟 基 的 化 合 物 上 ， 形 成 O 葡 萄 糖 苷 酸 结 合物 。 所 涉 及 的 羟 基 化 合 物 有 醇 、 酚 、 烯 醇 、 羟 酰 胺 、 羟 胺等 。 芳 香 及 脂 肪 酸 中 羧 基 上 的 羟 基 ， 也 可 与 葡 萄 糖 醛 酸 结合 成 O 葡 萄 糖 苷 酸 。 UDPGA 尿 嘧 啶 核 苷 二 磷 酸 葡 萄 糖 醛 酸Uridine nucleotide diphosphate glucuronic acid对 氯 苯 酚 葡 萄 糖 苷 酸 UDP 尿 嘧 啶 核 苷 二 磷 酸 N 羟 基 乙 酸 氨 基 芴 N 羟 基 乙 酸 氨 基 芴 葡 萄 糖 苷 酸 此 外 ， 伯 胺 、 酰 胺 、 磺 胺 等 中 的 氮 原 子 和 大 部 分 含 巯 基化 合 物 中 硫 原 子 ， 也 都 能 与 葡 萄 糖 醛 酸 分 别 形 成 N 和 S 葡萄 糖 苷 酸 结 合 物 ， 如 下 所 示 ：苯 胺 葡 萄 糖 苷 酸 2 巯 基 噻 唑 S 葡 萄 糖 苷 酸 该 结 合 反 应 在 生 物 中 很 常 见 ， 也 很 重 要 。 由 于 葡 萄 糖 醛酸 具 有 羟 基 （ pK a=3.2） 及 多 个 羟 基 ， 所 以 结 合 物 呈 现 高 度的 水 溶 性 ， 而 有 利 于 自 体 内 排 出 。 葡 萄 糖 苷 酸 结 合 物 的 生成 ， 可 避 免 许 多 有 机 毒 物 对 RNA、 DNA等 生 物 大 分 子 的 损伤 ， 而 起 到 解 毒 作 用 。 但 也 有 少 数 结 合 物 的 毒 性 比 原 有 机物 质 更 强 。 如 与 2 巯 基 噻 唑 相 比 ， 其 葡 萄 糖 苷 酸 结 合 物 的致 癌 性 更 强 。 B、 硫 酸 结 合在 硫 酸 基 转 移 酶 的 催 化 下 ， 可 将 磷 酸 磷 硫 酸 腺 苷 中 硫 酸基 转 移 到 酚 或 醇 的 羟 基 上 ， 形 成 硫 酸 酯 结 合 物 。 也 可 结合 到 氮 原 子 上 。大 多 数 极 性 增 加 ， 有 利 于 排 出 体 外 ， 但 是 一 些 硫 酸 的 加合 产 物 具 有 致 癌 性 。 PAPS 3 磷 酸 5 磷 硫 酸 腺 苷对 硝 基 苯 基 硫 酸 脂 PAP 3 磷 酸 5 磷 酸 腺 苷 C、 谷 胱 甘 肽 结 合在 相 应 转 移 酶 催 化 下 谷 胱 甘 肽 中 的 半 胱 氨 酸 及 乙 酰 辅 酶 A的 乙 酰 基 ， 将 以 N 乙 酰 半 胱 氨 酸 基 形 成 加 到 有 机 卤 化 物（ 氟 除 外 ） 、 环 氧 化 合 物 、 强 酸 酯 、 芳 香 烃 、 烯 等 亲 电化 合 物 的 碳 原 子 上 ， 形 成 巯 基 尿 酸 结 合 物 。 亲 电 子 化 合 物 如 果 与 细 胞蛋 白 或 核 酸 上 亲 核 基 团 结 合 ，常 可 引 起 细 胞 坏 死 、 肿 瘤 、 血液 功 能 紊 乱 和 过 敏 现 象 。 谷 胱甘 肽 的 结 合 ， 有 力 地 解 除 了 对机 体 有 害 亲 电 化 合 物 的 毒 性 。 