Биотестирование и биоидентификация - раздел Электроника, ПРАКТИКУМ ПО ОБЩЕЙ ТОКСИКОЛОГИИ Суть Биотестирования Заключается В Определении Действия Токсикантов На Специа...
Суть биотестирования заключается в определении действия токсикантов на специально выбранные организмы в стандартных условиях с регистрацией различных поведенческих, физиологических или биохимических показателей. Биотестирование широко применяется для контроля качества природных и токсичности сточных вод, при проведении экологической экспертизы новых технологий очистки стоков, при обосновании нормативов предельно допустимых концентраций загрязняющих компонентов.
Применение биотестирования имеет ряд преимуществ перед физико-химическим анализом, т.е удается обнаружить неустойчивые соединения или количественно определить сверхмалые концентрации экотоксикантов. особенно важно, что биотестирование дает возможность быстрого получения интегральной оценки токсичности, что делает весьма привлекательным его применение при скрининговых исследованиях.
Тест-организмы обычно выбирают среди наиболее чувствительных к загрязняющим компонентам видов. Воздействие на тест-организм токсиканта должно вызывать ответную реакцию, аналогичную или близкую к реакциям лабораторных животных. Знание механизмов специфического токсического действия позволяет ослаблять или усиливать действие токсиканта с помощью специально подобранных фармакологических средств. Если последние обладают селективностью, то в ряде случаев становится возможным с помощью тест-организмов не только обнаружить токсический эффект, но и произвести групповую идентификацию токсиканта. Усиление действия с помощью фармакологических средств позволяет снизить порог обнаружения токсиканта, не прибегая к его концентрированию (прием, обычный при инструментальном физико-химическом анализе примесей).
Для оценки качества вод с начала 1930-х годов используют дафнию (Dарhпia таgпа). К настоящему времени выполнено множество работ по определению действия на дафнию большинства обнаруживаемых в водных объектах ксенобиотиков. В законодательном порядке этот веслоногий рачок включен в число тест-организмов для оценки качества воды во многих странах мира. Широко используют для биотестирования воды и медицинскую пиявку (Hirudo теdicinalis).
Обнаружение антихолинэстеразных соединений более эффективно может производиться с помощью дафний, которые в сравнении с мышами в 5-18 раз чувствительнее к карбаматным пестицидам и в 1000–75 000 раз чувствительнее к фосфорорганическим соединениям. Методология определения сводится к следующему. Если у дафний, помещенных в пробу тестируемой воды, отмечается 50–100 %-ная гибель, а при помещении в ту же воду с добавленным в нее алкалоидом атропином (известный антидот, м-холинолитик) токсическое действие достоверно снижается, то это свидетельствует о наличии в пробе воды соединения с антихолинэстеразным действием. С другой стороны, добавление в испытуемую воду миорелаксанта дитилина приводит к уменьшению полулетальной концентрации антихолинэстеразных пестицидов: гибель 50 % дафний наблюдается уже при концентрациях пестицидов на уровне 0,05–0,25 ЛК50. Такой эффект позволяет обнаруживать антихолинэстеразные токсиканты при их содержании в нетоксических концентрациях и, что очень важно, регистрировать хроническое воздействие.
В опытах с медицинскими пиявками также была продемонстрирована возможность селективного обнаружения фосфорорганических и карбаматных токсикантов. Кроме дафний и пиявок для биотестирования применяются бактерии, водоросли, высшие растения, моллюски, рыбы (главным образом, на ранних стадиях развития) и другие организмы. Каждый из этих объектов имеет свои преимущества и ограничения, и ни один из организмов не может служить универсальным "тестером", одинаково чувствительным ко всем загрязняющим веществам. С другой стороны, нецелесообразно бесконечно расширять круг биологических тест-организмов.
По чувствительности и степени изученности среди других тест-организмов кроме дафний (D. таgпа, D. ри1ех), выделяются несколько видов микроскопических одноклеточных зеленых водорослей из класса протококковых: сценедесмус, хлорелла и 5–6 видов рыб, как аквариумных, так и мелких аборигенных (голец, гольян). При использовании этих видов биотестированием может быть охвачено более 80 % подлежащих контролю загрязняющих воду химикатов.
