Ksenobiologia2

В. М. Юрин, профессор. ПРОГРАММА общего курса "Основы ксенобиологии" . Минск, БГУ
(Белорусский гос. университет), биологический факультет.
http://scipeople.ru/publication/69491/;
http://www.plantphyschem.fatal.ru/Ksenopr.html; просмотр 22.2.2010.
Предисловие
Ксенобиология - бурно развивающаяся область биологии, которая является междисциплинарной
наукой. Она играет существенную роль в формировании мировоззрения современного биолога.
Преподавание ксенобиологии опирается не только на изучении биологических курсов, но и на
использовании достижений таких наук, как химия, физика и др.
Целью преподавания ксенобиологии является освоение студентами представлений о
механизмах поступления, биотрансформации, распределения, биоконцентрации ксенобиотиков и
характере вызываемых чужеродными организму соединениями биологических реакций на
разных уровнях организации живых систем. Значительное внимание уделяется также и изучению
скрининга ксенобиотиков на их биологические активности. При чтении курса освещается и ряд
вопросов прикладного характера, касающихся разработки основ различного рода мониторинга.
Для более глубокого усвоения материала предусматривается сбалансированное сочетание
теоретического курса и лабораторных занятий по отдельным разделам.
Введение
Масштабы и причины химического загрязнения биосферы. Основные типы глобального
химического загрязнения, их токсикологическая и экологическая характеристики. Предмет
ксенобиологии. Основные проблемы и задачи современной ксенобиологии. Связь ксенобиологии
с другими науками. Объекты ксенобиологии. Виды ксенобиотиков.
Биологическая активность чужеродных соединений
История поиска биологически активных веществ. Формирование представлений о биологической
активности веществ, разнообразие видов и классификация ксенобиотиков по видам
биологической активности. Понятие о токсическом действии ксенобиотиков; приемы
классификации. Ионизация, ее природа, константа и степень ионизации, связь с биологической
активностью веществ. Соотношение между структурой и биологической активностью
ксенобиотиков (химикобиологические закономерности). Роль биологически активных веществ в
будущем и прогнозы их использования.
Механизмы мембранотропного действия ксенобиотиков
Плазматическая мембрана - первичная мишень действия ксенобиотиков. Мембранактивные
структуры. Концепция рецепторов. Принцип Эрлиха. Мембранотропные эффекты. Типы
мембранотропности ксенобиотиков и химические связи, определяющие взаимодействие
ксенобиотика с мембранактивными структурами. Поверхностные явления на разделе фаз воздух вода, масло - вода.
Развитие биологической реакции: кинетика и равновесие
Общие закономерности. Адсорбция. Изотермы Ленмюра. Зависимость доза-эффект. Основные
этапы: связывание молекул эффектора с мембранактивными (рецепторными) структурами и
"пострецепторное" развитие реакции; условия доступа и взаимодействия эффектора с активными
центрами, стехиометрия и кооперативность связывания. Модель "биофазы". Многоканальная
система передачи сигнала. Особенности мембранотропных эффектов и развитие реакции на
действие поверхностноактивных веществ.
Антагонизм и синергизм
Основные закономерности и механизмы, лежащие в основе этих эффектов. Типы антагонизмов:
конкурентный, химический, бесконкурентный, смешанный, функциональ-ный, физический.
Механизмы взаимодействия агонистов и антагонистов с мембранными структурами. Примеры
антагонизма и синергизма разных ксенобиотиков.
Поступление и выведение ксенобиотиков Механизмы транспорта: пассивная и облегченная
диффузия, активный перенос, редокс-цепи, пиноцитоз и фагоцитоз. труктурное строение
отдельных транспортных систем биологических мембран (канал, переносчик, помпа).
Проницаемость мембран к различным веществам. Коэффициенты проницаемости и
распределения. Влияние ксенобиотиков на барьерно-транспортные свойства мембраны и физикохимические характеристики цитоплазмы. Пути поступления выведения ксенобиотиков.
Биотрансформация органических ксенобиотиков Общая схема процесса био-трансформации.
Основные реакции метаболизма ксенобиотиков: окисление, восстановление, гидролиз,
дегалогенирование, конъюгация. Принципы функционирования ферментативных систем.
Характеристика ферментов, катализирующих метаболизм сенобиотиков. Особенности ферментов,
участвующих в реакциях окисления. Факторы, влияющие на метаболизм ксенобиотиков.
