Механизмы токсического повреждения систем энергообеспечения клетки. Биологические последствия действия токсикантов на мембраны. Повреждение процессов синтеза белка и клеточного деления. Биологические последствия действия токсикантов на нуклеиновый обмен.
Аннотация к работе
Как происходит нарушение энергетического обмена в клетках организма под действием токсикантов В основе токсического действия веществ лежит повреждение клеток, сопровождающееся их функциональными, либо структурно-функциональными изменения. Разнообразие формирующихся при этом эффектов со стороны целостного организма обусловлено сложностью организации клеток, многообразием клеточных форм, составляющих организм. Сформировавшиеся в процессе эволюции особенности структуры и функции отдельных клеточных типов, формирующих различные органы и ткани, настолько существенны, что чувствительность различных клеток к токсикантам может отличаться в тысячи раз.Мышьяк, ртуть, их органические и неорганические соединения, другие тяжелые металлы, иодацетат и проч., могут взаимодействовать с сульфгидрильными группами целого ряда энзимов гликолиза и цикла трикарбоновых кислот и подавлять их активность (сульфгидрильные яды). Так, некоторые фторированные спирты и фторкарбоновые кислоты (ингибиторы ферментов цикла ТК), являются чрезвычайно токсичными соединениями, вызывающими смертельное отравление в дозах нескольких миллиграмм на килограмм массы. Токсиканты, блокирующие элементы цепи дыхательных ферментов (цианиды, сульфиды), могут в течение нескольких минут привести организм к гибели. Это вещество примерно в 1800 раз активнее 2,4-ДНФ и уже в концентрации 0,2 моль на 1 моль цитохрома вызывает максимальное разобщение. in vitro "разобщители" стимулируют скорость потребления кислорода митохондриями и индуцируют активность АТФАЗЫ. in vivo в результате их действия значительно активируются процесс клеточного дыхания, однако содержание АТФ в клетках при этом снижается. Образующаяся в ходе окисления субстратов энергия рассеивается в форме тепла, температура тела отравленного резко повышается, учащается дыхание, появляются тошнота, обильное выделение пота, развивается острая сердечная недостаточность, кома.Вещества, действующие на клеточные мембраны, как правило, изменяют следующие их параметры: 1. Проницаемость. Изменяется поступление субстратов в клетки и отток продуктов метаболизма. Действие проявляется изменением интенсивности обмена веществ в клетке, нарушением электрических свойств мембран.Деление, рост, дифференциация клеток, их мутация и малигнизация - процессы, неразрывно связанные с обменом нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) и синтезом белка. Эти процессы чрезвычайно сложны и включают множество этапов. Действие веществ, нарушающих нуклеиновый обмен и белковый синтез, в этой связи, весьма разнообразно (таблица 3). Подавляющее большинство механизмов токсического повреждения изучено в опытах in vitro на изолированных быстро размножающихся клетках, а порой даже на прокариотах.Токсикологическое значение веществ, вмешивающихся в процесс синтеза белка и клеточное деление, обусловлено их цитостатическим, иммуносупрессорным, мутагенным, тератогенным и канцерогенным действием (см. соответствующие разделы). Повреждающее действие химических веществ на ДНК называется генотоксическим. Высокие дозы вызывают цитостатический эффект (гибель пула делящихся клеток), более низкие - канцерогенное, тератогенное, мутагенное действие. В основе канцерогенного, тератогенного, мутагенного действия лежат по сути общие механизмы, однако превращение конкретного вещества в канцероген, тератоген, мутаген зависит от целого ряда условий (таблица 5). Условия воздействия генотоксиканта, определяющие форму развития токсического процесса: канцерогенеза, мутагенеза, тератогенезаСанитарный режим водных объектов в зонах влияния выбросов сточных вод определяется интенсивностью процессов естественного самоочищения, в ходе которых происходит потребление кислорода, развитие и отмирание сапрофитной и патогенной микрофлоры, трансформация и минерализация органических соединений. В общем виде процесс биохимического потребления кислорода происходит в 2 стадии: первая - окисление нестойких органических соединений - развивается довольно быстро и носит экспоненциальный характер; вторая - окисление стойких органических веществ - протекает в природных водах медленнее и, как правило, линейно. Интенсификация второй стадии потребления кислорода в скляночном опыте означает наступление активации окисления азотсодержащих веществ или адаптации микрофлоры к ассимиляции изучаемого вещества. Выбор концентраций для опыта проводят по данным о растворимости и стабильности вещества, величине химического потребления кислорода в расчете на 1 мг вещества. В качестве разводящей воды используется дехлорированная водопроводная вода, свободная от веществ, оказывающих влияние на процессы БПК.
План
Содержание
1. Как происходит нарушение энергетического обмена в клетках организма под действием токсикантов
1.1 Механизмы токсического повреждения систем энергообеспечения клетки
1.2 Биологические последствия действия токсикантов на мембраны
1.3 Повреждение процессов синтеза белка и клеточного деления
1.4 Биологические последствия действия токсикантов на нуклеиновый обмен и синтез белка
2. Экспериментальное установление пороговых концентраций вредных веществ на процессы самоочищения водоемов