Все темы данного раздела:
ПО ОБЩЕЙ ТОКСИКОЛОГИИ
Учебное пособие
Под редакцией А.Н. Глебова
Рекомендовано к изданию Учебно-методическим центром
КГТУ им. А.Н.Туполева
КАЗАНЬ
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
Токсикология (от греч. Toxicon – яд и logos – учение) – наука, изучающая взаимодействия живого организма и яда. Ядом может оказаться любое химическое соединение, попавшее в организм, если оно спосо
На прорастание семян
Одной из важнейших задач токсикологии является определение токсикологических параметров вредных веществ, т.е. ПДК и DL50 (или CL50). Они необходимы для сопоставления с найденн
Ход работы
Взвешивается навеска соли для приготовления первоначального раствора (1 М) и растворяется в расчетном количестве дистиллированной воды.. Методом последовательных разбавлений дистиллированной водой
Общая характеристика токсического действия. Токсикокинетика
Острые отравления целесообразно рассматривать как “химическую травму”, развивающуюся вследствие внедрения в организм токсической дозы чужеродного химического вещества. Последствия, связанные со спе
Всасывание, распределение, биотрансформация и выделение ядов
Поступление чужеродных веществ в организм, их распределение между органами и тканями, биотрансформация (метаболизм) и выделение предполагают их проникновение (транспорт) через ряд биологических мем
Ход работы
Из стакана с водой, содержащего популяцию инфузорий, забирается пипеткой капелька и наносится на предметное стекло. Предметное стекло помещается на столик микроскопа и устанавливается общее увеличе
ТОКСИКАНТОВ
Интенсивное изучение функции клеточных и внутриклеточных мембран позволило в последние годы выделить специальную группу веществ, оказывающих специфическое мембранотоксическое действие, так называем
Работа 3. Определение устойчивости клеток различных растений к обезвоживанию серной кислотой
В условиях жаркого сухого климата, а также городских экосистем явление обезвоживания органов (и, соответственно, клеток) у древесных растений встречается очень часто. Особенно это выражено на освещ
Ход работы
Берут листья разных древесных растений, растущих в относительно чистой зоне, но встречающихся в уличных посадках города. Из листа растения вырезают пластинки размером 2-4 см2 и кладут в
Металлов на плазмолиз протоплазмы растительной клетки
Соли тяжелых металлов в водной среде распадаются на ионы. Все ионы металлов могут быть разделены на две группы: биогенные (Си, Zп, Со, Мп, Fе и др.) и небиогенные (РЬ, Нg, Sn, Ni, А1, Сd, Sr, Сs и
Ход работы
С поверхности сильноокрашенной синей луковицы сделать несколько срезов эпидермиса, состоящего из 1-2 слоев окрашенных клеток, содержащих антоциан. Поместить срезы по отдельности в капли воды на пре
Растительных и животных белков
Работа наглядно показывает действие солей биогенных и небиогенных тяжелых металлов на животные и растительные белки, выявляет разницу в реакции тех и других. Белки с тяжелыми металлами образуют ком
Ход работы
Приготавливают серию растворов сульфата меди, нитрата свинца, хлорида кадмия, сульфата цинка из исходного раствора с концентрацией 0,5 М методом последовательных разбавлений: 0,1 М, 0,03 М, 0,01 М,
Основные и дополнительные факторы, определяющие развиие отравлений
В случае, когда токсикант достиг рецепторов токсичности в достаточно большой дозе и в течение короткого времени, возникает токсический эффект. Он зависит от многих факторов, как обусловленных внешн
Основные методы детоксикации организма при острых отралениях
Лечебные мероприятия, направленные на предотвращение действия токсиканта на организм, приводятся в табл.7. Они предусматривают как усиление естественных механизмов детоксикации, так и использование
Работа 6. Нейтрализация токсического действия фенола янтарной кислотой
Одним из методов преодоления токсического действия вредного вещества является мобилизация внутренних резервов организма с тем, чтобы компенсировать отрицательное действие токсиканта
Ход работы
Из первоначального раствора фенола методом последовательных разбавлений в 5 раз готовятся растворы с концентрацией 0,1, 0,02, 0,004, 0,0008, 0,00016, 0,000032% и воды в качестве контроля. 8 мл этих
Трилона Б.
