1 Ксенобиология, проблемы и задачи. Научное и практическое значение ксенобиологии. Понятие ксенобиотик
2 Детоксикация и биодеградация ксенобиотиков. Понятие о детоксикации и биотрансформации ксенобиотиков. Механизмы детоксикации ксенобиотиков (общие положения)
Список использованных источников
1 Ксенобиология, проблемы и задачи. Научное и практическое значение ксенобиологии. Понятие ксенобиотик
Рост промышленности во всех развитых странах мира приводит к постоянному увеличению частоты контакта человека с химическими соединениями. По разным причинам вещества попадают в живой организм. Многие из этих веществ, ранее не обнаруживавшихся в организме, были названы ксенобиотиками, т. е. чужеродными. К чужим соединениям относятся как органические, так и неорганические вещества. Однако что касается последних, то их принадлежность к ксенобиотикам дискутируется. Это связано с тем, что многие неорганические элементы обычно присутствуют в следовых количествах в тканях, биологическая функция которых неизвестна. Поэтому в последние годы высказано предположение, что неорганические вещества можно отнести к ксенобиотикам только в том случае, если они не необходимы для обменных процессов, обеспечивающих жизнедеятельность клеток, тканей, органов и организма в целом (например, кадмий, редкоземельные металлы и др.) [1].
На современном этапе развития человеческого общества загрязнение окружающей среды становится одним из ведущих факторов изменения природы, а вместе с ней и самого человека. В связи с этим большое внимание уделяется проблемам антропогенного загрязнения и способам их предотвращения [2].
Ксенос – инопланетянин, биос – это жизнь. Это означает, что ксенобиотик – чужеродное и чужеродное для организма химическое вещество. Физиологически активен, так как может взаимодействовать с биомишенами – белками, липидами и т. д., входящим в состав клеток. С биомишенами клеток обычно вступают в контакт естественные биорегуляторы: нейротрансмиттеры (химические посредники, передающие информацию от клетки к клетке) и биомодуляторы (посредники различного свойства, регулирующие работу клеток, приводящие их к оптимальному режиму жизни). А при взаимодействии с биомишенами не природных, а чужеродных веществ изменяются функции и самих клеток, и органов, и систем, даже организма в целом [2].
Ксенобиотики могут быть низко- и высокомолекулярными. К ним относятся такие соединения, как пестициды, промышленные яды и промышленные отходы. Помимо загрязнителей, ксенобиотикам относятся многие синтетические и натуральные лекарственные средства, пищевые добавки, косметические препараты и др. [1, 3].
Различные авторы, используя термин «ксенобиотик», вкладывают в него двойной смысл, исходя из того, чему это вещество чуждо: по отношению к конкретному типу организмов (широкая трактовка термина) или по отношению ко всей биосфере (узкая трактовка этого термина). Мы будем использовать термин «ксенобиотик» в широком смысле.
Однако сам термин «ксенобиотик» весьма условен, так как для одних организмов то или иное вещество может быть природным (алкалоиды для растений), а для других – чужеродным (те же алкалоиды для животных). Кроме того, некоторые соединения, например этиловый спирт, могут быть как чужеродными, так и естественными для одного и того же организма [1, 3].
[...]
2 Детоксикация и биодеградация ксенобиотиков. Понятие о детоксикации и биотрансформации ксенобиотиков. Механизмы детоксикации ксенобиотиков (общие положения)
Судьба ксенобиотиков определяется комплексом физических, химических и особенно биологических факторов. Их биологическая трансформация может протекать в различных направлениях, приводя к минерализации, накоплению или полимеризации.
Ксенобиотики, подвергающиеся полной деградации (т.е. минерализующиеся до углекислого газа, воды, аммиака, сульфатов и фосфатов), используются микроорганизмами в качестве основных ростовых субстратов и проходят полный метаболический цикл [4].
Метаболизм ксенобиотиков представляет собой эволюционный адаптационный механизм организма, направленный на нейтрализацию токсичных экзо- и эндогенных веществ. Этот процесс генетически детерминирован и, с одной стороны, универсален, с другой, имеет индивидуальные особенности для каждого человека. Известно, что гены, контролирующие синтез соответствующих ферментов, ранее назывались генами окружающей среды. В настоящее время их объединяют под общим названием «метаболические гены». Наличие генетических особенностей – полиморфизмов, мутаций, альтернативных вариантов сплайсинга, регуляции экспрессии генов – позволяет у одних лиц развивать резистентность к действию тех или иных препаратов, а у других, наоборот, способствует возникновению гиперчувствительности. Различия в скорости деградации различных субстратов ферментами при биотрансформации ксенобиотиков могут лежать в основе неодинаковой предрасположенности к ряду заболеваний [6, 7].
Термин трансформация (неполная, частичная деструкция) чаще всего используется для обозначения преобразований, которые существенно изменяют, главным образом упрощают структуру органического вещества, но не приводят к его полному разрушению. Превращение органических соединений может сопровождаться их частичной минерализацией, например, в результате реакций дезаминирования и декарбоксилирования. Биотрансформация — это изменение органических соединений под действием одного или нескольких ферментов микроорганизмов, сопровождающееся накоплением продуктов трансформации в среде, при этом синтез веществ novo не происходит.
Биотрансформация может привести к полимеризации (конъюгации). При этом основная структура органического соединения сохраняется, оно связывается с другим соединением, образуя продукт с более высокой молекулярной массой. Полимеризация наблюдается, например, в почве при гумификации и включении связанных остатков ксенобиотиков в почвенный матрикс [8].
Частичная трансформация соединений происходит, как правило, в процессах кометаболизма или коокисления и не связана с включением продуктов, образующихся в метаболический цикл микроорганизмами.
Некоторые ароматические углеводороды и синтетические полимеры вообще не поддаются биологической трансформации.
[...]
1. Юрин, В.М. Ксенобиология: учебник / В.М. Юрин. Минск: БГУ, 2015. – 276 с.
2. Чиркин, А.А. Основы ксенобиологии / А.А. Чиркин, И.М. Прищепа, А.Н. Дударев. – Витебск: Изд-во УО «ВГУ им. П. М. Машерова», 2004. – 164 с.
3. Юрин, В.М. Основы ксенобиологии: учебное пособие / В.М. Юрин. – Мн.: БГУ, 2001. – 234 с
4. Назаренко, Л.В. Основы биотехнологии. В 2 ч. Часть 2 / Л.В. Назаренко, Н.В. Загоскина, Ю.Г. Кропова. – М.: Юрайт,. 2019. – 219 с.
5. Стожаров, А.Н. Экологическая медицина / А.Н. Стожаров. – Мн.: МГМИ, 2000. – 151 с.
6. Костюк, Н.В. Основы ксенобиологии / Н.В. Костюк. – Тверь: ТГУ, 2007. – 42 с
7. Костюк, С.А. Система биотрансформации ксенобиотиков: гены детоксикации / C.А. Костюк // Медицинские новости. – 2020. – №11. – С. 12–16.
8. Брындина, Л.В. Экологическая биотехнология / Л.В. Брындина. – Воронеж: ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова, 2017. – 42 с.
9. Саловарова, В.П. Введение в биохимическую экологию / В.П. Саловарова, А.А. Приставка, О.А. Берсенева. – Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2007. – 159 с.
10. Нетрусов, А.И. Экология микроорганизмов / А.И. Нетрусов. – М.: Юрайт, 2017. – 267 с.
