Состав вещества химических группировок и атомов - раздел Электроника, ОСНОВЫ ТОКСИКОЛОГИИ Существенные, Подчас Резкие Сдвиги Токсичности Ряда Химических Соединений Наб...
Существенные, подчас резкие сдвиги токсичности ряда химических соединений наблюдаются при введении в их молекулы галоидов. Например, атом хлора или фтора в молекуле углеводорода усиливает ее химическую активность, увеличивает растворимость вещества в воде, его способность окислять многие биомолекулы посредством дегидрирования. При этом, как правило, токсичность вещества усиливается.
Известно, что элементарные галоиды (как и их ионы) характеризуются определенной степенью токсичности, причем наиболее токсичен фтор, а наименее - йод, т.е. токсичность обратно пропорциональна атомной массе галоида. Немаловажное значение имеют величина электрического заряда и размеры атома галоида. В частности, сильно электроотрицательный атом фтора отличается высокой подвижностью и потому более реакционноспособен. Помимо подвижности, важную роль играет местоположение атома галоида в молекуле. Если сравнивать циклические соединения, в которых атом галоида “замурован” и потому более химически инертен с галоидсодержащими веществами с открытой цепью, то последним, как правило, свойственна большая биологическая активность. При таком сопоставлении необходимо учитывать количество атомов галоида. В большинстве случаев, чем их в молекуле больше, тем выше активность вещества, но при этом имеет значение местоположение атомов галоида. Например, хлористый этилиден (СН3-СН-Сl2 ) проявляет наркотическое действие намного слабее своего изомера с симметричным расположением атомов хлора - хлористого этилена (Сl-CH2-CH2-Cl).
Вообще включение атомов галоидов в молекулы углеводородов и спиртов жирного ряда приводит к резкому возрастанию токсичности последних. Так, биологически малоактивный метан при хлорировании превращается в токсичный хлороформ (СНСl3) и в еще более токсичный четыреххлористый углерод (ССl4), а этиловый спирт при включении в его молекулу трех атомов брома превращается в нарколан (С2Н2Вr3ОН) - вещество, в несколько десятков раз более ядовитое этилового спирта.
Одной из главных молекулярных характеристик, определяющих особенности строения и разнообразие свойств химических соединений, является энергия химических связей. Было показано, что токсичность углеводородов с введением в молекулу галоидов возрастает от фтора к йоду, и это коррелирует с показателями энергии разрыва соответствующих химических связей. Так, если данная молекулярная константа в органических молекулах для связи С-Н составляет 358 кДж/моль, то для C-J - 180, для С-Br - 239, для С-Сl - 293 и для С-F - 435 кДж/моль.
В числе сильных синтетических ядов - производных фторкарбоновых кислот - есть слаботоксичные и практически безопасные соединения. Исследуя зависимость между химической структурой и физиологическими свойствами эфиров фторкарбоновой кислоты типа F-(CH2)n-COO-C2H5, Б.Сондерс и М.Сартори показали, что эти соединения токсичны только в том случае, когда n - нечетное число, тогда как при четном n они практически не токсичны. Наблюдаемое изменение биологической активности производных фторкарбоновых кислот хорошо объясняется исходя из теории ...-окисления жирных кислот в организме. Оказалось, что если n - нечетное число, то в организме образуется высокотоксичная фторуксусная кислота, а при четном значении процесс окисления идет до нетоксичной ...-фторпропионовой кислоты. Причем, если увеличить число n, т.е. количество метиленовых групп в углеводородной цепочке, то токсичность постепенно возрастает до n=5, а затем уменьшается.
В противоположность элементарным галоидам элементарная сера не обладает биологической активностью. Но если атом серы ввести, например, в молекулу углеводорода, т.е. превратить его в меркаптосоединение, то оно станет токсичным. Так, сила наркотического действия серопроизводного гексана в 25 раз выше исходного вещества, а серопроизводного октана - в 350 раз. Существует мнение, что такого рода модификация молекул органических веществ облегчает взаимодействие и увеличивает прочность их связи с белковой частью клеточных мембран, что, по современным представлениям, лежит в основе наркотического действия этого класса соединений.
