第二節　農藥在人體內轉運方式的類型

生物轉運是農藥或環境污染物經各種途徑和方式同機體接觸而被吸收、分布和排泄等的過程的總稱。這些過程都有類似的機理，即農藥或環境污染物在被機體吸收、分布和排泄的每一過程都需要透過細胞的膜結構。細胞膜包括細胞外層的細胞膜（質膜），細胞內的內質網膜、線粒體膜和核膜等，這些膜也稱為生物膜。一般生物膜由脂質分子和蛋白質分子組成。脂質分子主要是磷脂類。其親水的磷酸部分和堿基部分，向著膜的外表面；疏水的脂肪酸部分，向著膜的中心。蛋白質分子鑲嵌在脂質分子層內，疏水性氨基酸多在膜內；親水性氨基酸則露在膜外。許多農藥或環境污染物的毒作用，往往與生物膜這種結構直接有關。有些環境污染物的專一性受體，就是生物膜上的某些特殊蛋白質。例如有機磷化合物的專一性受體是生物膜表面上的乙酰膽堿酯酶。

污染物透過細胞膜的方式：接觸機體的環境污染物透過生物膜的生物運轉過程，主要分為被動轉運和特殊轉運兩種形式。

（一）被動轉運

被動轉運（passive transport）特點是生物膜不起主動作用，不消耗細胞的代謝能量。這種轉運形式包括簡單擴散和濾過兩種方式。

1.簡單擴散

外源化學物大部分是具有一定脂溶性的大分子有機化合物，可首先溶解于膜的脂質成分而后擴散到另一側。簡單擴散（simple diffusion）過程可受下列因素的影響：

（1）生物膜兩側的濃度差　濃度差越大，擴散越快。如氧的氣體分子由肺泡及毛細血管進入血液和CO2由血液進入肺泡細胞的過程，主要靠濃度差起作用。

（2）外源化學物在脂質中的溶解度　溶解度可用脂/水分配系數表示，即一種物質在脂相和水相的分配已達到平衡狀態時的分配率比值稱為脂/水分配系數。脂/水分配系數越大，越容易在脂肪中溶解，也越易透過生物膜。但由于生物膜中還含有水相，在生物轉運過程中，外源化學物既要透過脂相，也要透過水相，因此脂/水分配系數在1左右者，更易進行簡單擴散。

（3）外源化學物的電離狀態　化合物分子在水溶液中分解成為帶電荷離子的過程稱為電離。離子型的化合物不易透過生物膜的脂質結構區。而化合物的電離狀態既受其本身的電離常數（電離部分與未電離部分平衡時的常數）的影響，也受其所在溶液的pH影響。弱酸性化學物在酸性介質中非離子型多，在堿性介質中離子型多；弱堿性化學物在酸性介質中離子型多，而在堿性介質中非離子型多。

這一關系可用下式表示：

弱酸性化學物：［離子型］/［非離子型］ =10pH－pKa。

弱堿性化學物：［離子型］/［非離子型］ =10pKa－pH。

pKa是化學物在溶液中50%離子化的pH，為化學物固有定值。例如在pH 1的介質中，苯甲酸完全不電離，最易透過生物膜，pH 4則50%電離；在pH 7的介質中完全電離，不能透過生物膜。

2.濾過

濾過（filtration）是水溶性物質隨同水分子經生物膜的孔狀結構而透過生物膜的過程。凡分子大小和電荷與膜上孔狀結構相適應的溶質皆可濾過轉運，轉運的動力為生物膜兩側的流體靜壓梯度差和滲透壓差。此種孔狀結構為親水性孔道，不同組織生物膜孔道的直徑不同。腎小球的孔道直徑較大，約為70nm，分子量為60000以上的蛋白質分子不能透過，較小的分子皆可透過。腸道上皮細胞和肥大細胞膜上孔道直徑較小，約為0.4nm，分子量小于200的化合物方可以通過。一般細胞孔道直徑在4nm以下，所以除水分子可以通過外，有些無機離子和有機離子等外源化學物，亦可濾過。

（二）特殊轉運

特殊轉運（special transport）指有一定的載體，具有較強的專一性，有一定的選擇性和主動性，生物膜主動選擇某種機體或由機體排出的物質進行的轉運。特殊轉運分主動轉運、促進擴散和膜動轉運。

1.主動轉運

主動轉運（active transport）的主要特點是可逆濃度梯度進行轉運，轉運過程消耗能量。能量來自細胞代謝活動所產生的代謝能（ATP）的釋放。許多外源化學物的代謝產物經由腎臟和肝臟排出，主要是借助主動轉運。機體需要的某些營養物質，例如某些糖類、氨基酸、核酸和無機鹽等由腸道吸收進入血液的過程，必須通過主動轉運逆濃度梯度吸收。

2.促進擴散

促進擴散（facilitated diffusion）的特點是需要載體，是順濃度梯度由高濃度向低濃度而且不需要細胞供給能量的擴散性轉運。葡萄糖、某些氨基酸、甘油、嘌呤堿等親水化合物，由于不溶于脂肪，不能借助簡單擴散進行轉運，所以可在具有特定載體和順濃度梯度的情況下進行轉運。

3.膜動轉運

膜動轉運（cytosis）是細胞與外界環境交換一些大分子物質的過程，其主要特點是在轉運過程中生物膜結構發生變化，轉運過程具有特異性，生物膜呈現主動選擇性并消耗一定的能量。在一些大分子顆粒物質被吞噬細胞由肺泡去除或被肝和脾的網狀內皮系統由血液去除的過程中起主導作用。

膜動轉運又可分為胞吞作用（endocytosis）和胞吐作用（exocytosis）。前者是將細胞表面的顆粒物轉運入細胞的過程。后者是將顆粒物由細胞內運出的過程。胞吞和胞吐是兩種方向相反的過程。在胞吞作用中如果被攝入的物質為固體則稱為吞噬（phagocytosis），如為液體則為胞飲（pinocytosis）。入侵機體細胞的細菌（含死亡的細菌）、病毒、組織碎片、鐵蛋白、偶氮色素都可通過吞噬作用被細胞清除。所以胞吞和胞吐作用對體內外源化學物或異物的清除轉運具有重要意義。