毒性很大的物質有哪些？具體是怎樣起作用的？

01-05

天下之大，無「毒」不有。
化學中有毒的物質很多很多，毒性自然是與劑量分不開的，人們常說的有毒物質，毒性究竟有多大?具體是怎樣起作用的？
舉個例子，是提問時剛好想起來的：
學了有機化學後，了解到有毒的物質有很多很多，比如海葵毒素(Palytoxin)，最早在1971從夏威夷的軟體珊瑚中分離出來，分子結構複雜、毒性大，僅用2.3-31.5μg 就可以致人於死地。其全合成在1994年由哈佛大學化學系教授Y. Kishi的研究小組完成，被譽為「有機合成的珠穆朗瑪峰」。

更新：我跑去開了個專欄，把詳細的東西放那了http://zhuanlan.zhihu.com/ABC-62/20537070，這是第一篇，不過呢更新可能會比較慢，畢竟填坑這事累人，題主啊你可以先看看多肽類毒素之類的百科，並參考一下知乎上的其他問題

那些只需幾毫克就能致死的劇毒物質究竟是怎麼起作用的？ - 化學

氰化物為什麼毒性那麼大？ - 化學

中醫說「以毒攻毒」有什麼科學依據嗎？ - 醫學

蠍子的毒液是怎樣麻痹人的神經系統最後導致人死亡的？ - 醫學

以下為原答案：

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謝邀

答案略長，黑體字標註了重點

這個題目，寫了很久之後才發現很難答，涉及領域比較廣泛，主要的關鍵詞有劇毒天然產物，藥物毒性與毒理，合成化學品的構效關係等等，針對這三個關鍵詞，每一個可以寫一個很長的回答了，撇開答主沒學過毒理學的這一事實，簡簡單單查一查資料，我們就會發現在藥物評估過程中不停地有新的藥物被認為是有毒或者是有潛在安全性問題的，這些問題包括癌症，甚至是精神性問題

中國毒理學會整理的美國藥品潛在安全性問題匯總

也有不少藥品具有顯而易見的副作用，例如

1.血管緊張素轉化酶抑製劑，這是一類抗高血壓葯，適用於中高度高血壓，而且試驗證明它們能減少某些心臟病人的併發症及死亡率。但乾咳及血管神經性水腫是這類葯常見的不良反應。臨床表現為乾咳無痰、臉腫、舌腫及喉頭腫等。針對這些不足，近來又開發了一類更新的降壓藥─血管緊張素Ⅱ受體拮抗劑，這類葯的乾咳及血管神經性水腫發生率比血管緊張素轉化酶抑製劑低，但仍有發生。

2.氨基苷類抗生素的治療劑量和引起不良反應劑量很接近，稍有過量就可能引起不良反應。尤其是它們具有引起不可逆耳聾的缺點。據專家們研究我國不少兒童耳聾，與使用氨基苷類抗生素有關，已引起醫生們的注意。目前國內這類葯，有的僅用於結核病治療，多不宜用於兒童。這類藥包括鏈黴素、卡那黴素、慶大黴素、小諾黴素，和丁胺卡那黴素等等。

3.國外喹諾酮類抗生素的說明書中「注意事項」欄或「警告」欄內，多有不應給兒童或孕婦使用的描述。這是由於動物試驗表明，這類葯能永久性損傷幼年動物承重關節部位的軟組織，產生承重關節糜爛及其他關節病。此外，與喹諾酮類相關的「肌腱損傷」也屢有報道。由於這類葯在我同上市品種眾多，使用十分廣泛，應警惕兒童永久性軟組織損傷及成人使用引起肌腱損傷的風險。

（以上三條節選自藥物不良反應100問，而且來自一個很醜的網站，對應的問題包括1.藥物進入體內之後由於代謝調控而產生的問題；2.藥物潛在毒性；3.藥物固有的毒性，其中1主要是暴露的問題，可以理解為藥物與環境的互作，例如在灰塵條件下容易得塵肺，這裡是指相對於藥物的體內環境，2主要是劑量的問題，3主要是藥物本身危害的問題）

