Юрин - Основы ксенобиологии - 2001 (947302), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Если молекула должна проникнуть в клетку, то необходимо ввести липофильные группы. Для этой цели используют атомы углерода, галогенов, водорода и серы, а атомы азота и кислорода придают молекулам гидрофильные свойства. Контроль можно проводить по величине коэффициентов распределения в системе масло — вода. Очень небольшие изменения в химической структуре молекулы ксенобиотиков могут вызывать значительные сдвиги в величинах коэффициентов распределения. Увеличить способность вещества проникать в клетки можно не только повышая коэффициент распределения, но и используя лиганды, сходные с природными субстратами, например аминокислоты, углеводороды и т.
д. 160 Современные проблемы поиска хелатирующих средств связаны, с одной стороны, с вопросами детоксикации и обезвреживания тканей, поврежденных химически токсичными или радиоактивными металлами, и, с другой, необходимостью предупреждения хелатообразования, как, например, в случае кариеса зубов„преждевременного старения изза потерь кальция из костной ткани и т. д. сн ! СНз Аа СНа Ясов!апора1а Ьгечсаи11а АагОз 161 7.4. Биотрансформация Рассмотрим примеры некоторых известных в настоящее время реакций биотрансформации неорганических ксенобиотиков.
Репкции восстановления атомов с переменной валентностью. Трансформация арсенатов Ая~' в арсениты с Ая~, селенатов с Яе в селеннты Бе~, хлоратов С1~ в хлориты С1~. При трансформациях этого типа токсичность вещества нередко возрастает. Реакции лет илирования. Недавно было доказано, что микроорганизмы могут использовать реакции метилирования для превращения металлов в металлорганнческие соединения. Особое значение имеет способность некоторых микроорганизмов превращать ионы ртути в метил- и диметилртуть: Нй~'+ донор метильной группы -+ СНЗ вЂ” Ня', Снз — Ня + донор метильнои группы -+ СН~ — На — СНа. Организмы, способные осуществлять эти реакции, в своих обычных метаболических процессах используют трансметилирование, образуя такие соединения, как метан; в этих системах могут реагировать также и металлы.
В этой связи повьппается опасность отравления живых организмов. В отличие от металлической ртути метилртуть почти полностью поглощается организмом и лишь незначительная часть выводится из него. Метилртуть распределяется во всех тканях, тогда как неорганическая ртуть накапливается главным образом в печени и почках. Кофактором, принимающим участие в переносе метильной группы к иону ртути, является метилкорринонд — вещество, содержащее витамин Всь Неорганическое соединение мышьяка трансформируется с образованием триметилированного производного: На основании представлений об условиях протекания процесса метилировання была предпринята попытка оценить способность других металлов участвовать в этой реакции. Считают, что олово„палладий, золото, серебро и таллий также могут метилироваться, тогда как свинец, кадмий и цинк не способны вступать в эту реакцию.
Такой вывод обусловлен тем, что алкины свинца, кадмия и цинка в водных растворах неустойчивы, а также тем, что витамин Вг2 не переносит метильные группы к этим элементам. Очевидно, что способность металлов учасгвовать в метаболнческих процессах и превращаться в металл- органические соединения должна учитываться в оценке нх потенциальной значимости для окружающей среды. Реакции коньюгации. Неорганический цианид обезвреживается в живых организмах конъюгацией с серой, в результате которой образуется тиоцианит: ББОз' + СИ -~ ЯОзг + Процесс катализирует роданаза. Фермент находится в митохондриях печени различных видов животных и растений.
Донорами серы служат тиосульфаты, тиосульфонаты, полнсульфнды. Белки с низкой молекулярной массой и высоким содержанием цистенна (металлотнонины) связывают ионы тяжелых металлов. Наиболее изучено связывание имн кадмия, хотя онн могуг связывать и лр. металлы. Путь биотрансформации сернистого газа фОз). Довольно подробно изучен в растениях. Первая стадия — окисление в сульфиты (ЯОз2) и сульфаты (ЯО42 ) происходит в клеточной стенке при участии пероксидазы, затем происходит включению в фотосинтетнческий метаболизм серы (рис. 7.4). Аденозин~юсфосульфат (АФЯ) — первый продукт в реакции взаимодействия БО4 с АТФ. Активированный сульфат (фосфо-АФБ) связывается с серосодержащим переносчиком белковой природы (СЯ) н образуется комплекс С-БОз, который восстанавливается до сульфида (СБ-ЯН) при участии света через ферродоксин (го, го ).
