Чужеродные вещества - ксенобиотики

                                                            

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«КУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

МИНИСТЕРСТВА  ЗДРАВООХРАНЕНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

(ГБОУ ВПО КГМУ  МИНЗДРАВА РОССИИ)

 

Биотехнологический  факультет

Кафедра биологической химии

 

 

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Биологическая химия»

Чужеродные вещества - ксенобиотики

 

 

Выполнил:                        студент 3 курса 3 группы

     биотехнологического  факультета

   

 

Руководитель               к.ф.н., ст. преподаватель              Хорлякова О. В.

 

 

 

Курск - 2013

Содержание

стр.

Введение………………………………………………………………………....…3

Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ЗАГРЯЗНЕНИИ ХИМИЧЕСКИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ………………..…………...……….…...4

1.1. Основные представления о загрязнении химическими элементами………4

1.2. Токсиколого-гигиеническая характеристика химических элементов….….8

1.3. Радионуклиды………………………………………………………………...17

1.4. Вещества, применяемые в растениеводстве и животноводстве…….....….22

1.5. Полициклические ароматические и хлорсодержащие углеводороды, диоксины и диоксиноподобные соединения………………………..……..……28

Глава 2. МЕТАБОЛИТЫ МИКРООРГАНИЗМОВ...…… …………….…..30

2.1. Метаболиты микроорганизмов………………………………...……………30

2.2. Метаболизм чужеродных соединений в организме человека………….….34

Заключение………………….…….……………………………………………….36

Список литературы……….………………………………….……………………37

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Актуальность проблем, рассматриваемых в ксенобиологии все возрастает. Это обусловлено тем, что ежегодно на Земле синтезируются десятки тысяч новых соединений. Ряд из них вовлекаются в круговорот веществ в природе. Чем шире масштабы производства химических соединений, тем больше влияние они оказывают на биологические процессы в почве, водоемах и на суше, тем сильнее проявляются побочные и отдаленные последствия их действия на живые системы.

Воздействие ксенобиотиков на живой мир, и на человека в частности происходит, в самых различных комбинациях этих соединений не только друг с другом, но и с фактором окружающей среды. Поэтому многие из ксенобиотиков, вошедших в сегодняшнюю практику могут являться носителями опасного биологического действия.

Цель самостоятельной  работы: проанализировать факторы, загрязнения химическими элементами.

Задачи самостоятельной  работы:

• дать определение понятия «ксенобиотики»;

• выяснить основные представления о загрязнении химическими                    элементами;

• рассмотреть метаболиты микроорганизмов.

Методы: логический, контент-анализ, графоаналитический.

Объекты самостоятельной  работы: список литературы.

 

Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ЗАГРЯЗНЕНИИ ХИМИЧЕСКИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

1.1. Основные представления о загрязнении химическими элементами

Чужеродные вещества, поступающие  в человеческий организм с пищевыми продуктами и имеющие высокую  токсичность, называют ксенобиотиками, или загрязнителями. "Под токсичностью веществ понимается их способность  наносить вред живому организму. Любое  химическое соединение может быть токсичным. По мнению токсикологов, следует говорить о безвредности химических веществ при предлагаемом способе их применения. Решающую роль при этом играют: доза (количество вещества, поступающего в организм в сутки); длительность потребления; режим поступления; пути поступления химических веществ в организм человека". При оценке безопасности пищевой продукции базисными регламентами являются предельно допустимая концентрация (далее ПДК), допустимая суточная доза (далее ДСД), допустимое суточное потребление (далее ДСП) веществ, содержащихся в пище. ПДК ксенобиотика в продуктах питания измеряется в миллиграммах на килограмм продукта (мг/кг) и указывает на то что, более высокая его концентрация несёт опасность для организма человека.[1]

ДСД ксенобиотика – максимальная доза (в мг на 1 кг веса человека) ксенобиотика, ежедневное пероральное поступление  которой на протяжении всей жизни  безвредно, т.е. не оказывает неблагоприятного воздействия на жизнедеятельность, здоровье настоящего и будущих поколений. ДСП ксенобиотика – максимально  возможное для потребления количество ксенобиотика для конкретного человека в сутки (в мг в сутки). Определяется умножением допустимой суточной дозы на массу человека в килограммах. Поэтому ДСП ксенобиотика индивидуально  для каждого конкретного человека, и очевидно, что для детей этот показатель значительно ниже, чем  для взрослых.[3]

Наиболее распространённая в современной науке классификация  загрязнителей продовольственного сырья и продуктов питания  сводится к следующим группам:

1) химические элементы (ртуть,  свинец, кадмий, др.);

2) радионуклиды;

3) пестициды;

4) нитраты, нитриты и  нитрозосоединения;

5) вещества, применяемые  в животноводстве;

6) полициклические ароматические  и хлорсодержащие углеводороды;

7) диоксины и диоксинподобные вещества;

