Spis treści Zagrożenia Toksyczne właściwości metali

Spis treści
1 Zagrożenia
2 Toksyczne właściwości metali
3 Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne
4 Związki fosforoorganiczne
5 Bio-detekcja w środowisku
6 Bioindykatory
7 Biomarkery
8 Biosensory
Zagrożenia
Wzrastające stężenie związków chemicznych w środowisku stanowi bezpośrednie zagrożenie
dla organizmów żywych.
Najbardziej toksyczne zanieczyszczenia:
metale ciężkie,
policykliczne węglowodory aromatyczne,
chlorowcopochodne węglowodorów,
związki fosforoorganiczne.
Toksyczne właściwości metali
Do uznanych kancerogenów wobec organizmów ludzkich zalicza się związki chromu(VI), niklu,
arsenu i kadmu.
Najsilniejsze właściwości toksyczne wykazują nieorganiczne związki metali, łatwo
rozpuszczalne w wodzie, dzięki czemu przedostają się do różnych struktur komórkowych.
Metale wykazują szkodliwe działanie w stosunku do tkanki nerwowej, prowadzą do zaburzeń
gospodarką wapniową, wiążą się z grupami tiolowymi i karboksylowymi białek powodując
zmiany w ich funkcjonowaniu.
Obecność jonów metali ciężkich w komórkach prowadzi do uszkodzeń DNA (podwyższony
poziom utlenionych zasad nukleinowych, jedno i dwuniciowe pęknięcia DNA) oraz tworzenia
dodatkowych wiązań między fragmentami DNA oraz wiązań białko-DNA (sieciowanie).
Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne
Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne są to związki mało lotne, o właściwościach
hydrofobowych, bardzo słabo rozpuszczalne w wodzie. Kumulują się w osadach dennych i
organizmach wodnych. Do organizmu ludzkiego dostają się drogą pokarmową , oddechową
oraz przez skórę.
W komórkach organizmów żywych węglowodory aromatyczne ulegają procesom hydroksylacji .
Elektrofilowe produkty są bardzo reaktywne względem cząsteczek biologicznych, tworzą
addukty z DNA i białkami.
16 wielopierścieniowych węglowodorów zostało uznanych jako rakotwórcze, zaleca się
oznaczanie ich stężeń w analizach środowiskowych.
Związki fosforoorganiczne
Związki fosforoorganiczne są estrami lub amidoestrami kwasów fosforowych. Są to silne
czynniki alkilujące. Za ich biologiczną aktywność na poziomie molekularnym odpowiada
reakcja z miejscami nukleofilowymi w kwasach nukleinowych i białkach.
Związki fosforoorganiczne powodują uszkodzenia materiału genetycznego poprzez uszkodzenia
struktury pierwszo, drugo i trzeciorzędowej DNA, jak również kompleksu chromatynowego
Zaburzają syntezę DNA i RNA. Są inhibitorami polimeraz RNA.
Bio-detekcja w środowisku
Zastosowanie materiału biologicznego w badaniach środowiska pozwala wyciągać
bezpośrednie wnioski na temat wpływu zanieczyszczeń na organizmy żywe.
Wyróżnia się 3 typy biologicznych detektorów:
bioindykatory,
biomarkery,
biosensory.
Bioindykatory
Bioindykatory (najczęściej organizmy roślinne) dzieli się na 3 grupy:
organizmy wskaźnikowe, które informują o całkowitym stanie ekosystemu,
organizmy testowe, które są używane w wysoko standaryzowanych badaniach
laboratoryjnych,
organizmy monitoringowe używane do określania szkodliwego wpływu związków
chemicznych w środowisku.
Projekt badawczy EuroBionet realizowany od 1999 r przez 11 miast UE wykorzystuje rośliny
bioindykacyjne wrażliwe na związki siarki, metali ciężkich, węglowodory aromatyczne.
Biomarkery
Wyróżnia się 3 rodzaje biomarkerów: ekspozycji, efektu, wrażliwości.
Biomarkery ekspozycji stosuje się w celu określenia zaabsorbowanej dawki przez różne tkanki.
Biomarkery efektu są to zmiany powstałe w wyniku zaabsorbowania szkodliwej substancji,
które w sposób jakościowy lub ilościowy pozwalają przewidzieć wystąpienie choroby.
Biomarkery wrażliwości pozwalają ocenić podatność różnych organizmów na działanie
szkodliwych czynników.
Jako biomarkery wykorzystuje się cząsteczki DNA i białek (albumina, hemoglobina). Ich analiza
wymaga bardzo czułych metod detekcji.
Biosensory
Biosensorem nazywa się element pomiarowy, który zawiera biologicznie aktywny materiał w
bezpośrednim kontakcie z odpowiednio dobranym elementem przetwornikowym w celu
oznaczania stężeń określonych typów związków chemicznych.
Materiałem biologicznym są enzymy, preparaty komórkowe z bakterii, roślin i zwierząt oraz
mikroorganizmy.
Metody detekcji najczęściej stosowane w biosensorach:
potencjometryczna (zmiana potencjału elektrody),
spektrofotometryczna ( zmiana intensywności pasma absorpcyjnego lub emisyjnego),
kalorymetryczna (wykorzystująca efekty cieplne).
Zaletą stosowania biosensorów w analizie środowiska jest możliwość nie tylko detekcji, ale
również określanie toksyczności związków chemicznych.