谷 胱 甘 肽 结 合 反 应 C4H9Br + HOOC-CH-CH2-CH2-C-NH-CH-C-NH-CH2-COOH NH2 O HS-CH2 O HBr谷 胱 甘 肽 S 转 移 酶GSH谷 胱 甘 肽 HOOC-CH-CH2-CH2-C-NH-CH-C-NH-CH2-COOH NH2 O CH2 O S-C4H9 酶H2O HOOC-(CH2)2-CHCOOH NH2谷 氨 酸NH2-CH-C-NH-CH2-COOH CH 2 O S-C4H9 H2O NH2-CH2COOH甘 氨 酸C4H9-S-CH2-CH-COOH NH2 CH3COSCoA CoASHC4H9-S-CH2-CH-COOH NHCOCH3 S (丁 基 )巯 基 脲 酸 C、 谷 胱 甘 肽 结 合在 相 应 转 移 酶 催 化 下 谷 胱 甘 肽 中 的 半 胱 氨 酸 及 乙 酰 辅 酶 A的 乙 酰 基 ， 将 以 N 乙 酰 半 胱 氨 酸 基 形 成 加 到 有 机 卤 化 物（ 氟 除 外 ） 、 环 氧 化 合 物 、 强 酸 酯 、 芳 香 烃 、 烯 等 亲 电化 合 物 的 碳 原 子 上 ， 形 成 巯 基 尿 酸 结 合 物 。 亲 电 子 化 合 物 如 果 与 细 胞蛋 白 或 核 酸 上 亲 核 基 团 结 合 ，常 可 引 起 细 胞 坏 死 、 肿 瘤 、 血液 功 能 紊 乱 和 过 敏 现 象 。 谷 胱甘 肽 的 结 合 ， 有 力 地 解 除 了 对机 体 有 害 亲 电 化 合 物 的 毒 性 。 六 、 有 毒 有 机 污 染 物 质 的 微 生 物 降 解 1、 烃 类 碳 原 子 数 1的 正 烷 烃 ： 通 过 烷 烃 的 末 端 氧 化 ，或 次 末 端 氧 化 ， 或 双 端 氧 化 ， 逐 步 生 成 醇 、 醛 及 脂肪 酸 ， 而 后 经 -氧 化 进 入 TCA循 环 ， 最 终 降 解 成 二氧 化 碳 和 水 。 水 化 酶 脱 氢 酶H2O CH3(CH2)nCH2CH(OH)2 NADH + H+NAD+ CH3(CH2)nCH2COOH脂 肪 酸 氧 化 TCA循 环CH3(CH2)nCH2CH3 CH3(CH2)nCH2CH2OHO2 H2ONADH + H+ NAD+加 氧 酶 NADH + H+NAD+脱 氢 酶 CH3(CH2)nCH2CHOCO2 + H2O甲 烷 ： CH4 CH3OH HCHO HCOOH CO2 + H2O 烷 烃 末 端 氧 化 降 解 过 程 烯 烃 ： 烯 的 饱 和 末 端 氧 化 、 再 经 与 正 烷烃 相 同 的 途 径 成 为 不 饱 和 脂 肪 酸 ； 或 者 是 烯 的不 饱 和 末 端 双 键 环 氧 化 成 为 环 氧 化 合 物 ， 再 经 开环 形 成 二 醇 致 饱 和 脂 肪 酸 。 然 后 ， 脂 肪 酸 通 过 -氧 化 进 入 TCA循 环 ， 降 解 成 二 氧 化 碳 及 水 。 水 化 酶 O 加 氧 酶CH3(CH2)nCH=CH2 HOCH2(CH2)nCH=CH2CH3(CH2)nCH-CH OO 加 氧 酶H2O CH3(CH2)nCH-CH2 OH OH4H CH3(CH2)nCH2COOH系 列 酶 促 反 应H2O HOOC(CH2)nCH=CH2脂 肪 酸 氧 化 TCA循 环 CO2 + H2O烯 烃 微 生 物 降 解 途 径 苯 的 微 生 物 降 解O单 加 氧 酶 OHH 2HH2O OHOH O2双 加 氧 酶 COOHCOOH COOHO-C=OCOOHC=OO H2O -氧 化CoASHCOOHCOOHO 儿 茶 酚 顺 顺粘 康 酸 粘 康 酸内 脂 酮 己 二酸 烯 醇 内 酯 酮 己 二 酸 CH 3COSCoA + HOOC(CH2)2COOHTCA循 环CO2 + H2O 乙 酰 辅 酶 A 琥 珀 酸多 环 芳 烃 的 微 生 物 降 解 与 上 类 似降 解 顺 序 ： 烯 烃 烷 烃 苯 环 多 环 芳 烃 2.