Существенную роль в формировании биологической активности серосоединения играет валентность входящего в него атома серы. Увеличение электроположительной валентности серы от 2 до 6 чаще всего снижает токсичность вещества. При этом параллельно снижается растворимость вещества в липидах и, значит, способность проникать вглубь клетки. Но когда двухвалентная сера входит в состав тиоловых групп, то вещества, их содержащие, приобретают свойства противоядия и радиозащитных средств (цистамин, ...-аминоэтилизотиуронат и др.).
Что касается неорганических соединений, то их токсичность зависит как от порядковых номеров соответствующих химических элементов (катионов) в периодической системе, так и от химического состава анионов. Так, практически нетоксичные катионы (Na+, K+, Cs+, Sr2+) характеризуются сильным отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом, тогда как наиболее токсичными являются катионы металлов с положительным нормальным потенциалом (Сu2+, Hg2+, Be2+, Cd2+). Среди анионов наибольшей токсичностью обладают NO2-, F-, AsO43-, CN-, AsO2-, но в некоторых солях (ртути, свинца и др.) анионы не играют существенной роли для степени токсичности. Изучение токсичности анионов, проведенное в опытах на мышах посредством внутрибрюшинного введения натриевых солей, показало, что, например, показатель DL50 для AsO2- в 2300 раз меньше, чем для SO42-, а для CN- в 830 раз меньше, чем для NO3-.
Другим физико-химическим фактором, определяющим токсичность неорганических соединений, является растворимость их в воде и в липидах: чем выше растворимость, тем интенсивнее резорбция вещества в пищеварительном тракте. И наоборот, вещества, не обладающие такими свойствами (ВаSO4, Bi(NO3)2), при пероральном приеме выводятся из организма в неизменном виде. В этой связи, с целью скорейшего обеспечения желаемого эффекта многих лекарственных препаратов, они применяются в виде соединений с соляной, серной, азотной, уксусной кислотами, что обеспечивает хорошую их растворимость.
Необходимым условием токсичности неорганических соединений является также их способность к ионизации, поскольку токсическое действие по отношению к выполняющей роль мишени биоструктуре определяется катионами и анионами.
Очень часто биологическая активность (токсичность) вещества определяется наличием в его молекулах тех или иных функциональных групп (радикалов). Например, уже простое введение нитрогрупп (-NO2) в органическое соединение обычно придает ему токсические свойства.
Оксидная (=N-OH) группа, введенная в молекулу органического соединения, делает это соединение способным вызывать появление на коже волдырей и одновременно - раздражение слизистых оболочек и слезотечение. Это имеет место, к примеру, в случае фосгеноксима (ССl2N-OH).
Таким образом, характерные свойства токсичных веществ определяются очень часто химическими особенностями отдельных группировок и атомов. В то же время основные в структурном отношении части молекул могут оказаться биологически (токсически) инертными.
Все темы данного раздела:
В В Е Д Е Н И Е
Любой вид человеческой деятельности прямо или косвенно связан с влиянием на организм химических веществ, количество которых составляет десятки тысяч и продолжает непрерывно расти. В числе таких хим
И ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ
Современная химическая промышленность создает колоссальное количество новых химических соединений, которые постоянно внедряются в различные сферы производства и быта. В промышленно развитых странах
Токсические вещества в воздухе
Определенную степень профилактики химической опасности можно обеспечить рядом запретительных и ограничительных мероприятий, касающихся употребления воды и пищи. Но в отношении ингаляционного пути в
Токсические вещества в воде
Основным источником химического загрязнения гидросферы являются промышленные и бытовые сточные воды, представляющие собой сложные гетерогенные смеси минеральных и органических веществ в растворенно
Токсические вещества в продуктах питания
Загрязнение продуктов питания происходит через воздух, воду и почву. Например, используемые в пищу растения, выращенные на почвах с содержанием химических удобрений и пестицидов, становятся источни
ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ТОКСИКОЛОГИИ
Токсикология (от греческих toxicon – яд и logos – учение) – это наука, изучающая взаимодействие организма и яда. В роли яда может оказаться практически любое химическое соединение, попавшее в колич
Основные параметры токсикометрии
Основными показателями токсичности ядов являютя DL50, DL100, CL50, CL100, ПДК, ОБУВ.
