生物对污染物的抗性省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、 生物对污染物抗性生物对污染物抗性 污染生态学污染生态学 第1页内内 容容 一、概述 二、植物对污染物抗性 三、动物对污染物抗性 四、微生物对污染物抗性 五、参考资料第2页一、概述v环境污染物对生物是一个逆境胁迫因子,它们在分子、细胞、组织、器官、个体、种群、群落以及生态系统等各个层次上对生物产生多方面影响。v一般说来,生物对各种不良环境具有一定适应性和抵抗力,称为生物耐性或抗性。第3页v生物对污染物抗性机制是外部排斥和内部忍耐综合结果。一方面经过形态学机制、生理生化机制、生态学机制等将污染物阻于体外;其次经过结合固定、代谢解毒、分室作用等过程将污染物在体内富集、解毒,这两方面综合结果形成抗性
2、。v解毒是生物抗性基础,但不是全部,抗性强生物不一定解毒能力强。第4页生物取得抗性路径可概括为以下几个:拒绝吸收,结合钝化,代谢转化,排出体外,改变代谢路径等过程。v抗性是生物在逆境中得以生存和延续确保,也是污染环境中生物多样性得以保留基础。v生物抗性对人类有利?有弊?第5页vMacnair M R将抗性路径归纳为三个方面:v避性,植物能够预防重金属进入体内;v鳌合或代谢转化体内污染物,使其失去毒性;v改变细胞生理生化过程,使其对毒物敏感性降低。二、植物对污染物抗性第6页1 植物避性v将污染物排斥于体外。v关闭气孔阻止气态污染物进入体内;分泌有机物质到根际。v改变根际理化环境,使污染物可移动性
3、降低;增厚植物外表皮或在根周围形成根套等。第7页1.1植物对气态污染物避性v气孔妨碍作用:花生与蚕豆对SO2抗性不一样。v外表皮妨碍作用:叶片角质层、表皮层、木栓层以及叶表从属物是植物防御机构,可降低毒气进入叶内。第8页1.2植物对土壤污染物避性 v生物外分泌物可使生物不吸收、少吸收污染物。v植物对重金属吸收与阳离子交换量(CEC)相关,细胞壁阳离子交换越小,植物对重金属吸收也越少。v土壤中污染物主要经过根进入植物体内。所以,根屏蔽作用对植物体耐受土壤污染贡献是很大。v抗性植物最少经过三种不一样方式排斥根对污染物吸收:分泌化学物质到根际环境,改变根际理化性质如pH、氧化还原性质等。以及“根际效
4、应”。v影响根际污染物浓度或活度过程:向根际分泌整合剂;形成跨根际氧化还原梯度;形成跨根际pH梯度。第9页根际pH改变:v根际pH影响着矿质养分化学和生物有效性;根系对重金属毒害忍耐程度、对营养元素吸收;根系分泌物、微生物种类和数量以及根际酶活性等。v根际pH调整着植物对土壤污染物吸收。有些植物在遭受铝毒害时,根系分泌OH-增多,使铝沉淀,降低根系对铝吸收。第10页氧化还原性质改变:v有植物有改变根际氧化还原状态能力,如生长在锰污染土壤上植物能够分泌含有氧化作用物质将Mn2+氧化成Mn4+而减轻毒性。第11页根分泌物对污染物结合、降解作用:v根分泌物含有有机酸、氨基酸、糖类物质、蛋白质、核酸以
5、及大量其它物质。这些物质与根系外污染物结合,使其移动性降低。v根际游离金属离子与原生质膜中分泌鳌合剂形成稳定金属鳌合物,其活度就会降低。v 有些受到金属污染植物根尖能够分泌动胶状物质(主要成份为多糖),这些熟胶状物质与金属离子亲和,将金属离子滞留在根外。v土壤中酶类对土壤污染物分解转化至关主要。许多污染物在根际土壤酶联合作用下被降解成为无毒或低毒物质。第12页 根际效应作用:v根分泌物可为微生物提供能源物质,将微生物聚集在根周围,产生“根际效应”,其中有些微生物含有净化土壤污染物作用。菌根真菌与植物在生物进化中形成了互利关系,菌根真菌在缓解植物受污染物毒害作用方面含有主要作用。菌根真菌和其它微
6、生物一样,能够降解、转化环境污染物,而且能够吸收、富集环境中金属等无机污染物,从而降低根际环境中污染物浓度,降低污染物进入植物体机会。第13页第14页2 植物对污染物结合钝化作用v污染物进入植物体后,会遇到生物体其他抵抗。抗性植物能使进入体内污染物变成安全、低毒结合物,使污染物不达到敏感分子或器官,不参加代谢,正常新陈代谢可免遭扰乱。细胞壁、细胞膜和细胞中其他成分均具有这种结合钝化作用。第15页2.1细胞壁作用v细胞壁是结合、固定污染物主要部位。细胞壁果胶质中多聚糖醛酸和纤维素分子羧基、醛基等基团都能与重金属等毒物结合。v木本植物根细胞壁对汞存在较强亲和力。第16页2.2细胞膜作用v细胞膜上蛋
7、白质、糖类和脂质也能够结合透过细胞壁污染物。当环境中铅浓度相当大时,有部分铅透过细胞壁,在细胞膜上沉积下来。第17页2.3细胞质和液泡作用v细胞质和液泡中含有能够与污染物结合“结合座”,污染物能和细胞质中蛋白质、氨基酸羧基、氨基、巯基及酚基等官能团结合,形成稳定鳌合物,起到钝化作用。其中难溶性硫化物络合作用尤显主要。农药及其代谢产物也会与这些物质结合,形成轭合物。第18页v金属离子与细胞质中蛋白质和其它有机化合物中巯基以及其它基团有很强亲和力,从而降低毒性。v生物将污染物运输到体内特定部位,使污染物与生物体内活性靶分子隔离,称为生物屏蔽作用或隔离作用。v有些污染物及其轭合物被输送到液泡,不会扩
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