2013年秋季期中考試題參考答案什么是環(huán)境生物學(xué)？環(huán)境生物學(xué)研究的“環(huán)境(environment)”有哪些特點(diǎn)？舉例說(shuō)明。（15分）環(huán)境生物學(xué)（EnvironmentalBiology）是研究生物與受人類干擾的環(huán)境之間相互作用規(guī)律及其機(jī)理的科學(xué)，是環(huán)境科學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科。（3分）環(huán)境（environment）是指某一特定生物體或生物群體以外的空間，以及直接或間接影響該生物體或生物群體生存和運(yùn)動(dòng)的總和。（3分）環(huán)境生物學(xué)研究的“環(huán)境”有3個(gè)特點(diǎn)：（1）人類是環(huán)境科學(xué)中的主體，人類以外的各種因素成為其環(huán)境。如城市中的居民是主體，城市中的交通、網(wǎng)絡(luò)、通訊、綠化程度、排水網(wǎng)管等都是城市居民的環(huán)境。（3分）（2）主體不同，環(huán)境所包涵的對(duì)象也不同。如生長(zhǎng)在潮間帶牡蠣石上的牡蠣，潮間帶是牡蠣棲息的環(huán)境，潮汐對(duì)牡蠣有著重要的影響；生長(zhǎng)在潮下帶吊養(yǎng)的牡蠣，附著基和水體是牡蠣棲息的環(huán)境，水質(zhì)對(duì)牡蠣有著重要的影響。（3分）（3）任何一種生物的環(huán)境都有大小之分。太陽(yáng)系——地球；地球表面——?jiǎng)又参?；紅樹(shù)林——樹(shù)棲動(dòng)物；細(xì)胞——生物大分子。（3分）2.闡述動(dòng)物肝臟的生物轉(zhuǎn)化(biotransformation)。（20分）生物轉(zhuǎn)化的定義：機(jī)體將一些內(nèi)源性或外源性非營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)變，增加其極性(或水溶性)，使其易隨膽汁或尿液排出，這種體內(nèi)變化過(guò)程稱為生物轉(zhuǎn)化。（3分）日常生活中，許多非營(yíng)養(yǎng)性物質(zhì)由體內(nèi)外進(jìn)入動(dòng)物肝臟。這些非營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)根據(jù)其來(lái)源可分為：（1）內(nèi)源性物質(zhì)。系體內(nèi)代謝中產(chǎn)生的各種生物活性物質(zhì)如激素、神經(jīng)遞質(zhì)等及有毒的代謝產(chǎn)物如氨、膽紅素等。（3分）（2）外源性物質(zhì)。系由外界進(jìn)入體內(nèi)的各種異物，如藥品、食品添加劑、色素及其它化學(xué)物質(zhì)等。（3分）這些非營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)既不能作為構(gòu)成組織細(xì)胞的原料，又不能供應(yīng)能量，機(jī)體只能將它們直接排出體外，或先將它們進(jìn)行代謝轉(zhuǎn)變，一方面增加其極性或水溶性，使其易隨尿或膽汁排出，另一方面也會(huì)改變其毒性或藥物的作用。（3分）一般情況下，非營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)生物轉(zhuǎn)化后，其生物活性或毒性均降低甚至消失，所以曾將此種作用稱為生理解毒。但有些物質(zhì)經(jīng)肝臟生物轉(zhuǎn)化后其毒性反而增強(qiáng)，許多致癌物質(zhì)通過(guò)代謝轉(zhuǎn)化才顯示出致癌作用，如3，4-苯并芘的致癌。