我記得我在知乎上見到一個邀請我答的問題說使用呼吸鏈抑製劑是否有助於減肥，然後我就答了在脂肪消耗之前你會先得進行性肌無力甚至死於重症肌無力導致的呼吸困難（因為ATP供應不足，而真正對應於減肥的另有他法，也就是瘦素，關於瘦素的科普請在知乎上搜索王立銘這個人），這從一個側面說明了知乎er對代謝的了解甚少，好了，下面才是正題，也就是劇毒天然產物，至於構效關係，今天肯定是要留坑的……

所謂的劇毒物質，定義如下：

大鼠試驗，經口LD50≤50mg/kg，經皮LD50≤200mg/kg，吸入LC50≤500ppm（氣體）或2.0mg/L（蒸氣）或0.5mg/L（塵、霧），經皮LD50的試驗數據，可參考兔試驗數據。

先把基調放在這裡

中藥毒副作用種種

基調就是最後一句，這是15年4月發出的，即使是中藥，毒性研究都還不成系統，而天然產物這個領域，我們知道，它在研究上差不多是被定義為藥物發現的先導化合物庫，也就是這個

中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所-技術支撐平台

MCE中國-小分子化合物行業領跑者(抑製劑,調節劑,激動劑和化合物庫

我估計這兩個加起來，應該算是中國乃至世界上最高水平化合物發現的匯總了吧

按照慣例，先談談毒性本身，再談談為什麼，畢竟談論天然產物化學不僅僅是說有機化學和生物化學裡面涉及的構效關係，單純的無機物，甚至是某些元素單質，都可以引起複雜的，全身性的中毒反應：

硃砂，是天然的辰砂礦石，汞含量高，有安神鎮驚、清心解毒之功效，是歷代中醫治療心悸心慌、失眠癲狂的要葯之一。但是，此類藥物若長期或者超量服用，會對消化、生精、心血管、泌尿等系統造成危害。

危害一、對胃腸黏膜有強烈的刺激性

急性硃砂中毒可引起急性腐蝕性胃炎，慢性硃砂中毒可引起上消化道出血，對肝臟損害可引起肝腫大、肝功能異常。

危害二、對神經系統有嚴重影響

表現為頭皮麻木、視物模糊、睡眠不安、躁動多言、言語不清、易怒、膽小、幻覺、行動怪僻；後期可出現意識淡漠、朦朧以至意識喪失、肌肉震顫等症。

危害三、對心血管系統影響巨大

可引起中毒性心肌炎、心律紊亂、血壓下降，甚至少尿或無尿，最終導致腎功能衰竭、尿毒症而死亡。

以及急性中毒與慢性中毒的區別，例如說雄黃，雄黃中硫化砷分解產生三氧化二砷（砒霜）導致的急性中毒與砷的積累導致的慢性中毒，至於烏頭，除了含有烏頭鹼，還含有一些別的有毒性的二萜類生物鹼，而成分一複雜也涉及到了個體敏感性的問題，就像中藥常常存在對A效果很好對得了同一種病的B效果不好的問題一樣

（吐槽一部電影，好像是2001年的《進化危機》，大致上就是說人們針對砷對地球人有毒這一點，用含磷洗髮水幹掉了一群外星人，大家可以腦補一下類似於硅基生命和海飛絲廣告之類高大上的東西~）

好吧，據 @Arstar 指正，是含硒的洗髮水……

那麼，為什麼天然產物具有毒性，毒性還這麼強呢？

這涉及到一個古老的生物學原理：適者生存，植物，海洋低等生物缺乏主動防禦的能力，於是它們進化出了化學戰的能力，類似於蕁麻和毒蘑菇的區別，並不是所有的海洋生物都像水螅，水母一樣依靠刺細胞來捕食，這裡的海葵恰好就是另外一種方式，它們具備特殊的刺細胞，可以將毒素釋放到海水中，然而，由於毒素釋放後很快會被海水稀釋，為達到防禦效果，毒素的活性往往非常強