Одним из методов преодоления токсического действия вредного вещества является связывание токсиканта антидотом, в результате чего его отрицательное действие ослабевает. Ионы тяжелых металлов связыва
Ход работы
Из первоначального раствора соли тяжелого металла методом последовательных разбавлений в 5 раз готовятся растворы с концентрацией 0,1 М, 0,02 М, 0,004 М, 0,0008 М, 0,00016 М, 0,000032 М и воды в ка
Оценка и управление риском
В условиях широкого применения синтетических химических соединений (известно около 100 млн таких соединений, из которых около 120 тыс. находится в постоянном использовании, а примерно 11 тыс. произ
Особо опасные экотоксиканты
Проблемы, связанные с наблюдаемыми нарушениями эволюционно сложившихся химических равновесий, носят крупнорегиональный или глобальный характер. Как было показано, такие изменения, особенно отчетлив
Тяжелые металлы
Словосочетание "тяжелые металлы" большинством людей сейчас воспринимается как синоним понятия "токсичные металлы". Однако надо иметь в виду, что многие из причисляемых к этой гр
Ртуть, природные и антропогенные источники
Среднее содержание ртути в литосфере (ее кларк) составляет 83 мкг/кг. Она образует такие самостоятельные минералы, как киноварь и метациннабарит (НgS), ливингстонит (HgSb4S7)
СНзСОО)Нg → (СНзСОО)НgСНз +СО2.
Однако главную роль в метилировании ртути играют микроорганизмы. Биохимическое метилирование осуществляют микроскопические организмы разных таксономических групп: анаэробные и аэробные бактерии, ак
Цинк и медь
Оба эти металла относятся к числу эссенциальных и в то же время наиболее распространенных элементов земной коры. Общее содержание цинка в ней составляет примерно 1,5 • 10-2 %, а кларк ме
Другие металлы
Опасность для естественных экосистем представляют не только металлы, о которых речь шла выше, но также некоторые другие элементы, не относящиеся к тяжелым металлам. В их числе следует прежде всего
Полихлорированные пестициды
Применение пестицидов - химических средств борьбы с сорняками (гербициды и дефолианты), грибковыми заболеваниями (фунгициды) и насекомыми-вредителями (инсектициды) - наиболее интенсивными темпами н
Полихлорированные бифенилы
Как и хлорорганические пестициды, полихлорированные бифенилы (ПХБ) относятся к продуктам, промышленное производство которых дало значительный экономический эффект, но в конечном счете нанесло тяжел
Дибензофураны
Полихлорированные дибензо-n-диоксины (ПХДД) и полихлорированныедибензофураны (ПХДФ) не относятся к числу целевых продуктов синтеза, а образуются в виде примесей в различных технологических процесса
Сернистого газа, почв, воды, пестицидов методом высечек листьев
(по разрушению хлорофилла)
Содержание хлорофилла в листе – весьма изменчивая величина, с его разрушением связана хлоротичность (исчезновение темно-зеленого цвета и появлен
Ход работы
При испытании влияния сернистого газа на дно эксикатора насыпают сульфит натрия в объеме взятого тигелька, возле него устанавливают тигелек с концентрированной серной кислотой. На решетчатый
Биологические методы контроля
Химическая экотоксикология для обнаружения и количественного определения токсических веществ в объектах природной и окружающей человека среды использует самые современные химико-аналитические метод
Требования, предъявляемые к биоиндикаторам
Требования, предъявляемые к биологическим индикаторам фоновых уровней загрязнения, выработаны эмпирически и в основном сводятся к следующему.