农 药苯 氧 乙 酸 是 一 大 类 除 草 剂 。 其 中 2， 4 D乙酯 微 生 物 降 解 的 基 本 途 径 如 下 ：+H2O水 解 酶 酶酶+3/2O 2, -CO2, -H2O脱 氯 酶 双 加 氧 酶 酶 有 机 磷 杀 虫 剂 对 硫 磷 的 可 能 途 径 P339图 所 示 。 氧 化 （ ） ， 表 现 为 硫 代 磷 酸 酯 的 脱 硫 氧 化 ；水 解 （ ） ， 即 相 应 酯 键 断 裂 形 成 对 硝 基 苯 酚 、 乙 基 硫 酮 磷酸 酯 酸 、 乙 基 磷 酸 酯 酸 、 磷 酸 以 及 乙 醇 ；还 原 （ III） ， 包 括 硝 基 变 为 氨 基 ， 对 硝 基 苯 酚 变 为 氨 基 苯 酚 。R1R2 OP R3R2SP R3 R1SP R3R1R2 SP OHR1R2 SP OHHOR2 SP OHHOHO+ NO 2 NH2 S(C2H5O)2P-OH S(C2H5O)2P-O NH2I II IIII II II IIII II II IIIIII IIII IIII II II IIIIIIII S(C2H5O)2P-O NO2HO NO2HO NH2 O(C2H5O)2P-O NO2 O(C2H5O)2P-OIII NO2 O(C2H5O)2P-OH OC2H5O-P-OH OHH3PO4C2H5OH SC2H5O-P-O OH NO2 SC2H5O-P-OH OH SHO-P-OH OH H3PO4 OHO-P-OH OH OC2H5O-P-OH OH C2H5OH S(C2H5O)2P-OH O(C2H5O)2P-OH对 硫 磷 对 氧 磷 I 氧 化 II 水 解III 还 原 对 硫 磷 的 生 物 降 解 I(b)I(b)I(b)I(a)I(a)I(a)IIII OO三 氯 杀 螨 醇 DDT DDEDDD DDMUDDNUDDMSDDNSDDADDOHFW 152 I(a) 还 原 脱 氯 酶 脱 氯I(b) 还 原 脱 氯 酶 脱 氯 化 氢II 氧 化 酶 DDT由 于 分 子 中 特 定 位置 上 的 氯 原 子 而 难 于 降解 。 因 此 ， 在 微 生 物 还原 脱 氯 酶 作 用 下 ， 脱 氯和 脱 氯 化 氢 成 为 DDT降解 的 主 演 途 径 。 如 图 ，DDT变 为 DDE及 DDD是 其 最 通 常 的 降 解 产 物 。DDE极 其 稳 定 。 DDD还 可 通 过 上 面 提 及 的 途径 ， 形 成 一 系 列 脱 氯 型化 合 物 。 另 外 ， 又 可 由微 生 物 氧 化 酶 作 用 使 DDT和 DDD羟 基 化 七 、 氮 和 硫 的 微 生 物 转 化1、 氮 的 微 生 物 转 化氮 的 形 态 ， 元 素 、 有 机 、 无 机转 化 过 程 ： 同 化 、 氨 化 、 硝 化 、 反 硝 化 及 固 氮同化氨化硝化反硝化固氮论述题：地球氮循环 同 化 ： 绿 色 植 物 和 微 生 物 吸 收 硝 态 氮 和 氨 态 氮 ， 组 成 机体 中 蛋 白 质 、 核 酸 等 含 氮 有 机 物 质 的 过 程 。