記自然科學一等獎項目「若干藥用植物中結構新穎、多樣化天然活性物質的研究」

新葯問世跟不上最新發現 46%海洋化合物由中國學者發現

文後是一如既往的展望，所以說基因工程才是王道，有機化學家們可以洗洗睡了~

好了，構效關係一定是留坑的（顯得這篇回答還只是進入了一半，有些離題），至少已經回答了天然產物毒性這一點了，機制這塊說不定還得去圖書館找一兩本書看看，所以以後再寫

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補充資料

下文以劇毒的氰化物為例簡要介紹了它的代謝和生態學地位，一方面希望讀者明白我們不可能避免毒物的存在（因為氰化物在動物，植物，土壤中都有，另外就是所謂的是葯三分毒，毒物中也有藥物），另一方面也算是印證了一句話，拋開劑量談毒性就是耍流氓（大家常常吃的白菜，十字花科植物，含有芥子油，有聽說可以生源轉化為微量的芥子氣……芥子氣你懂得，但是我沒有找到文字資料的證據，也可能僅僅是道聽途說，再吐槽一句，這些毒劑感覺是強力的有機合成試劑啊~）

氰化物是劇毒物質，其污染事故常發生於電鍍、煉金、熱處理、煤氣、焦化、製革、有機玻璃、苯、甲苯、二甲苯、照相以及農藥等的生產過程中。

代謝和降解：遊離氰基在體內主要代謝途徑是在硫氰化酶（或β巰基丙酮酸轉硫酶）的催化作用下，與硫起加成反應，轉變成毒性很低的SCN（只有CN-毒性的1/200）。然後由尿、唾液、汗液等排出體外。

遊離氰基還可與體內含鈷的化合物如羥鈷胺)結合形成無毒的氰鈷化合物。因此臨床上有用羥鈷胺或依地酸二鈷搶救CN-急性中毒的報告。

人體對CN-有較強的解毒機能，氰化物是非蓄積性毒物。當不致產生中毒劑量的少量外源性氰根進入機體後，可被迅速轉化為無毒或低毒物質排出體外。

氰化物在地面水中很不穩定，當水的pH值大於7和有氧存在的條件下，可被氧化生成碳酸鹽與氨。地面水中帶存在著能夠分解利用氰化物的微生物，亦可將氰經生物氧化用途轉化為碳酸鹽與氨。因此氰化物在地面水中的自凈過程相當迅速，但水體中氰化物的自凈過程還要受水溫，水的曝氣程度（攪動）、pH、水面大小及深度等因素影響。

土壤對氰化物出有很強的凈化能力。進入寺壤的氰化物，除逸散至空氣中的外，一部分被植物吸收，在植物體內被同化或氧化分解。存留於土壤中並部分在微生物的作用下，可被轉化為碳酸鹽、氨和甲酸鹽。當氰化物持續污染時，土壤微生物經馴化、毓可產生相適應的微生物群，對氰的凈化起巨大作用。因此有些低濃度含氰工業廢水長期進行污水灌溉的地區，土壤中的氰含量幾乎沒有積累。

殘留與蓄積：自然界對氰化物的污染有很強的凈化作用，因此，一般來說外源氰不易在環境和機體中積累。只有在特定條件下（事故排放、高濃度持續污染），氰的污染量超過環境的凈化能力時，才能在環境中殘留、蓄積，從而構成對人和生物的潛在危害。

遷移轉化：氰化物廣泛地存在於自然界中。動植物體內都含有一些氰類物質，有些植物如苦杏仁、白果、果仁、木薯、高梁等含有相當量的含氰糖甙。它水解後釋放出洲離的氰化氫，在一些普通糧食、蔬菜中，也可檢出微量氰。

土壤中也普遍含有氰化物，並隨土壤深度的增加而遞減，其含量為0.003-0.130mg/kg。天然土壤中的氰化物主要來自土壤腐植質。腐植質是一類複雜的有機化合物，其核心由多元酚聚合而成，並含有一定數量的氮化合物。在土壤微生物作用下，可以生成氰和酚，因此土壤中氰的本底含量與其中有機質的含量密切相關。

