Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Східноєвропейський національний університет імені Лесі Українки

Хімічний факультет

Кафедра екології та охорони навколишнього середовища

ІНДЗ на тему:

«Властивості токсиканта, що визначають його токсичність»

Виконала:

студентка 44 групи

Кух Ірина

Луцьк - 2012

Зміст

Вступ………………………………………………………………………………...3

Розділ 1. Фізичні властивості ………..………….………………………………4

2.1. Розміри молекули ………………………………………………………..4

2.2. Геометрія молекули токсиканту………………………………………...6

Розділ 2. Хімічні властивості ……………………………………...…………....9

1. Типи хімічних зв'язків, що утворюються між токсикантом і структурою-мішенню ………………………………………………….9

Розділ 3. Фізико-хімічні властивості речовини……………………………….16

Розділ 4. Стабільність в середовищі…………………………………………...20

Висновки………………………………………………………………………….21

Список використаних джерел………………………………………….......22

Вступ

Токсичність різних речовин не однакова. Оскільки вона проявляється у взаємодії ксенобіотика з біологічною системою, її величина залежить від властивостей як токсиканта, так і біосистеми, і в кінцевому підсумку визначається:

1. Здатністю речовини досягти структури-мішені, взаємодія з якою ініціює токсичний процес;

2. Характером і міцністю зв'язку, що утворився між токсикантом і структурою-мішені;

3. Значенням структури-мішені для підтримки гомеостазу в організмі.

Будову біологічних систем, особливості їх морфо-функціональної організації в значній мірі незмінні в масштабах історично осяжного часу. У цьому зв'язку, оскільки речовина володіє цілком визначеними властивостями, воно робить на організм (біологічну систему) відтворений з відомою постійністю ефект. Зміна властивостей діючого фактора (вплив іншою речовиною) буде супроводжуватися якісними або кількісними змінами розвинених ефектів. Найважливішим принципом токсикології є залежність якісних і кількісних характеристик розвитку токсичного процесу від будови діючої речовини.

Будова речовини визначає розміри молекули, її масу, розчинність, леткість, агрегатний стан при нормальних умовах і хімічну активність. Всі ці властивості впливають на токсичність речовини, разом з тим, жодне з них не є єдино значущим.

Розділ 1. Фізичні властивості

1. Розміри молекули

Розміри молекули токсиканту впливають на його біологічну активність в силу ряду таких причин:

а) зі збільшенням молекулярної маси ускладнюється процес надходження токсиканту в організм і його розподілу в органах і тканинах;

Низькомолекулярні, інертні в хімічному відношенні речовини у вигляді газу або у формі розчину, як правило, легко проникають в кров через легені, шлунково-кишковий тракт, іноді і шкіру, швидко розподіляються в тканинах, проходячи через гістогематичні бар'єри. Проте вже для низькомолекулярних сполук здатність проникати через бар'єри багато в чому визначається розчинністю. Гідрофільні молекули навіть з молекулярною масою 50 - 100 Д володіють обмеженою здатністю проникати, наприклад, через слизові оболонки.

Для високомолекулярних сполук процес проходження через бар'єрні структури, як правило, утруднений. З іншого боку ліпофільні речовини, часом, не дивлячись на великі розміри молекул, відносно легко проходять через біологічні бар'єри. Великі молекули речовин погано розчинних у воді і ліпідах (штучні та природні полімери) практично не проникають у внутрішнє середовище організму і, отже, не володіють загальнотоксичною дією.

б) зі збільшенням молекулярної маси збільшується число можливих ізомерних форм молекули токсиканту і, одночасно, зростає специфічність їх дії.

Оскільки структури організму, що вступають у взаємодію з токсикантом, в більшості випадків мають цілком певну просторову організацію, активність діючої речовини істотно залежить від його конформації. Чим більше молекула, тим виразніше виступає ця залежність. Так, низькомолекулярні граничні вуглеводні і деякі їх похідні діють практично неспецифічно, причому, як на одноклітинні, так і на складно організовані багатоклітинні організми. Малі розміри цих молекул обумовлюють обмежену кількість їх ізомерних форм, а отже збільшують кількість ділянок їх неспецифічного зв'язування в організмі.

Зі збільшенням розмірів молекул речовин зростає число токсикантів, що мають однакову масу і подібну будову, але володіють абсолютно різною токсичністю. Так, з більш ніж 100 ізомерів тетрахлор-пара-дибензодіоксин, високою токсичністю володіє лише один: 2,3,7,8-тетрахлор-пара-дибензодіоксин.

Для групи високомолекулярних речовин (полімери), також досить характерна неспецифічна дія. Вона може бути обумовлена, наприклад, модифікацією колоїдно-осмотичного тиску крові.

в) зі збільшенням розмірів молекули зростає ймовірність взаємодії токсикантів з біосубстратом за рахунок сил Ван-дер-Ваальса.

Чим більші розміри молекули, тим більше число атомів токсиканту контактує з ділянкою його зв'язування, тим міцніший формується при цьому зв'язок. Оскільки великі молекули володіють відомою "гнучкістю", це сприяє "притискання" ліганда до рецептора, тобто збільшення його афінності. В основному за рахунок сил Ван-дер-Ваальса нейромедіатори, гормони (та інші ендогенні біорегулятори) взаємодіють з рецепторним апаратом клітин, органів, тканин. Однак ці сили, як правило, не великі і відразу після впливу відбувається дисоціація комплексу біорегулятор-рецептор. Окремі токсиканти, що нагадують будовою ендогенних біологічно активних речовин, також вступають у взаємодію з рецепторами, імітуючи (агоністи) їх ефекти. Такий механізм лежить в основі токсичної дії багатьох алкалоїдів (нікотину, анабазіна та ін), глікозидів, синтетичних токсикантів і т. д. Якщо токсикант має істотно більші розміри, ніж природний агоніст, то за рахунок сил Ван-дер-Ваальса здійснюється його міцна фіксація на рецепторі. Це призводить до екранування рецепторів від дії агоністів, їх блоку (антагоністи). Так діють, наприклад, атропін і курарін на, відповідно, М- і Н-холінорецептори, ДЛК - на рецептори серотоніну, і т. д. Серед токсичних речовин більша частина є антагоністами відповідних молекул-біорегуляторів. [2]