同化氨化硝化反硝化固氮back氨 化 ： 生 物 残 体 中 的 有 机 氮 化 物 ， 经 微 生 物 分 解 成 氨 态氮 的 过 程 。 硝 化 ： 氨 在 有 氧 条 件 下 通 过 微 生 物 作 用 ， 氧 化 成 硝 酸 盐 的过 程 。2NH3 3O2 2H 2NO2- 2H2O 能 量 2NO2- O2 2NO3- 能 量自 养 型 细 菌 ， 但 是 要 求 在 有 机 质 存 在 条 件 下 活 动 。亚 硝 化 单 胞 菌 属硝 化 杆 菌 属同化氨化硝化反硝化固氮back 硝 化 菌 对 环 境 条 件 呈 现 高 度 敏 感 性 ： 严 格 要 求 高 水平 的 氧 ； 需 要 中 性 及 微 碱 性 条 件 ， 当 pH=9.5以 上 时 硝 化 细菌 受 到 抑 制 ， 而 在 pH 6.0以 下 时 亚 硝 化 细 菌 被 抑 制 ； 最 适宜 温 度 为 30 ， 低 于 5或 高 于 40时 便 不 能 活 动 。 硝 化 意 义 ： 植 物 摄 取 氮 的 最 为 普 遍 形 态 是 硝 酸 盐 。 水稻 等 植 物 可 利 用 氨 态 氮 ， 然 而 这 一 氮 形 态 对 其 它 植 物 是 有毒 的 。 当 肥 料 以 铵 盐 或 氨 形 态 施 入 土 壤 时 ， 上 述 微 生 物 将他 们 转 变 成 一 般 植 物 可 利 用 的 硝 态 氮 。同化氨化硝化反硝化固氮back 反 硝 化 ： 硝 酸 盐 在 通 气 不 良 条 件 下 ， 通 过 微 生 物 作 用 而 还 原的 过 程 。有 三 种 情 形 ： .包 括 真 菌 和 放 线 菌 在 内 的 多 种 微 生 物 ， 能 将 硝 酸 盐 还原 为 亚 硝 酸 。 HNO3 + 2H HNO2 + H2O .兼 性 厌 氧 假 单 胞 菌 属 、 色 杆 菌 属 等 能 使 硝 酸 盐 还 原 成氮 气 或 一 氧 化 二 氮 。 N2(逸 至 大气 )2HNO 3 2HNO2 2HNO 2H -H2O N2O(逸 至 大 气 ) .梭 状 芽 孢 杆 菌 等 常 将 硝 酸 盐 还 原 成 亚 硝 酸 盐 和 氨 ， 直 接 发生 同 化 作 用 。 HNO3 HNO2 HNO NH(OH)2 NH2OH NH3 2H-H2O 2H-H2O H2O 2H-H2O 2H-H2O4H-2H2O 4H-2H2O 2H-2H2O -H2O 厌 氧 条 件 ， 环 境 氧 分 压 越 低 ， 反 硝 化 越 强 ， 微 厌 氧条 件 ， 有 丰 富 的 有 机 质 作 为 碳 源 和 能 源 。 反 硝 化 意 义 ： 过 程 中 形 成 的 氮 气 、 一 氧 化 二 氮 等 气 态无 机 氮 的 情 况 是 造 成 土 壤 氮 素 损 失 、 土 肥 力 下 降 的 重 要 原因 之 一 。 但 在 污 水 处 理 工 程 中 却 常 增 设 反 硝 化 装 置 ， 使 气态 无 机 氮 逸 出 ， 以 防 止 出 水 硝 酸 盐 含 量 高 而 在 排 入 水 体 后引 起 水 体 富 营 养 化 。