由於氰化氫極易揮發，多數氰化物易溶於水，因此排入自然環境中的氰化物易被水（或大氣）淋溶稀釋、擴散，遷移能力強。氰化氫和簡單氰化物在地面水中很不穩定，氰化氫易逸入空氣中；或當水的pH值大於7和有氧存在的條件下，亦可被氧化而生成碳酸鹽與氨。簡單氰化物在水中很易水解而形成氰化氫。水中如含無機酸，即使是二氧化碳溶於水中生成的碳酸，亦可加速此分解過程。

我本來是只打算評論 @水的信仰關於烏頭鹼的答案的，結果寫的太長，就單獨整理成答案，作為對 @水的信仰答案的補充吧。

中藥里的烏頭一葯為川烏（毛茛科植物烏頭Aconitum carmichaeli）或草烏（北烏頭A. kusnezoffii）的乾燥母根，一般被歸為祛風濕葯。而附子為烏頭A. carmichaeli子根的加工品，一般被歸為溫里葯。它們都含烏頭生物鹼（烏頭鹼為其中代表性成分），活性顯著，也具有不可忽視的毒性（如烏頭鹼對小鼠的半數致死量為1.8 mg/kg p.o., 0.31 mg/kg i.p. and 0.12 mg/kg i.v）（Aconitum in Traditional Chinese Medicine，A valuable drug or an unpredictable risk?）。而含量方面，中國藥典2015版規定，按乾燥品計算，川烏含烏頭鹼、次烏頭鹼和新烏頭鹼的總量應為0.050%-0.17%、草烏為0.10%-0.50%。

說起烏頭，雲南有些地方的人們有食用烏頭的習慣，比如用草烏燉豬腳，然而，由於處理不得當，時常會有不同程度的中毒事件發生（雲南賓川村民吃草烏中毒6人死亡 21人還在醫院救治），儘管政府、科研單位、媒體對於食用烏頭不斷地對民眾進行安全教育和科普宣傳.

作為藥用時，烏頭需經歷嚴格的炮製過程，以達到減毒的效果（以下摘自烏頭藥材的炮製研究進展）：雙酯型二萜類生物鹼:烏頭鹼(Aconitine)、中烏頭鹼(Mesaconitine)、次烏頭鹼(Hypaconitine)是烏頭的主要毒性成分。雙酯型生物鹼性質不穩定，遇水、加熱易被水解或分解，使極毒的雙酯型烏頭鹼C8位上的乙醯基水解或分解，失去一分子醋酸，得到相應的苯甲醯單酯型生物鹼：苯甲醯烏頭胺(烏頭次鹼Benzoylaconine)、苯甲醯中烏頭胺(Benzoylmesaconine)、苯甲醯次烏頭胺(Benzoylhypaconine)。其毒性為雙酯型烏頭鹼的1/200 ～ 1/ 500。再進一步水解，使C14位上的苯甲醯基水解或分解，失去一分子苯甲酸，得到親水性氨基醇類烏頭原鹼:烏頭胺(烏頭原鹼Aconine)、中烏頭胺(Mesaconine)、次烏頭胺(Hypaconine)。其毒性僅為雙酯型烏頭鹼的1/ 2000～1/ 4000。

至於 @水的信仰談到的劑量問題（「藥用時劑量是有控制的，不可能一附葯給你整幾百克川烏進去吧」），這裡就不得不提到我國名中醫吳佩衡先生（已故）（具體可參見雲南「吳附子」——火神派三代傳人），以下截取文中部分內容，供各位感受一下：「（吳佩衡先生）擅用附子，長於使用經方，應用附子，膽識過人，對疑難重證、失治、誤治之陰寒重症，每以大劑附子力挽沉痾，處方每劑附子輒用60g，重則每劑250~500g，劑量之大，世所罕見，名聞天下，因獲「吳附子」雅號。」「由於附子有毒副作用，中國藥典規定用量為3～15g，但父親在具體治療中遠遠超過這個『規定』，最多時甚至達到了800g，而且對病人都很有效，從未造成不良案例。