因而不能將肝臟的生物轉(zhuǎn)化作用一概稱為“解毒作用”。（5分）動(dòng)物肝臟是生物轉(zhuǎn)化作用的主要器官，在肝細(xì)胞微粒體、胞液、線粒體等部位均存在有關(guān)生物轉(zhuǎn)化的酶類。其它組織如腎、胃腸道、肺、皮膚及胎盤(pán)等也可進(jìn)行一定的生物轉(zhuǎn)化，但以肝臟最為重要，其生物轉(zhuǎn)化功能最強(qiáng)。（3分）3.為什么說(shuō)生物膜通透性改變時(shí)，細(xì)胞的功能也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變？（25分）生物膜具有特定的成分和結(jié)構(gòu)，主要由磷脂和蛋白質(zhì)構(gòu)成。根據(jù)流動(dòng)鑲嵌模型，生物的膜系統(tǒng)是由磷脂雙分子層構(gòu)成的致密結(jié)構(gòu)，各類蛋白質(zhì)鑲嵌其中，組成有序功能體。（3分）由于污染物的作用和影響，會(huì)使生物膜的這種特定的成分和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。酚類及其衍生物可以使膜的組成成分磷脂的構(gòu)象發(fā)生改變，對(duì)硫磷化合物可以使動(dòng)物膜的脂肪酸組成發(fā)生變化（3分）。結(jié)構(gòu)決定功能，膜的成分和結(jié)構(gòu)（或構(gòu)象）發(fā)生改變，膜的功能即發(fā)生改變，從而影響和破壞細(xì)胞的生命代謝活動(dòng)（2分）。在污染條件下，極性污染物易于與磷脂分子層中的親水基團(tuán)結(jié)合，非極性污染物易于與磷脂分子的疏水基團(tuán)結(jié)合，從而使磷脂雙分子層結(jié)構(gòu)受到影響（2分）。膜的功能很多，如選擇通透性、物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸、電子傳遞、信號(hào)傳導(dǎo)、能量交換和轉(zhuǎn)換等，在污染條件下其功能的變化在一個(gè)側(cè)面也反映了膜的受損情況（3分）。如在氯氣污染條件下，葉片的浸提液的電導(dǎo)度顯著上升，這說(shuō)明污染破壞了細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)引起了細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)大量滲透（2分）。污染物往往能導(dǎo)致膜脂質(zhì)過(guò)氧化。很多污染物攜帶有大量的自由基，或與膜結(jié)合后產(chǎn)生自由基，這些自由基具有很強(qiáng)的氧化作用，破壞膜的結(jié)構(gòu)（2分）。絕大多數(shù)的有機(jī)農(nóng)藥都能很快與細(xì)胞膜結(jié)合，穿透細(xì)胞膜，破壞膜的結(jié)構(gòu)（1分）。當(dāng)不飽和膜脂被氧化或其中的膜蛋白質(zhì)的巰基（-SH）被氧化，則膜失去選擇性，細(xì)胞內(nèi)含物外滲（1分）。膜脂的過(guò)氧化對(duì)線粒體的氧化磷酸化過(guò)程產(chǎn)生抑制，線粒體發(fā)生部分析出、腫脹和溶解，酶的活性降低甚至失活（1分）。飲酒過(guò)度而發(fā)生酒精中毒，其原因就是過(guò)量乙醇在人的肝臟中可引起膜的過(guò)氧化，使線粒體腫脹和膜的破裂，最后導(dǎo)致肝臟組織受損（3分）。膜脂的過(guò)氧化還能使動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的RNA酶失活，核糖體脫落而干擾和破壞蛋白質(zhì)的合成（2分）。