Особенности метаболизма ксенобиотиков у различных организмов.
Неорганические ксенобиотики
Металлы в живых системах и их биоцидные эффекты. Двухфазность реакции на ей-ствие тяжелых
металлов. Хелатообразование и снижение токсических эффектов. Количественные аспекты
связывания металлов лигандами. Перспективы применения хелатообразующих соединений.
Примеры биотрансформации неорганических соединений (неорганическая ртуть, цианиды,
арсенаты и др.).
Биоаккумулирование ксенобиотиков Коэффициенты накопления. Одно- и многокомпартментные
системы. Однократное и многократное дозирование. Факторы, влияющие на аккумулирование
ксенобиотиков организмами (устойчивость, площадь поверхности, распределение веществ,
биологические эффекты, цепь питания), классификация, характеристика.
Избирательность действия ксенобиотиков
Определение понятия избирательности. Факторы, определяющие избирательность: различия в
распределении, биохимические и цитологические. Характеристика основных механизмов,
обеспечивающих функционирование факторов избирательности. Избирательное действие и
успехи применения избирательно токсических агентов.
Поведение ксенобиотиков в экосистемах: взаимодействие биотических и абиотических факторов
Судьба ксенобиотиков в биогеоценозах. Роль физико-химических факторов в превращениях
ксенобиотиков в окружающей среде. Персистентные и неразлагающиеся ксенобиотики.
Экологическая опасность биоразрушаемых и остатков неразложившихся ксенобиотиков,
опасность сублетальных концентраций (см. Остроумов С.А. Введение в биохимическую экологию;
последующие публикации этого автора).
Тестирование биологических активностей ксенобиотиков
Общие представления о скрининге и мониторинге. Структурная организация системы испытания
ксенобиотиков на биологические активности. Выбор тест-объектов и тест-реакций. Принцип
биологического эпиморфизма. Разработка основ промышленного, сельскохозяйственного и
экологического видов мониторинга на основе техники биологического испытания ксенобиотиков.
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Альберт А. Избирательная токсичность. М.: Медицина. 1989 (2 тома).
2. Баренбойм Г.М., Маленков А.Г. Биологически активные вещества. Новые принципы поиска. М.:
Наука. 1986.
3. Головенко Н.Я., Карасева Т.Л. Сравнительная биохимия чужеродных соединений. Киев:
Наукова думка. 1983.
4. Дурмишидзе С.В., Девдариани Т.В. Кахниашвили Х.А., Буадзе О.А. Биотрансформация
ксенобиотиков растениях. Тбилиси: Мецниереба. 1988.
5. Корте Ф., Бахадир М. и др. Экологическая химия. М.: Мир. 1997.
6. Телитченко М.М., Остроумов С.А. Введение в проблемы биологической экологии. М.: Наука.
1990.
7. Парк В.Ф. Биохимия чужеродных соединений. М.: Медицина. 1973.
8. Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию. М.: Мир.
1997.
9. Юрин В.М., Иванченко В.М., Галактионов С.Г. Регуляция функций мембран растительных
клеток. Минск: Наука и техника. 1977.
Дополнительная
1. Головченко Н.Я. Механизмы реакций метаболизма ксенобиотиков в биологических
мембранах. Киев: Наукова думка. 1981.
2. Действие физиологически активных соединений на биологические мембраны./ .Н.Пирузян,
В.И.Ковалев и др. М.: наука. 1974.
3. Комиссаров И.В. Элементы теории рецепторов в молекулярной фармакологии. .: Медгиз. 1969.
4. Остроумов С.А. Введение в биохимическую экологию. М.: МГУ. 1986. Пехов Л.П. Биология с
основами экологии. СПб.: Лань. 2000. Угрехелидзе Д.М., Дурмишидзе С.В. Поступление и
детоксикация органических ксенобиотиков в растениях. Тбилиси: ецниереба. 1984.
5. Федоров Л.А., Яблоков А.В. Пестициды - токсический удар по биосфере и человеку. М.: Наука.
1999.
6. Харборн Д.П. Введение в экологическую биохимию. М.: Мир. 1985. Юрин В.М., Со-колик А.И.,
Кудряшов А.П. Регуляция ионного транспорта через мембраны растительных клеток. Минск: Наука
и техника. 1991.
Программу составил профессор В. М. Юрин
Fatal.ru ЯндексДирект