就烏頭及烏頭生物鹼而言，也有很多現代藥理研究，其應用價值和潛在的應用價值比較廣泛。所以，葯與毒藥實際上也沒有太明顯的界限，在於我們如何去開發利用。鑒於我自己不做烏頭研究，不敢亂說，有興趣的朋友可參考一些相關綜述做進一步了解，如上面引用過的一篇（Aconitum in Traditional Chinese Medicine，A valuable drug or an unpredictable risk?）！

一 .毒性中藥品種（27種）

砒石（紅、白）砒霜水銀
生馬錢子生川烏生草烏
生白附子生附子生半夏
生南星生巴豆斑蝥
青娘蟲紅娘子生甘遂
生狼毒生藤黃生千金子生天仙子鬧羊花
雪上一枝蒿白降丹蟾酥
洋金花紅粉
輕粉
雄黃

二 .毒性西藥品種（13種）

去乙醯毛花甙丙阿托品洋地黃毒甙氫溴酸後馬托品三氧化二砷毛果芸香鹼升汞
水楊酸毒扁豆鹼亞砷酸鉀氫溴酸東莨菪鹼士的年亞砷酸注射液 A型肉毒毒素及其製劑

註： 1、除亞砷酸注射液、A型肉毒毒素製劑以外的毒性藥品西藥品種是指原料葯；中藥品種是指原藥材和飲片，不含製劑。 2、毒性藥品的西藥品種士的年、阿托品、毛果芸香鹼等包括其鹽類化合物。

三 .化學品參照《劇毒化學品名錄2015版》

四.細胞毒性藥物。還有一類藥物不能說明顯的毒性，是長期積累的。主要關注在職業衛生方面，而且最容易被忽視，即細胞毒性。

細胞毒性是化學物質（藥物）作用於細胞基本結構和/或生理過程，如細胞膜或細胞骨架結構，細胞的新陳代謝過程，細胞組分或產物的合成、降解或釋放，離子調控及細胞分裂等過程，導致細胞存活、增殖和/或功能的紊亂，所引發的不良反應。

四。毒理

（1）腐蝕性毒物作用

常見的腐蝕性毒物有強酸、強鹼和許多氧化劑，這些都能破壞組織細胞。

①濃硫酸。能使機體細胞結構脫水，細胞死亡後其蛋白質結構由於肽鍵在酸性條件下催化水解而被破壞。

②光氣。吸入肺部發生水解反應，產生鹽酸：COCl2+H2O→2HCl+CO2

由於強酸對組織的脫水使用引起肺水腫，水在肺中積聚，損壞了肺組織，使之不能吸氧，致使受害者窒息。

③氫氧化鈉。能腐蝕肌體組織，氫氧根OH—也能催化肽鍵水解

（2）代謝性毒物

代謝性毒物比破壞組織的腐蝕性毒物更隱蔽，是一種潛在的危險性毒物。代謝性毒物干擾重要的生物化學歷程。使生物化學歷程停止或阻礙其有效地進行，從而引起疾病或死亡。

①一氧化碳（CO）。一氧化碳干擾細胞的氧傳遞，一氧化碳像氧一樣，能與血紅蛋白（Hb）結合。

Hb
O2(aq)+CO(g)→Hb CO(aq)+O2(g)

一氧化碳中毒的程度主要取決於Hb?CO的飽和度，45%~50%時，發生噁心、嘔吐與昏迷；90%時死亡。

由於血紅蛋白與一氧化碳的結合能力大於與氧氣的結合能力，一氧化碳達到一定濃度，可導致人體內因缺氧而死亡。雖然一氧化碳不是積累性毒物，但如果某些重要細胞，如腦細胞，缺氧超過幾分種，就會造成永久性的損傷。人對一氧化碳的忍受量也不完全相同，一般來說，貧血或低血紅蛋白的人更為敏感。一氧化碳對任何人都是有害的，因此吸煙，也能因此而慢性中毒。