8) метаболиты микроорганизмов. [2]

Основные источники загрязнения  продовольственного сырья и продуктов  питания. Атмосферный воздух, почва, воды, загрязнённые отходами жизнедеятельности  человека. Загрязнение растительного  и животноводческого сырья пестицидами  и веществами, которые являются продуктами их биохимических превращений. Нарушение  технологических и санитарно-гигиенических  правил использования удобрений  и оросительных вод в сельском хозяйстве. Нарушение правил использования  в животноводстве и птицеводстве кормовых добавок, стимуляторов роста, медикаментов. Технологический процесс  производства продукции. Использование  неразрешённых пищевых, биологически активных и технологических добавок. Использование разрешённых пищевых, биологически активных и технологических  добавок, но в повышенных дозах. Внедрение  новых плохо проверенных технологий, основанных на химическом или микробиологическом синтезе. Образование в пищевых  продуктах токсических соединений в процессе варки, жарки, облучения, консервирования и проч. Несоблюдение санитарно-гигиенических правил производства продукции. Пищевое оборудование, посуда, инвентарь, тара, упаковка, содержащие вредные химические вещества и элементы. Несоблюдение технологических и санитарно-гигиенических правил хранения и транспортировки продовольственного сырья и продуктов питания.[5]

Рассматриваемые ниже химические элементы широко распространены в природе, они могут попадать в пищевые  продукты, например, из почвы, атмосферного воздуха, подземных и поверхностных  вод, сельскохозяйственного сырья, а через пищу – в организм человека. Они накапливаются в растительном и животном сырье, что обусловливает  их высокое содержание в пищевых  продуктах и продовольственном  сырье.[6]

Большинство макро - и микроэлементов жизненно необходимы человеку, при  этом для одних установлена определенная роль в организме, для других эту  роль еще предстоит определить. Следует отметить, что химические элементы проявляют биохимическое и физиологическое действие только в определенных дозах. В больших количествах они обладают токсическим влиянием на организм. Так, например, известны высокие токсические свойства мышьяка, однако в небольших количествах он стимулирует процессы кроветворения. Таким образом, большинство химических элементов в строго определённых количествах являются необходимыми для нормального функционирования организма человека, но избыточное их поступление вызывает отравление.[8]

Согласно решению объединенной комиссии Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (далее ФАО) и  Всемирной организации здравоохранения (далее ВОЗ) по Пищевому кодексу, в  число компонентов, содержание которых  контролируется при международной  торговле продуктами питания, включено восемь химических элементов: ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, цинк, железо, стронций. Список этих элементов в настоящее время дополняется. В России медико-биологическими требованиями определены критерии безопасности для следующих химических элементов: ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, цинк, железо, олово.[15]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2. Токсиколого-гигиеническая характеристика химических элементов

Свинец. Один из самых распространенных и опасных токсикантов. В земной коре содержится в незначительных количествах. Вместе с тем только в атмосферу поступает в переработанном и мелкодисперсном состоянии 4,5·105 т свинца в год. Среднее содержание свинца по отдельным группам продуктов, мг/кг: фрукты – 0,1, овощи – 0, 19, крупы – 0,21, хлебобулочные изделия – 0,16, мясо и рыба – 0,16, молоко – 0,027. Предусматривается содержание свинца в водопроводной воде не выше 0,03 мг/кг. Следует отметить активное накопление свинца в растениях и мясе сельскохозяйственных животных вблизи промышленных центров, крупных автомагистралей. Взрослый человек получает ежедневно с пищей 0,1-0,5 мг свинца, с водой – около 0,02 мг. Общее его содержание в организме составляет 120 мг. Из крови свинец поступает в мягкие ткани и кости.90% поступившего свинца выводится из организма с фекалиями, остальное с мочой и другими биологическими жидкостями. Биологический период полувыведения свинца из мягких тканей и органов составляет около 20 дней, из костей – до 20 лет. [19]

Основными мишенями при воздействии  свинца являются кроветворная, нервная, пищеварительная системы и почки. Отмечено отрицательное влияние  на половую функцию организма. Мероприятия по профилактике загрязнения свинцом пищевых продуктов должны включать государственный и ведомственный контроль за промышленными выбросами свинца в атмосферу, водоемы, почву. Необходимо снизить или полностью исключить применение соединений свинца в бензине, стабилизаторах, изделиях из поливинилхлорида, красителях, упаковочных материалах. Немаловажное значение имеет гигиенический контроль за использованием луженой пищевой посуды, а также глазурованной керамической посуды, недоброкачественное изготовление которых ведет к загрязнению пищевых продуктов свинцом. [11]