DL50, DL100 - это среднесмертельная (
Острые отравления
Острым профессиональным отравлением называется заболевание, возникающее после однократного воздействия вредного вещества на работающего. Острые отравления могут иметь место в случае аварий, значите
Хронические отравления
Хроническим отравлением называется заболевание, развивающееся после систематического длительного воздействия малых концентраций или доз вредного вещества, то есть доз, которые при однократном посту
Воздействии токсических веществ
Для каждого яда есть граница эффективных концентраций и доз, ниже которой вредного действия при обычной производственной работе не наступает. Такие безопасные, или предельно допустимые концентрации
Воздействиях вредных веществ
На производстве, как правило, в течение всего рабочего дня не бывает постоянных концентраций вещества. Они либо постепенно увеличиваются, либо оказываются резко колеблющимися. В случае обслуживания
РАЗВИТИИ ТОКСИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА
Вопрос о соотношении специфического и неспецифического действия ядов до сих пор остается открытым, так как единой точки зрения среди специалистов нет.
Специфическое действие - это действие
Материальная и функциональная кумуляция
Накопление массы яда в организме называют материальной кумуляцией, а накопление вызванных ядом изменений - кумуляцией функциональной.
Без функциональной кумуляции невозможно хроническое от
Свойств промышленных ядов
Традиционно количественная оценка функциональной кумуляции вредных веществ производилась по показателю гибели животных при повторных затравках. В этих случаях оцениваются результаты повторного введ
АДАПТАЦИИ И ПРИВЫКАНИЕ
Свойство живого организма приспосабливаться к меняющимся условиям среды существования путем коррекции процессов жизнедеятельности называется адаптируемостью.
Процессом адаптации обозначает
Интоксикации
Реакцию организма при хроническом воздействии яда можно условно разделить на 3 фазы: фаза первичных реакций; вторая фаза привыкания; третья фаза выраженной интоксикации.
Фаза перви
МЕХАНИЗМЫ ПРИВЫКАНИЯ К ЯДАМ
Привыкание к ядам на клеточном уровне обусловлено повышением сопротивляемости клеток за счет снижения их чувствительности к конкретному действующему фактору, или за счет повышения способности клето
Комплексном воздействии
Привыкание к комбинированному действию различных токсичных веществ в случае одно направленности всех составляющих сходно с привыканием к одному яду. Если на организм воздействуют одновременно вещес
Привыкание к ядам специфического действия
Привыкание к ядам специфического действия основано на ослаблении влияния ядов на структуры, имеющие сродство к данному яду.
Известно, что защитно-приспособительные механизмы животных и чел
О механизмах толерантности
Одним из наиболее сложных проявлений адаптации следует считать толерантность. Толерантность - это устойчивость (терпимость, переносимость) организма к воздействиям (часто повторным) химических веще
ГОМЕОСТАЗ И ХИМИЧЕСКАЯ ПАТОЛОГИЯ
В результате взаимодействия токсических веществ с живыми системами может произойти нарушение равновесия организма с внутренней средой, т.е. нарушение гомеостаза. Таким образом, понятие “гомеостаз”
О ТЕОРИИ РЕЦЕПТОРОВ КАК МЕСТЕ РЕАЛИЗАЦИИ ТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ЯДА
Представление о рецепторе как месте конкретной реализации токсического действия яда до настоящего времени остается не до конца выясненным, хотя идея эта была сформулирована Джоном Ленгли более 100
Яда с биологиЧеским объектом
Выделяют 4 стадии взаимодействия яда с биологическим объектом: поступление яда в организм; распределение между органами и тканями; биотрансформация (метаболизм) токсических веществ; выведение яда и
Дыхательные пути
Всасывание токсических веществ через дыхательную систему является наиболее быстрым путем поступления токсикантов в организм. Это объясняется большой поверхностью легочных клеток альвеол и непрерывн
Желудочно-кишечного тракта
Желудочно-кишечный тракт является одним из важнейших путей проникновения в организм чужеродных соединений.