同化氨化硝化反硝化固氮back 固 氮 ： 通 过 微 生 物 的 作 用 把 分 子 氮 转 化 为 氨 的 过 程 。 此 时 ，氮 不 释 放 到 环 境 中 ， 而 是 继 续 在 机 体 内 进 行 转 化 ， 合 成 氨基 酸 ， 组 成 自 身 蛋 白 质 等 。 固 氮 必 须 在 固 氮 酶 催 化 下 进 行 ，其 总 反 应 方 程 式 表 示 为 ：3CH2O + N2 + 3H2O + 4H+ 3CO2 + 4NH4+根 瘤 菌厌 气 的 梭 状 芽 孢 杆 菌 属蓝 细 菌过 量 的 无 机 氮 经 反 硝 化 经 地 表 或 地 下 水 进 入 水 体 ， 造 成 不少 水 体 富 营 养 化 和 硝 酸 盐 污 染 ； 地 表 高 水 平 硝 酸 盐 经 反 硝化 产 生 的 过 剩 氧 化 二 氮 ， 使 一 些 环 境 科 学 家 担 心 其 上 升 到平 流 层 ， 可 能 会 引 起 大 气 臭 氧 层 的 耗 损 。同化氨化硝化反硝化固氮back N循 环 中 的 关 键 反 应（ 1） 固 氮 作 用 与 胺 同 化 作 用（ a） 生 物 固 氮 作 用 （ 固 氮 细 菌 和 蓝 绿 藻 ） 2N2 + 10H2O 4NH4 + 4OH- +3O2（ b） 非 生 物 固 氮 作 用 N2(g) + O2(g) 2NO(g) CH4(g) + 2O2(g) + 2NO(g) 2NO2(g) + CH2O(g) + H2O NO(g) + OH + M HNO 2 + M NO2(g)+ OH + M HNO3 + M 上 述 过 程 主 要 通 过 闪 电 和 高 温 打 破 氮 的 分 子 键 , 在 森林 火 灾 和 火 山 喷 发 中 也 会 发 生 上 述 过 程 。 （ c） 人 为 氮 肥 的 生 产 和 化 石 燃 烧 ， 是 工 业 革 命 以 来 最 具活 力 的 固 氮 者 。 但 是 1/3未 被 植 物 利 用 ， 严 重 干 扰 氮 的 生物 地 球 化 学 循 环 ， 水 体 富 营 养 化 、 臭 氧 层 破 坏 。（ d） 胺 同 化 作 用海 洋 生 态 系 统106 CO2 + 64H2O + 16NH3 + H3PO4 + hv C106H179O68N16P + 106O2陆 地 生 态 系 统830CO2 + 600H2O + 9NH3 + H3PO4 + hv C 830H1230O604N9P + 830O2 （ 2） 硝 化 与 反 硝 化 作 用（ a） 硝 化 作 用2NH4+ + 3O2(g) 2NO2- + 4H+ + 2H2O 亚 硝 化 细 菌2NO2- + O2(g) 2 NO3- 硝 化 细 菌（ b） 副 作 用2NO2- + 2H+ NO(g) + NO2(g) + H2O2NO2- + 2H+ N2O(g) + O2(g) + H2O（ c） 反 硝 化 作 用4NO 3- + 5CH2O + 4H+ 5CO2(g) + 2N2(g) + 7H2O2NO3- + 2CH2O + 2H+ 2CO2(g) + 2N2O(g) + 3H2O 某些 场 合5S + 6NO3- + 2CO32- 5SO42- + 2CO2 + 3N2 （ 3） 硝 酸 还 原 与 氨 的 同 化 和 挥 发（ a） 硝 酸 还 原 NO3- + H2O + 2H+ NH4+ + 2O2(g)（ b） 氨 的 同 化 生 成 氨 基 酸 和 蛋 白 质（ c） 氨 的 挥 发 NH4+ + OH- H2O + NH3(g) 气 态 氨 大 部 分 经 干 湿 沉 降 回 到 水 和 土 壤 ,有 一 小 部 分参 与 大 气 中 的 氧 化 还 原 反 应 。 （ 4） 降 解 : 氨 化 作 用 CH2NH2COOH + 2/3O2 2CO2 + NH3硝 胺 形 成 过 程（ a） 微 生 物 作 用 NO3- + 2H+ NO2- + H2O 该 反 应 一 般 发 生 在 pH=4-7 条 件 下（ b） 在 酸 性 的 条 件 下 （ pH=1-3） 下 ， 亚 硝 酸 盐 进 一 步 转化 为 亚 硝 酰 ： NO 2-+ 2H+ NO+ + H2O（ c） 亚 硝 酰 与 二 级 胺 反 应 ， 形 成 亚 硝 胺 NO+ + 2R-NH-R R-N-R 2、 硫 的 微 生 物 转 化（ 1） 有 机 硫 在 好 氧 条 件 下 转 化 为 SO42 ； 在 厌 氧 条 件 下 转 化 为 H2S， CH3SH。HS-CH2-CH-COOH CH3-C-COOH + H2SO4 + NH4+ NH2 O好 氧细 菌HS-CH 2-CH-COOH CH3-C-COOH + H2S + NH3 NH2 O厌 氧细 菌 2、 硫 的 微 生 物 转 化（ 2） 硫 化 ： H2S S SO42增 加 硫 营 养 元 素 、 消 除 环 境 中 硫 化 氢 危 害 2H2S + O2 2H2O + 2S 硫 杆 菌 硫 磺 菌2S 3O2 2H2O 2H2SO4Na2S2O3 + 2O2 + H2O Na2SO4 + H2SO4 2、 硫 的 微 生 物 转 化（ 3） 反 硫 化 ： 在 厌 氧 条 件 下 SO42-转 化 为 H2S 海 洋 硫 化 氢 主 要 来 源C6H12O6 3H2SO4 6CO2 + 6H2O + 3H2S 脱 硫 弧 菌2CH3CH(OH)COOH + H2SO4 2CH3COOH + H2S + 2H2O + 2CO2乳 酸 八 重 金 属 元 素 的 微 生 物 转 化1、 汞 元 素 汞 无 机 汞 有 机 汞 甲 基 汞 水 俣 病甲 基 化 作 用 ： 在 好 氧 或 厌 氧 条 件 下 ， 水 体 地 质 中 某 些 微 生 物 能 使 二 价无 机 汞 盐 转 变 为 甲 基 汞 和 二 甲 基 汞 的 过 程 ， 称 汞 的 甲 基化 。甲 基 钴 氨 蛋 氨 酸 转 移 酶 ， 辅 酶 为 甲 基 钴 氨 素 ： 含 钴 的 一种 咕 啉 衍 生 物 。 CH3Co3+Bz 甲基钴氨素简式甲基钴氨素结 构式 四 个 氢 化 吡 咯 组 成 咕 啉六 个 配 体咕 啉 环 上 四 个 氢咕 啉 D环 支 链 上 二 甲 基 苯 并 咪 唑的 一 个 氮 原 子 和 一 个 负 甲 基 离 子 Hg2+或 CH3Hg+ CH3Hg+或 (CH3)2HgH2OCH3Co3+Bz Bz BzCo3+Co+ OTHF四 氢 叶 酸N 5-CH3-THFN5-甲 基 四 氢 叶 酸 HH FADH2FADH2O2H 汞 的 生 物 甲 基 化 途 径 汞 的 生 物 去 甲 基 化汞 的 迁 移 转 化 汞 能 够 以 0价 存 在 于 气 、 水 、 土 中 ， 因 为 其具 有 很 高 的 电 离 势 汞 及 其 化 合 物 均 易 挥 发 有 机 汞 无 机 汞 甲 基 汞 和 苯 基 汞 挥 发 性 最 大 ；无 机 汞 以 HgI最 大 ， HgS最 小 。 