Класифікація речовин-ксенобіотиків та способи їхньої біодеструкції

1. Класифікація речовин-ксенобіотиків та способи їхньої біодеструкції Лекція 2

2. Речовини, що проявляють токсичну дію мають назву токсикантів • Екотоксиканти – шкідливі речовини, що забруднюють довкілля й отруюють живі організми. • Екотоксикант - токсична і стійка за умов навколишнього середовища речовина, здатна накопичуватися в організмах до небезпечного рівня концентрацій

3. Токсичність - здатність різних хімічних елементів або їх сполук шкідливо впливати на біоту (мікроорганізми, гриби, рослини, тварин і людей), що веде до захворювань або, у тяжких випадках, до загибелі. • Процес надходження токсичних речовин у природні об’єкти – токсифікація.

4. Токсифікація • Надходження шкідливих речовин у навколишнє середовище із джерела забруднення - емісія забруднень; • Нагромадження шкідливих речовин після їх надходження із джерела емісії - імісія. Внаслідок протікання природних процесів перемішування й самоочищення імісійні концентрації забруднюючих речовин вище поблизу джерела емісії.

5. Токсифікація За умови спільного впливу забруднень можливі різні форми їх взаємодії: • аддитивна дія (ефект суми дорівнює сумі ефектів); • антагонізм (ефект суми менше окремих ефектів); • сенсибілізація (ефект суми більше окремих ефектів, але менше суми ефектів); • синергізм (ефект суми більше суми ефектів).

6. Ксенобіотики Ксенобіотики - чужорідні для організмів фактори абіотичної або біотичної природи. Потрапляючи у живі організми, можуть викликати небажані ефекти: • Токсичні або алергічні реакції • Зміни спадковості • Зниження імунітету • Специфічні захворювання • Порушення обміну речовин • Порушення природного ходу природних процесів в екосистемах

7. Класифікація ксенобіотиків Ксенобіотики, як фактори біотичної та абіотичної природи, підрозділяються на три групи: • біологічні (бактерії, віруси, гельмінти, найпростіші тощо); • хімічні (речовини і сполуки); • фізичні (шум, вібрація, радіація, випромінювання тощо).

8. Класифікація ксенобіотиків Ксенобіотики хімічної і/чи фізичної природи за ступенем їхньої активності або тривалості дії підрозділяються на три групи: • малоактивні - дія продовжується до 3-х місяців; • середньоактивні - дія продовжується від 3-х до 12-ти місяців; • високоактивні - дія продовжується понад один рік.

9. Класифікація ксенобіотиків Біологічні фактори забруднення (найчастіше мікробні) можна класифікувати в такий спосіб: • живі мікроорганізми із природним геномом, що не володіють токсичністю, сапрофіти; • живі мікроорганізми із природним геномом, що володіють інфекційною активністю, патогенні й умовно-патогенні, що виробляють токсини; • живі мікроорганізми, одержані методами генної інженерії (генетично модифіковані мікроорганізми, що містять чужі гени або нові комбінації генів - ГММО); • інфекційні й інші віруси; • токсини біологічного походження; • інактивовані клітини мікроорганізмів (вакцини, пил термічно інактивованої біомаси мікроорганізмів кормового й харчового призначення); • продукти метаболізму мікроорганізмів; • органели й органічні сполуки клітини - продукти її фракціонування.

10. Класифікація ксенобіотиків біологічного походження Біологічні фактори забруднення можуть бути природного й техногенного походження.

11. Класифікація ксенобіотиків Фактори природного походження: • збудники й переносники інфекційних захворювань людей, тварин, рослин; • пилок рослин (алерген), ціанобактерії і їхні токсини, що накопичуються при цвітінні водойм; • цвілі предмети й продукти; • біологічна корозія й ерозія, пов'язані з життєдіяльністю бактерій і грибів - колонізаторів тканин, паперу, деревини й інших органічних матеріалів, будівельних матеріалів і виробів з каменю, скульптур, фресок і інших творів мистецтва. Фактори техногенного походження: • вакцини й сироватки, лікарські препарати, фізіологічно активні речовини; • мікробіологічні засоби захисту рослин, біологічно активні речовини, мікробна біомаса, препарати кормового й технічного призначення, біопрепарати для очищення різних середовищ.

12. Метаболізм ксенобіотиків Наслідком хімічної модифікації молекули ксенобіотика можуть стати: • Послаблення токсичності; • Посилення токсичності; • Зміна характеру токсичної дії; • Ініціація токсичного процесу.

13. Метаболізм ксенобіотиків У метаболізмі ксенобіотиків беруть участь близько 30 ферментів. У ньому розрізняють 2 фази: • Модифікація, яка створює або вивільняє функцірнальні групи; • Кон’югація – приєднання до утворених функціональних груп інших груп та молекул

14. Метаболізм ксенобіотиків Фази метаболізму чужорідних сполук

15. Характеристика І фази метаболізму Найважливішим чинником є функціонування локалізованої в мембранах ендоплазматичного ретикулуму (ЕПР) системи цитохрому Р-450 (мікросомальної системи метаболізму або монооксигеназної системи). Її функції: утворення у молекулі гідрофільних функціональних груп з детоксикацією десятків тисяч речовин. Переваги: локалізація і висока дієвість на головних шляхах потрапляння ксенобіотиків у організм (травному та дихальному). Недоліки: слабкість або відсутність у багатьох життєво важливих органах (серце, головний мозок); менший захист за умови альтернативного проникнення ксенобіотиків (слизові оболонки, рани, ін’єкції); токсифікація деяких речовин.

16. Характеристика ІІ фази метаболізму Найважливіші чинники – ферменти, які належать до класу трансфераз. Основна реакція – метаболізм речовин, які мають функціональні групи. Переваги: містяться у всіх без вийнятку клітинах; функціонують за будь-яких шляхів потрапляння ксенобіотиків у організм; здійснюють або завершують детоксикацію, а іноді виправляють помилки І фази. Недоліки: взаємодіють лише з активованими речовинами; іноді можуть викликати токсифікацію певних сполук.

17. Метаболізм ксенобіотиків Локалізація етапів метаболічних перетворень ксенобіотиків в організмі

18. Метаболізм ксенобіотиків Роль метаболічних перетворень ксенобіотика в розвитку різних форм токсичного процесу

19. Метаболізм ксенобіотиків у мікробній клітині Біотрансформація ксенобіотика мікробною клітиною