Процессы комплексообразования в механизме токсического действия загрязняющих веществ техногенного происхождения - Автореферат

ПРОЦЕССЫ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ В МЕХАНИЗМЕ ТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ТЕХНОГЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Работа выполнена в Институте проблем химической физики РАН и Московском государственном университете им. Научный консультант: доктор биологических наук, профессор О.Ф. Защита диссертации состоится «____» _____________2009 г. в _________ часов на заседании Специализированного Совета Д 501.001.55 при Московском государственном университете им.Опасность химического загрязнения окружающей среды проявляется в прямом и опосредованном токсическом действии на живые организмы значительных количеств веществ техногенного происхождения. Накопление токсикантов в природных объектах обусловливает прогрессирующие темпы сокращения объемов и ухудшения качества ресурсов жизнеобеспечения человечества - запасов питьевой воды, промысловых организмов, почв, пригодных для сельскохозяйственного использования. Зачастую, ХСЗР отличаются высокой устойчивостью к биотрансформации, изза блокирования окислительных процессов, и характеризуются низкой способностью к разложению под действием солнечной радиации; поэтому аккумулируются в почве, воде, в живых организмах. Без понимания химических механизмов формирования токсичности невозможно создавать методы контроля состояния окружающей среды, прогнозировать возможную токсичность, отдаленные последствия применения препаратов, предотвращать возникновение вредных продуктов трансформации исходных соединений, разрабатывать эффективные и экологически безопасные способы переработки отходов промышленных и с/х-производств, стоков коммунально-бытового хозяйства. В связи с поставленной целью решались следующие задачи: Исследование механизма химического действия экотоксикантов (пестицидов, комплексов металлов, хлорорганических соединений (ХОС), в частности, хлор фенолов) на микроэлементы, нуклеотиды; мембрано-связанные металлсодержащие окисляющие ферменты; липиды мембранных структур. экологический токсикант загрязнитель разложениеВ этой главе собраны и обобщены литературные данные по воздействию техногенных токсикантов на окружающую природу. Освещена роль микроэлементов в жизнедеятельности живых организмов, с которыми, главным образом, связываются процессы комплексообразования в биологических системах.В качестве объекта исследования взяты действующие вещества восьми широко используемых пестицидов различного химического строения (гербициды: раундап, базагран, кузагард, сетоксидим, лонтрел, зенкор; фунгициды: тачигарен, тилт); хлорпроизводное фенола - 2,4,6-трихлорфенол; красители - бенгальский розовый и метиленовый голубой; соли и бидентатные комплексы лонтрела с ионами 8 металлов (Cu, Co, Mo, Mn, Mg, Fe, Zn, Ni). Состав и строение синтезированных комплексов исследовали методами элементного анализа, ЭПР, ИК и электронной спектроскопии, рентгенографии. Образование комплексов с нуклеотидами изучали флуоресцентным методом, при концентрации ЗВ от 10-8 до 10-2 М. В работе использовалась выделенная из мембранных структур клеток метанокисляющих бактерий Methylococus capsulatus (штамм М, КФ 1.6.99.25), дополнительно очищенная НАДН-оксидоредуктаза, молекулярная масса 180 КДА. Анализ влияния пестицидов и комплексов на прорастание семян, рост растений и содержание хлорофилла, проводили на однодольных (озимая пшеница «Мироновская 80») и двудольных (горох «Улановский юбилейный») растениях.Пестициды и металлы являются в настоящее время преобладающими ЗВ окружающей среды; с другой стороны - микроэлементы входят в состав клеток живых организмов. Естественно, что изучение процессов комплексообразования были начаты с исследования взаимодействия металлов и пестицидов. Комплексы получены при взаимодействии спиртового раствора лонтрела с водными растворами различных солей: хлоридами, карбонатами, сульфатами, аммиакатами. В ИК спектрах всех комплексов присутствуют полосы поглощения (п.п.) в пределах 1610-1590 см-1, соответствующие ?(С=О) координированной. Появление в спектрах комплексов новой п.п. в области 1620 см-1 указывает на существование координированной группы СОО-по типу О-М-О, т.е. на образование прочной ковалентной связи металл-кислород.Существенное отличие g-фактора от чисто спинового и форма спектра свидетельствуют о значительной примеси орбитального магнитного момента в суммарном магнитном моменте неспаренного электрона, что свидетельствует об октаэдрическом искажении кристаллического поля лигандов. Из сравнения спектров ЭПР замороженных растворов следует, что при растворении в воде все комплексы сохраняют координационное окружение центрального ядра.Такими «блоками», в частности, являются нуклеотиды, играющие одну из ключевых функций в метаболизме и репликации, выполняют энергетические и регуляторные процессы, участвуют в биосинтезе. Клетки организмов улавливают, сохраняют и передают энергию в химической форме, главным образом в виде энергии, заключенной в молекулах мононуклеотида АТФ.