又稱毒效應。早年稱毒性作用或毒作用。指毒物或藥物對機體所致有害的生物學變化，如痙攣、致畸、致癌或致死等效應。例如氟乙醯胺經體內脫胺，生成氟乙酸，再經活化後在縮合酶的作用下，與草醯乙醯縮合，生成與檸檬酸結構相似的氟檸檬酸，抑制烏頭酸、干擾機體正常三羧酸循環而產生神經系統和心臟毒效應。[title]有機磷，氨基甲酸酯，重金屬汞和非金屬砷的毒性效應[/title]有機磷農藥（有機磷酸酯類農藥）在體內與膽鹼酯酶形成磷醯化膽鹼酯酶，膽鹼酯酶活性受抑制，使酶不能起分解乙醯膽鹼的作用，致組織中乙醯膽鹼過量蓄積，使膽鹼能神經過度興奮，引起毒蕈鹼樣、菸鹼樣和中樞神經系統症狀。磷醯化膽鹼酶酯酶一般約經48小時即“老化”，不易復能。
某些酯烴基及芳烴基磷酸酯類化合物尚有遲發性神經毒作用，是由於有機磷農藥抑制體內神經病靶酯酶（神經毒性酯酶），並使之“老化”，而引起遲發性神經病。此毒作用與膽鹼酯酶活性無關。
緩釋微膠囊劑型的有機磷農藥，作用時間可較長。
有機磷和氨基甲酸酯兩類農藥是農藥急性中毒的主要原因，也是目前蔬菜中農藥殘留的重點檢測品種，酶抑制法就是基於它們對昆蟲的毒理機制而建立起來的檢測方法。有機磷和氨基甲酸酯殺蟲劑的共同毒理機制是抑制昆蟲乙醯膽鹼酶（Ache）和羧酸酯酶的活性，造成乙醯膽鹼（Ach）和羧酸酯的積累，影響昆蟲正常的神經傳導而致死。
砷及其化合物可由呼吸道、消化道及皮膚吸收而進入人體。血液中砷95%～99%在紅細胞內與珠蛋白結合。組織中砷主要分布於肝、腎、胃腸壁、肌肉等處，皮膚、毛髮、指甲和骨骼可作為砷的牢固貯藏庫。體內砷主要由腎臟和消化道，部分由皮膚、毛髮、指甲排出。砷的毒性作用是砷離子與體內酶蛋白分子結構中的巰基和羥基結合、使酶失去活性。丙酮酸氧化酶、膽鹼氧化酶、轉氨酶、a-甘油磷酸脫氫酶、6-磷酸葡萄糖脫氫酶或細胞色素氧化酶等受抑制後干擾細胞的正常代謝，影響呼吸和氧化過程，使細胞發生病變，還可抑制細胞分裂和增殖。此外，砷酸和亞砷酸在許多生化過程中能取代磷酸，從而使氧化磷酸過程脫偶聯，減少高能磷酸鍵形成，從而干擾細胞的能量代謝。代謝障礙道先可危害神經細胞，引起中毒性神經衰弱症狀和多發性神經炎等。砷還能直接損害小動脈和毛細管壁，也可作用於血管舒縮中樞，使血管壁平滑肌麻痹，通透性增加，引起血容量降低，加重臟器損害。硫化砷如雄黃、雌黃在水中溶解度小，毒性也很低；三氧化二砷水溶性大，毒性亦最強。三氧化二砷和三氯化砷對眼、上呼吸道和皮膚均有刺激作用。砷化氫中毒機制完全不同：抑制谷胱甘肽過氧化物酶作用，導致過氧化物的形成而發生溶血；也可能是砷與巰基結合，損害紅細胞膜鈉、鉀泵功能。大量血管內溶血後，常發生急性腎功能衰竭。砷中毒劑量為5～50mg，致死量60～200mg。
汞蒸氣較易透過肺泡壁含脂質的細胞膜，與血液中的脂質結合，很快分布到全身各組織。汞在紅細胞和其它組織中被氧化成Hg2+，並與蛋白質結合而蓄積，很難再被釋放。金屬汞在胃腸道幾乎不吸收，僅約攝食量的萬分之一，汞鹽在消化道的吸收量約10％。汞主要由尿和糞中排出，唾液、乳汁、汗液亦有少量排泄，肺部呼出甚微。體內汞元素半壽期為60天，汞鹽約40天，在初4天內排泄量較多。
汞離子易與巰基結合，使與巰基有關的細胞色素氧化酶、丙酮酸激酶、琥珀酸脫氫酶等失去活性。汞還與氨基、羧基、磷醯基結合而影響功能基團的活性。由於這些酶和功能基團的活性受影響，阻礙了細胞生物活性和正常代謝，最終導致細胞變性和壞死。近年來，發現汞對腎臟損害，以腎近曲小管上皮細胞為主。汞還可引起免疫功能紊亂，產生自身抗體，發生腎病綜合徵或腎小球腎炎。