4.闡述環(huán)境激素對(duì)人和動(dòng)物影響的特點(diǎn)和機(jī)制。（17分）環(huán)境激素對(duì)人體的危害，主要是通過(guò)含有這種激素成分的物質(zhì)，被人食用或使用后產(chǎn)生的不良反應(yīng)。比如化妝品、洗浴劑、洗潔劑、瓜果、蔬菜、肉類、食品等，當(dāng)環(huán)境激素進(jìn)入人體時(shí)，會(huì)讓人體內(nèi)的內(nèi)分泌系統(tǒng)誤認(rèn)為是天然荷爾蒙，而加以吸收，占據(jù)了在人體細(xì)胞中正常荷爾蒙的位置，從而引發(fā)內(nèi)分泌紊亂，造成人體正常激素調(diào)節(jié)失常。表現(xiàn)在發(fā)育障礙、生殖異常、器官病變、畸胎率增加、母乳減少、男性精子數(shù)下降、精神、情緒等多個(gè)方面的問(wèn)題。（6分）環(huán)境激素作用持久。多數(shù)環(huán)境激素也屬于“持久性有機(jī)污染物”（POPs），在環(huán)境中十分穩(wěn)定而難以分解，因此可存在甚長(zhǎng)的時(shí)間，不易清除。持久性有機(jī)污染物由于具有毒性、難降解與生物累積性，加上可怕的蚱蜢跳效應(yīng)（又稱為蚱蜢效應(yīng)，GrasshopperEffect）增強(qiáng)其傳遞性。（4分）環(huán)境激素影響動(dòng)物生殖。可使野生動(dòng)物性發(fā)育和雄性生殖器異常，如爬行動(dòng)物鱷陰莖變小。鳥(niǎo)類中鯡鷗結(jié)成同性對(duì)、遺棄鳥(niǎo)蛋。動(dòng)物雌性化現(xiàn)象嚴(yán)重。英國(guó)的一項(xiàng)調(diào)查報(bào)告說(shuō)，生活在工廠排污河流的石斑魚(yú)發(fā)生了嚴(yán)重的雌化現(xiàn)象。日本沿海發(fā)現(xiàn)87個(gè)點(diǎn)的荔枝螺的生殖系統(tǒng)出現(xiàn)異常，研究人員在它們體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了有機(jī)錫。（4分）環(huán)境激素的漫長(zhǎng)潛伏期。環(huán)境激素的污染爆發(fā)可能有一個(gè)漫長(zhǎng)的潛伏過(guò)程，因而使人們意識(shí)不到威脅的臨近，結(jié)果造成更多的悲劇。（3分）5.有一個(gè)人，在與電廠相鄰的、新裝修的房間內(nèi)連續(xù)用計(jì)算機(jī)幾天，其中經(jīng)常停下來(lái)喝自來(lái)水，常用微波爐熱快餐吃。幾天后，這個(gè)人感覺(jué)胸悶、頭疼，并伴有乏力、咳嗽、拉肚子。請(qǐng)判斷這個(gè)人可能受到哪些污染物影響？至少指出4種污染物的來(lái)源、進(jìn)入人體的途徑及污染物的作用機(jī)理。（23分）可能的污染物，硫酸煙霧、甲醛（或其它揮發(fā)性裝修物質(zhì)）、電磁輻射、放射性物質(zhì)（花崗巖板材）、細(xì)菌或病毒、農(nóng)藥、重金屬。（3分）（1）硫酸煙霧電廠產(chǎn)生的二氧化硫經(jīng)光化學(xué)氧化作用和金屬氧化物催化氧化后轉(zhuǎn)化為三氧化硫，再溶于大氣中的水形成硫酸或硫酸鹽，在空氣中形成硫酸煙霧。硫酸煙霧主要是通過(guò)呼吸系統(tǒng)進(jìn)入人體，影響人的呼吸系統(tǒng)。電廠還可能產(chǎn)生噪聲、磁場(chǎng)污染，核電廠還可能產(chǎn)生放射性污染。（5分）（2）甲醛或其它揮發(fā)性物質(zhì)室內(nèi)的甲醛多來(lái)源于各類人造板材（大芯板、九厘板、中密度板等），涂料和油漆也含有一定甲醛，但含量較低。