При переносе на о-ацетилсерин (АБ) образуется цистенн и метионик В случае высокого содержания сульфаты аккумулируются в виде глутатиона. Если восстанавливающая сила превышает имеющиеся в наличии источники углерода, сера, соединяясь с водородом, образует дисульфид (НзЯ), который теряется в результате газового обмена.
Тем не менее эффективность реакций детоксикации ограничена. При продолжительном поглощении ЯО2 и увеличении кислотности буферная способность цнтоплазмы становится недостаточной, уровень сульфитов в хлоропластах увеличивается, и ЯО2 занимает места Рнс. 7.4. Бнотрансформання серннсгого газа растенняин.
Пояснения а тексте связывания СОз на рибулозодифосфаткарбоксилазе. В результате этого происходит ингибирование вторичных процессов фотосинтеза и разрушение третичной структуры ферментов. Таким образом, как мы уже упоминали„наши познания в процессах метаболического превращения неорганических ксенобиотиков по сравнению с органическими соединениями весьма ограничены; основные причины были указаны в процессе изложения.
Однако в связи с нарастающим техногенным прессом (радиоактивное загрязнение — при распаде урана образуются рутений, церий, плутоний, америций и др.) необходимо углубление наших знаний в области биотрансформацни неорганических ксенобиотиков. Глава 8. БИОАККУМУЛИРОВАНИЕ КСЕНОБИОТИКОВ Организмы, обитающие в окружающей среде, содержащей относительно низкую концентрацию какого-либо вещества, могут накапливать его в своих тканях до концентраций, на несколько порядков больших, чем в среде обитания. Способность накапливать различные элементы даже при очень низком содержании их в среде известна давно. Зто явление обычно называется аккумулированием вещества организмом (кумулятивный эффект). Способность организмов к накоплению веществ характеризуется таким параметром, как коэффициент накопления. содержание (концентрацня) вещества в организме Х— содержание (концентрацня) в окружающей среде С явлением значительной аккумуляции ксенобиотиков в организме специалисты столкнулись при изучении накопления пестицидов, в частности хлорированных углеводородов.
В одной из экосистем оз. Мичиган (США) было обнаружено явление биоконцентрации ДДТ в следующем ряду: 0,014 мг/кг (при расчете на сырую массу) — в донном иле; 0,41 мг/кг — в ракообразных, питающихся на дне; 3 — б мг/кг — в рыбах (бельдюговые, язь, елец); 24 000 мгlкг — в жировой ткани чаек, питающихся рыбой. В больших количествах идет накопление организмами ПХБ. Обладая низкой скоростью разложения в окружающей среде (период полураспада около 5 лет), ПХБ поступают в пищевые цепи и в значительных количествах аккумулируются в живых организмах. Например, в угрях, выловленных из воды с содержанием полихлорбифенила О,! мкг/л, концентрация этого вещества составила 7,9 мг/кг, т. е. коэффициент накопления ПХБ был равен 80 000.
Включение ПХБ в трофические цепи типа: водоросли (планктон)— ракообразные — рыбы — человек может привести к поступлению в организм человека с продуктами питания до больших количеств этих токсикантов. Поступление ПХБ с материнским молоком в организм ребенка может достигагь 3 мкг/кг массы в сутки. Велика накопительная способность и у растений, особенно водных. Наиболее известный и яркий пример — это накопление йода водорослью ламинарией. Содержание йода в ламинарии достигает 0,3 0'0 при концентрации его в морской воде 0,000! '~0. Еще в первой половине нашего столетия большие количества йода добывались из золы лами- 1б4 нарии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