Часть ядовитых веществ может всасываться в кровь уже из полости рта благодаря про
Всасывание токсических веществ через кожу
Одним из возможных путей проникновения ядов в организм является кожа. Особенности строения кожи обеспечивают возможность быстрого проникновения жирорастворимых соединений через эпидермис - липопрот
Транспорт токсических веществ
Токсические вещества, независимо от пути их поступления в организм, далее попадают в кровь и лимфу. С током крови они переносятся в межклеточную жидкость, а затем в клетки. При этом различные ядови
Веществ в организме
Распределение химического вещества в организме определяется его относительной концентрацией в плазме крови, скоростью кровотока через различные органы и ткани, скоростью, с которой вещество проника
Превращение токсических веществ в организме
Большая часть ядов, попадая в организм, претерпевает в нем те или иные изменения. В зависимости от вида вещества его превращения могут быть более или менее глубокими и затрагивать все поступившие в
Выведение токсических веществ из организма
Пути и механизмы выделения многочисленных ядовитых соединений различны. Токсические соединения и их метаболиты выделяются через легкие, почки, желудочно-кишечный тракт, кожу; часто они экскретируют
И ВОЗНИКАЮЩИМ ЭФФЕКТОМ
Известно, что чем больше доза или концентрация воздействующего на организм вредного вещества, тем, при прочих равных условиях, больший эффект эта доза вызывает.
Однако для развития эффекта
НА ДЕЙСТВИЕ ЯДОВ
Температура.Токсический эффект большинства ядов в различных температурных условиях проявляется по-разному. Эффект может усиливаться как при повышении, так и при понижении температу
ДЕЙСТВИЕМ
Известный русский токсиколог Е.П.Пеликан в середине прошлого века писал: “Действие ядов определяется их химическим составом или свойством, числом и расположением частиц, их образующих; поэтому веще
Их структурной сложностью
Сопоставление эффективности биологического действия большого количества принадлежащих к разным классам химических соединений с их молекулярной массой позволило установить закономерность, получившую
По чувствительности к ядам
В настоящее время общепризнанным является факт о различной видовой чувствительности животных к ядам. Например, при введении ацетофоса в DL50 активность фермента холинэстеразы через один
Зависимость токсического эффекта от пола
Вопрос о влиянии половых особенностей организма на проявление токсического эффекта до сих пор остается дискуссионным. В исследованиях одних авторов более чувствительными к яду являются самки, у дру
Возраст и токсический эффект
Сведения о влиянии возраста на проявление токсического эффекта при воздействии на организм различных ядов являются противоречивыми, т.е. одни яды оказываются более токсичными по отношению к молодым
Ферментные системы
Механизм токсического действия большой группы ядов обусловлен преимущественно воздействием их на ферментные системы организма. Известно, что большинство обменных процессов в клетке осуществляется с
ТИОЛОВЫЕ ЯДЫ, МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ
Важнейшими тиоловыми (“металлическими”) ядами являются соединения бария, висмута, кадмия, меди, ртути, свинца, хрома, цинка, серебра, таллия и некоторых других. К этой группе относят также соединен
Сульфгидрильные группы биомолекул
РТУТЬ. В чистом виде ртуть применяется в производстве некоторых медицинских и других препаратов, взрывчатых веществ (гремучая ртуть), ядохимикатов (гранозан), а также для заполнения термометров, ба
Химизм действия тиоловых ядов
Каков же общий механизм взаимодействия ядов с сульфгидрильными соединениями? Прежде всего надо отметить, что в результате реакции ионов металлов с SH-группами образуются слабо диссоциирующие и, как
Строение печени
В поддержании и регуляции гомеостаза значительная роль принадлежит печени. Это самый крупный из внутренних органов, участвующих в гомеостазе. Она контролирует многие обменные процессы, играющие важ
Функции печени
Печень выполняет несколько сотен функций, включающих тысячи различных химических реакций. Все эти функции связаны с положением печени в кровеносной системе и с тем огромным объемом крови, который п
СОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ НА ОРГАНИЗМ И ПУТИ БИОТРАНСФОРМАЦИИ ЭТАНОЛА