1. Широкий ареал. Виды, заселяющие узкие ареал
Млекопитающие биоиндикаторы
В настоящее время для биоиндикации загрязнения наземных экосистем предложено использовать ряд млекопитающих, в значительной мере удовлетворяющих приведенным выше требованиям. Использование естестве
Почвенная мезофауна
Живое население почв весьма богато и разнообразно по видовому составу. Хищники-насекомые наиболее ярко представлены такими зоофагами, как жужелицы (сем. Саrаbidaе). В Европейской части Росси
Растительные биоиндикаторы
Критерии выбора биоиндикаторов среди растений остаются такими же, как и в случае млекопитающих и других животных. При биоиндикации загрязнения почв и снега тяжелыми металлами в настоящее время во м
Биоиндикация в пресноводных экосистемах
При разработке методов контроля качества пресноводных экосистем большое внимание уделяется поиску подходящих биоиндикаторов загрязнения и состояния. При изучении водоемов более перспективной считае
Морские экосистемы
Поступающие в моря и океаны экотоксиканты распределяются в них неравномерно. Максимально загрязненными оказываются прибрежные воды, причем в содержании токсикантов обычно наблюдаются мозаичность и
Металлов на активность микроорганизмов почвы.
Одно из самых важных мест в почвенных экосистемах занимают микроорганизмы. Они являются последней ступенью в большинстве пищевых цепей, т.е. редуценты.
Такие организмы, как плесневые грибк
Ход работы
Из первоначального раствора соли тяжелого металла методом последовательных разбавлений в 5 раз готовятся растворы с концентрацией 0,1 М, 0,02 М, 0,004 М, 0,0008 М, 0,00016 М, 0,000032 М и воды в ка
Ход работы
Из первоначального раствора соли тяжелого металла методом последовательных разбавлений в 5 раз готовятся растворы с концентрацией 0,01 М, 0,002 М, 0,0004 М, 0,00008 М, 0,000016 М, 0,0000032 М и вод
Ход работы
Предварительно калибруются и выбираются пробирки с одинаковым диаметром. Из первоначального раствора соли тяжелого металла методом последовательных разбавлений в 5 раз готовятся растворы с концентр
Экологическое нормирование
В общем виде ограничения на выбросы загрязняющих веществ, например, в атмосферу подчиняются требованию непревышения ПДК в любой точке населенного пункта
ΣS(qi)+CФ
Отравления алкоголем и его суррогатами
Эта патология обусловлена приемом этилового спирта или различных алкогольных напитков с содержанием этилового спирта более 12%. Этиловый спирт (этанол С2Н50Н) – бесцветная жид
Отравления суррогатами алкоголя
Суррогаты алкоголя подразделяют на две категории:
1) препараты, приготовленные на основе этилового спирта и содержащие различные примеси;
2) препараты, не содержащие этилового спи
Отравления фосфорорганическими веществами
Фосфорорганические вещества (ФОБ) имеют широкое применение в сельском хозяйстве в качестве инсектицидов, акарицидов (средства для уничтожения клещей), фунгицидов (средства для борьбы с возбудителям
Острые отравления окисью углерода
Окись углерода встречается везде, где существуют условия для неполного сгорания веществ, содержащих углерод. Она входит в состав многих промышленных газов (доменный, генераторный, коксовый); содерж
Отравления соединениями тяжелых металлов и мышьяка
Органические и неорганические соединения тяжелых металлов и мышьяка используются во многих отраслях промышленности в качестве сырья или побочных продуктов, применяются в сельском хозяйстве как герб
Особенности лабораторной диагностики
Острые отравления соединениями тяжелых металлов и мышьяка характеризуются следующими основными клиническими синдромами: поражением желудочно-кишечного тракта, экзотоксическим шоком, поражением ЦНС
ПО ОБЩЕЙ ТОКСИКОЛОГИИ
Учебное пособие
Под редакцией А.Н.Глебова
Ответственный за выпуск Л.М.Самуйлина
Технический редактор С.В. Фокеев
Новости и инфо для студентов