水沉 积 物空 气 CH3Hg+鱼 (CH3)2 Hg HgCH4 C2H6CH3Hg+Hg Hg2+HgHg22+ (CH3)2 Hg细 菌细 菌 细 菌细 菌汞 的 迁 移 转 化 循 环 砷 的 部 分 化 学 形 态 无 机 亚 砷 酸 盐 和 砷 酸 盐 Inorganic arsenite and arsenate虽 然 砷 酸 盐 在 热 力 学 上 更 稳 定 ， 但 无 论 是 在 厌 氧环 境 还 是 在 好 氧 环 境 中 ， 只 要 存 在 合 适 的 微 生 物 ，AsO43-和 AsO33-之 间 很 容 易 发 生 相 互 转 化 AsO43-和 AsO33-是 大 多 数 水 和 沉 积 物 /土 壤 样 品中 发 现 的 主 要 砷 形 态 二 者 已 经 在 海 洋 动 物 和 藻 类 体 内 发 现 ， 但 通 常 不是 主 要 形 态 胂 和 甲 基 胂 -Arsine and methylarsines胂 （ AsH 3） 、 单 甲 基 胂 （ AsMeH2） 、 二 甲 基 胂（ AsMe2H） 和 三 甲 基 胂 （ AsMe3） 可 在 自 然 条 件下 产 生 砷 的 几 种 主 要 形 态 甲 基 胂 酸 和 二 甲 基 胂 酸 Methylarsonic acid and dimethylarsinic acid chanllenger在 1945年 的 Chem.Rev.第 一 次 提 到 无机 砷 可 以 被 真 菌 甲 基 化它 们 浓 度 很 低 ， 但 可 以 存 在 于 所 有 环 境 相 中 。 三 甲 基 氧 化 胂 和 四 甲 基 砷 离 子 Trimethylarsine oxide and tetramethylarsonium ion(TMAO)现 在 ， 分 析 方 法 的 不 足 限 制 了 TMAO 的 测 定 砷 甜 菜 碱 和 砷 胆 碱 -Arsenobetaine and arsenocholineEdmonds等 人 于 1977年 首 次 在 水 生 生 物 体 内 发 现 砷甜 菜 碱 砷 甜 菜 碱 是 目 前 为 止 发 现 的 海 洋 动 物 体 内 最 主 要 的 砷形 态 。 在 海 水 和 藻 细 胞 中 尚 未 发 现 砷 甜 菜 碱 ， 而 海 洋 动物 体 内 的 砷 主 要 以 此 种 形 态 存 在 。水 生 生 物 体 内 也 发 现 了 砷 胆 碱 ， 但 浓 度 要 低 于 砷 甜 菜碱 。 陆 生 生 物 体 内 也 可 以 检 出 砷 胆 碱 ， 并 且 在 某 些 物 种体 内 还 可 能 是 主 要 形 式 。 砷 糖 -ArsenosugarsEdmonds和 Francesconi首 次 在 海 洋 生 物 体 内 发 现 了砷 糖 常 见 的 砷 糖 结 构 式 P346砷 糖 类 化 合 物 可 以 存 在 于 海 洋 藻 类 和 动 物 、 淡 水 藻 类和 植 物 以 及 陆 生 生 物 体 中 （ 如 蚯 蚓 、 真 菌 、 植 物 ） 。 