Угрожающая тенденция к росту потребления алкогольных напитков и, как следствие, увеличение числа больных алкоголизмом наблюдаются во многих странах. За последние 20-30 лет потребление алкоголя в ми
Алкоголь в организме: пути биотрансформации
Алкоголь (этанол, этиловый спирт, винный спирт) относится к первичным спиртам (СН3-СН2-ОН) и содержится не только в спиртных напитках, но в пределах долей процента обнаружен в
Метиловый спирт как высокотоксичный яд
Метиловый спирт широко применяется в качестве одного из исходных продуктов производства пластмасс, искусственной кожи, стекла, фотопленки, при синтезе ряда биопрепаратов и лекарств, а также как орг
ФУНКЦИИ КРОВИ У МЛЕКОПИТАЮЩИХ
Кровь состоит из клеток, взвешенных в жидкой среде, называемой плазмой. Клетки составляют около 45%, а плазма - 55% общего объема крови. Плазма состоит на 90% из воды и на 10% из растворенных и взв
Компоненты плазмы крови и их функции
Компонент
Функция
Компоненты,
постоянной
присутствующие в
концентрации
1. Вода
ГЕМОЛИЗА
Гемолитические яды - это яды, оказывающие прямое действие на гемоглобин и эритроциты, а также вызывающие ферментативные нарушения. Все гемолитические яды условно делят на:
1) вещест
НЕЙРОНЫ, СИНАПСЫ, МЕДИАТОРЫ
Для упорядоченного и эффективного функционирования сложного многоклеточного организма необходима согласованная деятельность его разных частей, а следовательно, необходимы механизмы, контролирующие
Нейроны
Нервная система построена из отдельных клеток - нейронов. Диаметр среднего нейрона составляет несколько менее 0,1 мм. В нейроне различают три части: тело клетки, длинный аксон,
Синапсы
Нервная система состоит из нейронов, но действует как единая система проводящих путей, т.е. между нейронами существуют функциональные связи. Межнейронные соединения называются синапсами - эт
Медиаторы нервной системы
Основные медиаторы нервной системы - ацетилхолин и норадреналин, хотя существуют и другие. Нейроны, высвобождающие ацетилхолин, называют холинэргическими, а норадреналин - адренэргиче
СОЕДИНЕНИЙ
Ядохимикаты, применяемые в сельском хозяйстве, принадлежат к различным классам химических соединений. Все они объединены под общим названием “пестициды”. Пестициды - это химические ве
Естественные и искусственные радионуклиды
Естественными радиоактивными веществами принято считать такие радиоактивные вещества, которые образовались и постоянно вновь образуются без участия человека. Это, прежде всего, долгоживущие,
Поступление радиоактивных веществ в организм
Важнейшими оценочными критериями опасности радиоактивных веществ являются величина их всасывания, скорость выведения из организма и кратность накопления в том или ином органе или ткани.
Распределение радионуклидов в организме
Существует ряд факторов, влияющих на распределение радионуклидов в организме: скорость всасывания радиоизотопа в организм, путь поступления его, рН среды, где находится радиоизотоп, и т.д.
РАДИАЦИОННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ
В реальных условиях в окружающей среде на человека действует сложный комплекс разнообразных факторов физической, химической и биологической природы, которые могут сочетаться с ионизирующим излучени
Яды, вызывающие гемическую гипоксию
Оксид углерода. СО относится к числу наиболее распространенных промышленных и бытовых ядов. Образуясь в процессе неполного сгорания углеродсодержащих материалов, этот газ является причиной о
ОТДАЛЕННЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ СОЧЕТАННОГО ДЕЙСТВИЯ ФАКТОРОВ ЛУЧЕВОЙ И НЕЛУЧЕВОЙ ПРИРОДЫ
Знание отдаленных эффектов при совместных поражениях факторами лучевой и нелучевой природы позволяет оценить как значение каждого из факторов в патогенезе, так и их суммарный эффект.
В раб
ВЕЩЕСТВ
Радионуклиды обладают различной биологической эффективностью. По своему биологическому действию радиоактивные вещества различаются между собой в зависимости от вида, энергии излучения, периода полу
РАДИОТОКСИНЫ
При действии ионизирующих излучений на биосреды, органеллы, клетки, ткани и целые организмы в них образуется группа веществ с большой биологической активностью, объединяемых под общим названием “
МИКРООРГАНИЗМОВ-Деструкторов
Загрязнение окружающей среды происходит в результате выброса разнообразных ксенобиотиков, многие из которых плохо подвержены деструкции или биотрансформации во внешней среде. Эти вещества накаплива
Новости и инфо для студентов