ТИОЛОВЫЕ ЯДЫ, МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ - раздел Электроника, ОСНОВЫ ТОКСИКОЛОГИИ Важнейшими Тиоловыми (“Металлическими”) Ядами Являются Соединения Бария, Висм...
Важнейшими тиоловыми (“металлическими”) ядами являются соединения бария, висмута, кадмия, меди, ртути, свинца, хрома, цинка, серебра, таллия и некоторых других. К этой группе относят также соединения мышьяка и сурьмы.
Ряд элементов (кобальт, калий, натрий, кальций) в незначительных количествах находятся в тканях организма как нормальная их составная часть (микроэлементы), но при повышении содержания их в крови и тканях они вызывают отравления.
Токсичность “металлических” ядов объясняется связыванием их с соответствующими функциональными группами белковых и других жизненно важных соединений в организме. В результате связывания катионов металлов белками и другими веществами нарушается нормальное функционирование клеток и тканей и развивается патологический процесс.
Причину отравлений соединениями тяжелых металлов долгое время объясняли лишь образованием в организме так называемых альбуминатов (комплекс металлов с белком альбумином). Сейчас доказано связывание ионов металлов не только с альбумином, но и с аминокислотами, пептидами и другими веществами. Прочность образующихся комплексов зависит от природы металлов, наличия соответствующих функциональных групп в молекулах веществ, связывающихся с металлами, природы связи.
Связывание с аминокислотами. Аминокислоты - структурные элементы, из которых построены белки и которые определяют многие важные свойства этих белков. В состав белков входит 20 аминокислот. Все аминокислоты, кроме пролина, входящие в состав белков, содержат свободную карбоксильную группу и свободную незамещенную аминогруппу у a-углеродного атома:
NH2
½
R ¾ C ¾ COOH.
½
H
Способность ионов металлов взаимодействовать с аминокислотами зависит от наличия в их составе определенных атомов и функциональных групп. С ионами металлов могут взаимодействовать концевые амино- и карбоксильные группы. Участвовать в образовании связи металл - аминокислота могут и боковые функциональные группы (R). К числу боковых функциональных групп относятся, например спиртовые группы в молекулах серина и треонина, фенильная группа в тирозине, дисульфидная в цистине, вторая карбоксильная группа в аспарагиновой кислоте. В зависимости от наличия функциональных групп в молекулах аминокислот, а также в зависимости от природы и химических свойств металлов при взаимодействии между ними могут образоваться связи различной прочности.
Аминокислоты являются амфотерными соединениями. В кислой среде они диссоциируют как основания, а в щелочной - как кислоты:
| NH3+
½
R ¾ C ¾ COOН
½
H
|
®
¬
| NH2
½
R ¾ C ¾ COO-.
½
H
|
При взаимодействии катионов металлов с аминогруппой аминокислот между катионом металла и азотом аминогруппы (азот имеет неподеленную пару электронов) образуется ковалентная связь (координационная). При взаимодействии катионов металлов с карбоксильной группой, а точнее, с кислородом карбоксильной группы, могут образовываться как ионные, так и ковалентные связи.
Ионные связи образуются при взаимодействии отрицательно заряженных атомов кислорода в карбоксильных группах с катионами щелочных металлов, а с катионами тяжелых металлов - ковалентные связи.
Катионы металлов, являющиеся комплексообразователями, с аминокислотами образовывают внутрикомплексные соединения (хелаты). Катионы металлов также могут связываться с боковыми реакционно-способными функциональными группами -SH, -NH2, -COOH аминокислот с образованием внутрикомплексных соединений. Например
NH2 NН––––Me
½ ½ ½
- CH2 - C - COOH + Me2+ ® - CH2 - C - COO + H+.
½ ½
H H
Cвязывание с пептидами. Пептиды - белки, содержание несколько остатков аминокислот, которые связаны между собой пептидными (амидными) связями (-NH-CO-). Приставки ди, три, тетра соответствуют числу остатков аминокислот. Пептиды, включающие 20 и более остатков аминокислот, - полипептиды. Ди- и три- пептиды могут связывать катионы металлов за счет образования связей с концевыми карбоксильными и аминными группами. Пептиды большие (10 и более остатков аминокислот) связываются с катионами металлов за счет образования связей с боковыми функциональными группами.
Полипептиды, молекулярная масса которых от 5000 до нескольких миллионов дальтон, называются белками. Белки составляют до 75% сухой массы клеток.
Говоря о связывании металлов аминокислотами, пептидами и белками, следует указать, что металлы могут связываться в организме и с другими соединениями, играющими важную роль в клетках (витамины, нуклеиновые кислоты и т.д.). С этими соединениями металлы также образуют прочную ковалентную связь.
На производстве и в быту человек довольно часто сталкивается с тиоловыми ("металлическими") ядами - ртутью, свинцом, мышьяком, кадмием, сурьмой и др. (некоторые из этих элементов входят в состав лекарственных препаратов). Всех их объединяет избирательная способность вступать в химическое взаимодействие (наряду с аминогруппой, гидроксильной и карбоксильной группами ) с сульфгидрильными (-SH), или тиоловыми ( отсюда и название ), группами различных макромолекул организма, в первую очередь - ферментных и других белковых структур, а также серосодержащих аминокислот (цистеин). Сульфгидрильная аминокислота цистеин обеспечивает посредством образования дисульфидных мостиков прочную пространственную конформацию (третичную структуру) белкам, и поэтому ей принадлежит исключительная роль в осуществлении ферментативных биохимических процессов и поддержании жизнедеятельности клеток и организма. В настоящее время известно более 100 ферментов, активность которых может тормозиться при блокировании в их молекулах SH-групп. С молекулами, содержащими сульфгидрильные группы, связано проведение нервного импульса, тканевое (клеточное) дыхание, мышечное сокращение, проницаемость клеточных мембран и другие важнейшие функции. Именно по этой причине за счет избирательного сродства ядовитых соединений к SH-группам происходит блокирование (нарушение) течения ряда биохимических процессов, что и лежит в основе развития соответствующих тяжелых отравлений.
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
Состав вещества химических группировок и атомов
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 химиче
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
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