甲醛或其它揮發(fā)性物質(zhì)通過(guò)呼吸系統(tǒng)進(jìn)入人體，影響人的呼吸系統(tǒng)。（5分）（3）電磁輻射主要來(lái)源于計(jì)算機(jī)的經(jīng)常開(kāi)與關(guān)產(chǎn)生的。電磁輻射對(duì)人體健康的影響主要是熱效應(yīng)，即機(jī)體要把吸收的射頻能轉(zhuǎn)換為熱能，形成由于過(guò)熱而引起的損傷。射頻輻射還有非致熱作用。長(zhǎng)期在非致熱強(qiáng)度的射頻電磁輻射作用下會(huì)出現(xiàn)以乏力、記憶力減退為主的神經(jīng)衰弱癥侯群和心悸、心前區(qū)疼痛、胸悶、脫發(fā)等癥狀。（5分）（4）放射性物質(zhì)主要來(lái)源于房子地板可能用花崗巖板材鋪設(shè)?；◢弾r板材存在著天然性放射性物質(zhì)，如鈾、釷等。這些物質(zhì)不斷照射人體，也可通過(guò)食物或呼吸進(jìn)入人體，使人體受到內(nèi)照射。（5分）（5）微生物污染主要來(lái)自自來(lái)水或快餐，它們可能含有細(xì)菌或病毒。常見(jiàn)的水中病原體有沙門(mén)氏菌屬、志賀氏菌屬、霍亂弧菌、腸道病毒屬、甲型肝炎病毒、呼腸鍋病毒等。這些細(xì)菌或病毒影響人的消化系統(tǒng)。（5分）（6）農(nóng)藥污染主要來(lái)自快餐中的蔬菜，它們可能含有超標(biāo)的農(nóng)藥。農(nóng)藥通過(guò)消化道吸收，進(jìn)入血液循環(huán)，可能被儲(chǔ)存在體內(nèi)脂肪中。有機(jī)磷或有機(jī)氯農(nóng)藥作用于體內(nèi)許多酶，使它們失去活性。（5分）（7）重金屬污染水源或大米可能有重金屬污染。由水源或食物等引起的鎘中毒多為慢性發(fā)作，它會(huì)引起消化道黏膜的刺激，出現(xiàn)惡心、嘔吐、腹瀉、腹痛、抽搐等癥狀，這種經(jīng)消化道吸收引起的鎘慢性中毒最容易損傷人的腎、脾、肝臟等器官，還會(huì)引發(fā)貧血、生殖功能下降等問(wèn)題。短期攝入鎘超標(biāo)食品傷害并不會(huì)立即顯現(xiàn)。由于進(jìn)入到人體的鎘生物學(xué)半衰期長(zhǎng)達(dá)10到30年，在這期間，攝入的鎘將主要在肝、腎部積累，經(jīng)過(guò)數(shù)年甚至數(shù)十年慢性積累后，人體才會(huì)出現(xiàn)顯著的鎘中毒癥狀。（5分）6.闡述環(huán)境中鎘的來(lái)源及其對(duì)人體的作用。鎘被認(rèn)為是一種十分危險(xiǎn)的環(huán)境污染元素，單質(zhì)鎘在自然界中不能穩(wěn)定存在，其主要存在于硫鎘礦和鋅礦中。自20世紀(jì)初以來(lái)，由于鎘及其化合物被廣泛應(yīng)用于鎳鎘電池、顏料、合金，以及電鍍、塑料制品等制造環(huán)節(jié)，鎘的產(chǎn)量及用途在不斷增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)全世界每年向環(huán)境中釋放的鎘達(dá)30000噸左右，其中82%-94%的鎘會(huì)進(jìn)入到土壤中。1997年以來(lái)，美國(guó)毒物及疾病管理局一直將鎘列為第6位危害人體健康的有毒物質(zhì)。由水源或食物等引起的鎘中毒多為慢性發(fā)作，它會(huì)引起消化道黏膜的刺激，出現(xiàn)惡心、嘔吐、腹瀉、腹痛、抽搐等癥狀，這種經(jīng)消化道吸收引起的鎘慢性中毒最容易損傷人的腎、脾、肝臟等器官，還會(huì)引發(fā)貧血、生殖功能下降等問(wèn)題。長(zhǎng)期攝入