②氰化物。比如氫氰酸（HCN）常用作倉庫和船艙的熏蒸劑。天然CN—來自櫻桃、李、梅、桃和杏的果仁。

氰根CN—的毒性能迅速起作用，但CN—中毒機理不同於一氧化碳，它不阻止細胞獲得氧，而是干擾氧化酶，使氧化酶失去活性，結果是雖然有充足的氧氣進入細胞，但用氧氣維持生命的歷程停止了，因此使細胞死亡。如果過程發生在生命中樞，中毒者將死亡。

③重金屬。重金屬可能是所有代謝性毒物中最常見的，比如甲基汞Hg(CH3)2能降低腦、肝蛋白合成活性，還可導致腦細胞合成蛋白氨基酸比例失調，造成腦神經傳導障礙。汞引起神經中毒表現為精神障礙等神經系統癥狀（日本水俁病）。

（3）神經性毒物

①罌粟—嗎啡—海洛因。嗎啡是由罌粟液汁製得的。10kg鴉片可製得1kg嗎啡。嗎啡與醋酸酐按1∶1反應生成海洛因。一般吸食的海洛因純度只有9%~10%。鴉片和海洛因都是對人體十分有害的成癮性毒物。全世界年交易額僅次于軍火交易。

嗎啡的急性中毒可導致昏迷、嚴重缺氧和血壓降低，最後死於呼吸麻痹。經常使用嗎啡有成癮性，突然停用會出現許多生理反應，如嘔吐、擴瞳、呼吸困難以及難以忍受的痛苦表情。

②肉毒毒素。肉毒毒素是由肉毒梭菌產生，是一種強烈的神經毒素，注入人體3μg即可致死，是食物中毒中危害最嚴重的一種。

（4）細胞毒性

作用機制可分3種類型：

①基本細胞毒性，涉及一種或多種上述結構或功能的改變，作用於所有類型的細胞；

②選擇細胞毒性，存在於某些分化細胞上，主要通過化學物質的生物轉化，與特殊受體結合或特殊的攝入機制所引發；

③細胞特殊功能毒性，對細胞結構和功能損傷輕微，但對整個機體損傷非常嚴重。類似毒性作用可通過細胞因子、激素和遞質的合成、釋放、結合和降解影響細胞與細胞間的交流或特殊的轉運過程而實現。毒性作用也可能來自化學物質對細胞外過程的干擾，任何一種非動物檢測系統對多種因素都應加以考慮。1983年Ekwall提出「基本細胞功能」的概念，即多數化學物質毒性作用是對細胞功能的非特異性損傷，卻可引起器官功能的特異性改變甚至機體死亡。

其實相對於其它見效速度特別快的毒藥，細胞毒性的藥物引起的後果其實是最可怕。

知識水平有限，見諒！

毒理部分感謝網友的整理。

說一個毒性沒有海葵毒素大，但在生活中有過一些中毒案例報道的：烏頭鹼，一種萜類生物鹼，其中毒作用主要是引起心律失常，人體LDLo（口服）：0.028 mg/kg。雖然是一種毒藥，也被用作鎮痛葯，當然劑量會控制。

不同的國家對毒物有不同的分類，你所說的毒性很大的物質有很多，每個機理都不一樣，有興趣就去看《毒理學》吧。這種罕見的分子的所謂致死量都是文章裡面說的，沒有被廣泛研究，意義在於合成，而不是毒理研究。你才學有機，書上那些「A分子，僅用2.3-31.5μg 就可以致人於死地」，「B分子藥用，銷售額多少多少億「都是為了激發你的閱讀興趣，吹吹牛逼而已。

物質本身和毒理都比較著名的有有機磷吧

一些著名農藥（比如對硫磷和敵敵畏啦）和化學武器中的很多神經性毒劑（比如各種甲氟膦酸X酯還有各種V打頭的）就屬於有機磷。

我們身體里有一種神經遞質叫乙醯膽鹼，嗯就是ACh。然而遞質並不是越多越好，於是就有了一種消除遞質的東西，叫乙醯膽鹼酯酶，叫AChE。

……搬一段果殼網上的話吧。