砷 形 态 之 间 的 转 化 过 程砷 形 态 之 间 的 相 互 转 化 及 其 迁 移 过 程 是 砷 生 物 地球 化 学 循 环 的 两 个 关 键 环 节 砷 的 形 态 转 化 主 要 包 括 以 下 几 个 过 程氧 化 /还 原 甲 基 化 /去 甲 基 化 砷 糖 合 成 砷 甜 菜 碱 合 成 砷 -形 态 转 化 之 氧 化 /还 原环 境 中 两 种 最 主 要 的 砷 氧 化 态 为 +3价 （ As） 和+5价 （ AsV） 。两 种 价 态 砷 之 间 的 相 互 转 化 既 包 括 化 学 过 程 ， 也 包括 微 生 物 的 作 用 。 单 纯 测 定 系 统 的 氧 化 还 原 电 位 并不 能 确 定 氧 化 还 原 对 中 氧 化 态 与 还 原 态 的 比 例 。经 常 能 观 察 到 As存 在 于 富 氧 环 境 中 ， 而 AsV存 在于 缺 氧 环 境 中 ， 这 就 表 明 As/AsV处 于 非 平 衡 态 ，这 种 非 平 衡 态 与 氧 化 还 原 电 位 的 其 他 指 标 有 关 （ 如溶 解 氧 ） 。 砷 -形 态 转 化 之 甲 基 化 /去 甲 基 化甲 基 化 是 指 在 砷 上 连 接 甲 基 基 团 ， 这 是 一 种 生 物 学 过 程微 生 物 作 用 下 ：在 细 菌 ， 真 菌 ， 藻 类 作 用 下 已 得 到 广 泛 研 究 ；环 境 条 件 ： 好 氧 ， 厌 氧 条 件 均 可 ；最 终 产 物 ： 无 机 砷 或 者 各 种 挥 发 性 的 胂 类 （ AsH3； CH3AsH2； (CH3)2AsH； (CH3)3As） ； 在 哺 乳 动 物 体 内 ：研 究 对 象 ： 人 体 内 砷 的 转 化 。步 骤 ：五 价 砷 到 三 价 砷 的 双 电 子 还 原 ； 三 价 砷 上 引 入 甲 基 基 团 的 氧 化 加 成 过 程 ； 砷 -形 态 转 化 之 砷 糖 合 成已 经 在 海 洋 藻 类 细 胞 中 广 泛 发 现 砷 糖 ， 但 目 前 仍 然 不 是完 全 清 楚 藻 类 为 什 么 从 海 水 中 吸 收 砷 酸 盐 然 后 转 化 为 砷糖 。砷 糖 合 成 的 途 径 Edmonds和 Francesconi在 Challengers的 砷 微 生物 甲 基 化 模 型 的 基 础 上 提 出 了 砷 糖 合 成 的 一 种 途 径 。 过 程 包 括还 原 和 氧 化 性 甲 基 化 ； 依 次 合 成 产 物 甲 基 胂 酸 、 二 甲 基 胂 酸 、 氧 化 甲 基 胂 根 据 实 验 数 据 的 支 持 ， 研 究 者 还 提 出 了 其 它 一 些 砷 糖 合成 的 途 径 ， 但 需 要 更 深 入 的 研 究 才 能 评 估 哪 种 途 径 对 于初 级 生 产 者 是 可 行 的 砷 -形 态 转 化 之 砷 甜 菜 碱 合 成砷 甜 菜 碱 是 海 洋 动 物 体 内 的 主 要 砷 形 态砷 甜 菜 碱 的 合 成 过 程 现 在 还 不 是 很 清 楚 考 虑 到 砷 沿 食 物 链 传 递 的 可 能 性 ， 藻 细 胞 中 的 砷 糖 有 可能 被 转 化 为 动 物 体 内 的 主 要 砷 形 态 -砷 甜 菜 碱 借 助 现 代 分 析 技 术 的 进 展 ， 新 的 砷