Кадмий. В природе в  чистом виде не встречается. Земная кора содержит около 0,05 мг/кг кадмия, морская  вода – 0,3 мкг/кг. Кадмий широко применяется при производстве пластмасс, полупроводников. В некоторых странах соли кадмия используются в ветеринарии. Фосфатные удобрения и навоз также содержат кадмий. Все это определяет основные пути загрязнения окружающей среды, а, следовательно, продовольственного сырья и пищевых продуктов. В нормальных геохимических регионах с относительно чистой экологией содержание кадмия в растительных продуктов составляет, мкг/кг: зерновые – 28-95; горох – 15-19; фасоль – 5-12; картофель – 12-50; капуста – 2-26; помидоры – 10-30; салат – 17-23; фрукты – 9-42; растительное масло – 10-50; сахар – 5-31; грибы – 100-500. В продуктах животного происхождения, в среднем, мкг/кг: молоко – 2,4; творог – 6; яйца – 23-250. Установлено, что примерно 80% кадмия поступает в организм человека с пищей, 20% – через легкие из атмосферы и при курении. [2]

С рационом взрослый человек  получает в сутки до 150 и более  мкг кадмия на 1 кг массы тела. В  одной сигарете содержится 1,5-2,0 мкг  кадмия, поэтому его уровень в  крови и почках у курящих в 1,5-2,0 раза выше по сравнению с некурящими. [4]

92-94% кадмия, попавшего в  организм с пищей, выводится  с мочой, калом и желчью. Остальная  часть находится в органах  и тканях в ионной форме  или в комплексе с белковыми  молекулами. В виде этого соединения  кадмий не токсичен, поэтому синтез  таких молекул – защитная реакция  организма при поступлении небольших  количеств кадмия. Здоровый организм  человека содержит около 50 мг  кадмия. Кадмий, как и свинец, не  является необходимым элементом  для организма млекопитающих.[9]

Попадая в организм в больших  дозах, кадмий проявляет сильные  токсические свойства. Главной мишенью  биологического действия являются почки. Известна способность кадмия в больших  дозах нарушать обмен железа и  кальция. Все это приводит к возникновению  широкого спектра заболеваний: гипертоническая болезнь, анемия, снижение иммунитета и др. Отмечены тератогенный, мутагенный и канцерогенный эффекты кадмия. ДСП кадмия составляет 70 мкг/сутки, ДСД – 1 мкг/кг. ПДК кадмия в питьевой воде – 0,01 мг/л. Концентрация кадмия в сточных водах, попадающих в водоемы, не должна превышать 0,1 мг/л. Учитывая ДСП кадмия, его содержание в 1 кг суточного набора продуктов не должно превышать 30-35 мкг. Важное значение в профилактике интоксикации кадмием имеет правильное питание: преобладание в рационе растительных белков, богатое содержание серосодержащих аминокислот, аскорбиновой кислоты, железа, цинка, меди, селена, кальция. Необходимо профилактическое УФ-облучение. Целесообразно исключить из рациона продукты, богатые кадмием. Белки молока способствуют накоплению кадмия в организме и проявлению его токсических свойств. [11]

Мышьяк. Содержится во всех объектах биосферы: морской воде –  около 5 мкг/кг, земной коре – 2 мг/кг, рыбах и ракообразных – в наибольших количествах. Фоновый уровень мышьяка в продуктах питания из нормальных геохимических регионов составляет в среднем 0,5-1 мг/кг. Высокая концентрация мышьяка, как и других химических элементов, отмечается в печени, пищевых гидробионтах, в частности морских. В организме человека обнаруживается около 1,8 мг мышьяка. ФАО/ВОЗ установила ДСД мышьяка 0,05 мг/кг массы тела, что составляет для взрослого человека около 3 мг/сутки. Мышьяк, в зависимости от дозы, может вызывать острое и хроническое отравление. Хроническая интоксикация возникает при длительном употреблении питьевой воды с 0,3-2,2 мг мышьяка на 1 л воды. Разовая доза мышьяка в 30 мг смертельна для человека. Специфическими симптомами интоксикации считают утолщение рогового слоя кожи ладоней и подошв. Неорганические соединения мышьяка более токсичны, чем органические. После ртути мышьяк является вторым по токсичности элементом, содержащимся в пищевых продуктах. Соединения мышьяка хорошо всасываются в пищевом тракте.90% поступившего в организм мышьяка выделяется с мочой. Биологическая ПДК мышьяка в моче равна 1 мг/л, а концентрация 2-4 мг/л свидетельствует об интоксикации. В организме он накапливается в волосах, ногтях, коже, что учитывается при биологическом мониторинге. Необходимость мышьяка для жизнедеятельности организма человека не доказана, за исключением его стимулирующего действия на процесс кроветворения. Загрязнение продуктов питания мышьяком обусловлено его использованием в сельском хозяйстве. Мышьяк находит применение в производстве полупроводников, стекла, красителей. Бесконтрольное использование мышьяка и его соединений приводит к его накоплению в продовольственном сырье и пищевых продуктах, что обусловливает риск возможных интоксикаций и определяет пути профилактики. [12]