Характеристика шляхів та етапів біодеградації забрудн. Речовин

Оскільки багато із стійких токсичних речовин є напівлеткими, то вони можуть переноситися в атмосфері або в газовій формі, або у вигляді твердих частинок. Унаслідок властивого їм низького тиску пари, стійкі органічні забруднювачі мають тенденцію розподілятися головним чином в таких середовищах, що містять органічний вуглець, як ґрунт, опади, біота або аерозолі. Проте їхня леткість часто є досить високою, і тому відбувається їхнє перенесення на великі відстані способом, який названо "ефектом сарани". Це означає, що хімічна речовина, яка захоплена певною органічною фазою, перебуває в ній і не руйнується; потім ця речовина знову викидається до атмосфери, транспортується в ній на невелику відстань і знову захоплюється іншою фазою. Такий процес продовжується до того часу, поки не відбудеться руйнування хімічної речовини. Цей "ефект сарани" дає змогу стійким хімічним речовинам із низьким тиском пари переноситися на великі відстані в місцевості, де їх ніколи не використовували.

Рис. 12.1. Приклад процесів переміщення сполук у навколишньому середовищі

На рис. 12.2 схематично показано, які біологічні процеси визначають долю хімічного продукту в навколишньому середовищі.

Рис. 12.3. Схема процесів переносу речовин в екосфері і поблизу неї

Отже, оцінка основних шляхів перенесення забруднюючих речовин дає змогу зробити деякі загальні висновки [41]:

• У появі стійких органічних забруднювачів важливу роль відіграє транскордонне перенесення.

• Атмосферні процеси перенесення є важливими механізмами розповсюдження стійких органічних забруднювачів як у водних, так і в наземних екосистемах.

• Факти перенесення на великі відстані в Європі досліджено за допомогою вимірювань і моделей.

• Для оцінки стійких токсичних речовин в європейському регіоні використовується комплексний метод, який об'єднує моніторинг і моделювання.

Рис. 12.4. Схема моделі переносу забруднювачів (MSCE-POP) [41]

Токсифікація полютантів??????

Метаболизм ксенобиотиков

Существует три основных механизма регуляции метаболизма: изменение активности ферментов, изменение количества фермента в клетке, изменение проницаемости мембран.

Изменение активности ферментов – самый распространенный способ регуляции метаболизма. Регуляции подвержены «ключевые» ферменты, которые определяют скорость всего полиферментного процесса. Как правило, такие ферменты состоят из субъединиц – олигомерны. Изменение количества фермента в клетке осуществляется путем индукции или репрессии генов, а также его протеолитической деградации в клетке. Ферменты, которые присутствуют в клетке в относительно постоянном количестве, называются конституитивными. Ферменты, количество которых резко изменяется в зависимости от метаболической ситуации, называются адаптивными или индуцибельными. Индуцибельные ферменты и их изоформы чувствительны к протеолизу.

Изменение проницаемости мембран, или точнее – изменение целого комплекса функций мембран (изменение скоростей потоков метаболитов, газов в клетку и из клетки; компартментализация метаболических процессов, изменение электрохимического потенциала, передача нервных импульсов; функционирование рецепторов и др.). Эти три основных механизма лежат в основе действия гормонов.

Метаболизм ксенобиотиков – это прижизненная функция химической защиты организма.

Ксенобиотики в норме отсутствуют в организме человека или находятся в следовых количествах. Они могут быть синтетическими или извлеченными из других организмов (микроорганизмы и растения). Граница между биогенными препаратами и ксенобиотиками достаточно условна, поскольку конечные их эффекты реализуются на уровне молекулярных биохимических процессов и регуляции. Особенно это видно на примере лекарственных препаратов.

Все лекарственные средства делятся на природные (биогенные) и чужеродные (ксенобиотики). Природные являются естественными продуктами живых организмов и участвуют в биохимических процессах (аминокислоты, гексозы, жирные кислоты, витамины, гормоны, биорегуляторы, препараты плазмы крови и др.). В европейских странах получили распространение природные препараты 5 групп:

1) Суис-органные препараты (препараты из различных тканей, органов и клеток).

2) Нозоды – препараты, приготовленные гомеопатическим путем из органов, продуктов метаболизма, микроорганизмов (ауто- и гетеронозоды).

3) «Катализаторы», которые включают группу А – метаболиты цикла трикарбоновых кислот; группу В – убихиноны и другие компоненты цепей переноса электронов; группу С – гормоны, биогенные амины, растительные экстракты.

4) «Потенцированные аллопатические» препараты (АТФ, витамины, антибиотики и др.).

5) Сложные препараты биологического происхождения. Для этих препаратов характерна биосовместимость и они служат для целей метаболической терапии.

Для стандартизации и контроля качества ксенобиотиков-лекарств используют три группы методов:

1) физические методы – спектрофотометрия, флуоресцентный анализ, масс-спектрометрия и др.

2) Химические методы неорганического, коллоидного и органического анализа состава лекарств и их метаболитов. Эти группы физико-химических методов позволяют установить структуру вещества и лишь сделать предположение о его биологической активности.

3) Биохимические исследования с использованием субклеточных фракций, клеток, тканей, органов и организмов позволяют оценить биологическую активность лекарств. Использование биохимических методов обеспечивает стандартизацию лекарств и контроль качества на этапах производства и хранения. Широкое распространение получило использование свойства специфического взаимодействия белков в системах фермент – субстрат; лекарство – рецептор; антиген – антитело. На основе этого фундаментального свойства белков созданы специфичные и высокоточные методы радиоиммунного, иммуноферментного, хемилюминесцентного анализа, аффинной хроматографии и др.