11. Кислая Анастасия, 10 ЕМ класс, Лицей, Троицк

11. Кислая Анастасия, 10 ЕМ класс
Ксенобиотики и болезни человека
Научный руководитель: Н.И. Диканова, преп. химии.
Ксенобиотик-это любое чужеродное вещество из окружающей среды по отношению к
организму человека. В настоящем реферате рассказывается о такой группе ксенобиотиков,
как тяжелые металлы.
Прежде чем остановиться на вредном воздействии тяжелых металлов на организм
человека рассмотрим их положительную роль. Десять элементов получили название
металлов жизни:
Ca, K, Na, Mg, Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Co
Эти металлы, как правило, входят в состав ферментов в виде сложных комплексных
соединений – биокластеров.
Например, медь концентрируется в мышцах, печени, мозге. Она входит в состав
белков - цитохромоксидазы, cупероксиддисмутазы.
Цитохромоксидаза – один из компонентов дыхательной цепи.
Цинк локализуется в мышцах, костях, печени, гипофизе, щитовидной железе. Ион
цинка входит в состав более 40 металлоферментов. Один из них – карбоангидраза, которая
обеспечивает гидратацию углекислого газа. Протекание этой реакции обуславливает
нормальное дыхание. На примере всего лишь двух элементов видно, что недостаток
химических элементов ведет к нарушению тех или иных функций организма, нарушению
обмена веществ, различным заболеваниям.
Однако и избыток химических элементов в организме человека отрицательно
сказывается на здоровье человека. Отходы промышленных производств поступают в
окружающую среду, в том числе и в водоемы, а через питьевую воду и в организм
человека. Свалки, места захоронения отходов загрязняют тяжелыми металлами подземные
воды. Действие, которое могут оказывать химические вещества на организм человека,
включают:
1.токсическое (отравление)
2.канцерогенное (вызывающее раковые заболевания)
3.мутагенное (изменение наследственности)
4.терратогенное (вызывающее уродства у детей)
Степень токсичности характеризуется величиной дозы – количеством вещества,
вызывающим определенный токсический эффект. (ПДК - предельно допустимая
концентрация).
Наиболее опасными для человека металлами являются – Hg, Pb, Cd, As.
Например, у людей, употреблявших рыбу с увеличенным содержанием Hg, возникали
нарушения нервной системы и в почках.
Pb вызывает изменения формулы крови, изменения сосудов, нервной системы.
Проникнув в организм, свинец способен откладываться в костях в виде нерастворимого
трехосновного фосфата свинца. Под влиянием ряда факторов это соединение переходит в
растворимую двухосновную фосфорную соль, что влечет мобилизацию Pb из костей в
кровь, и возникает новая вспышка отравления свинцом даже после прекращения контакта
со свинцом.
As в первую очередь капилляротоксический яд. Действуя на вегетативную нервную
систему и сосудистые стенки, он вызывает увеличение проницаемости и паралич
капилляров. Потребление воды содержащей более 0,1мкг/л мышьяка вызывает
гиперпигментацию, и даже рак кожи.
Хроническая интоксикация кадмием и ртутью может нарушить минерализацию
костей. Это связано с близостью ионных радиусов Сd2+, Hg2+, Ca2+. Поэтому токсичные
элементы кадмий и ртуть могут замещать кальций. Это приводит к снижению прочности
костей. Соединения цинка, кадмия и ртути могут вызывать нарушения белкового обмена,
что проявляется в выделении белков плазмы через почки.
1. Токсическое действие на химическом уровне
Рассмотрим токсическое действие некоторых тяжелых металлов на химическом
уровне. Ионы двухвалентных металлов способны взаимодействовать с SH- группами
белков, переводя их в нерастворимое состояние:
SH
белок
S
SH
Mt2+
белок
Mt
S
где M t = Co, F e, H g, Cd, Z n и др.
Наиболее выражено сродство к SH- группам у Hg. Очевидно, это связано с более
высокой комплексообразующей способностью ртути. И она образует более прочные связи
с серой SH- группы, а SH- группы входят в состав более 100 ферментов.
Ионы меди, например, взаимодействуют не только с тиольными SH- группами, но
и с аминогруппами белков. При этом образуются биокластеры хелатного типа. Вследствие
таких взаимодействий, белки становятся нерастворимы, теряют свою ферментативную
активность. Нарушается обмен веществ.
2. Проблемы нашего города
В нашем городе много научных институтов и одна камвольная фабрика, которые,
как и все предприятия, сбрасывают сточные воды. Сточные воды нашего города могут
нести избыточное содержание меди, никеля, цинка, железа и других тяжелых металлов.
Очистные сооружения каждого института и общегородские очистные сооружения
очищают воду от вредных примесей. В водопроводной воде по ГОСТу не должно быть
меди более чем 0,18 мг/л, железа –1,0 мг/л, Ni, Pb, As, Hg - не должно обнаруживаться
вовсе. В нашем городе избыточное содержание железа в водопроводной воде. Как все мы
знаем, скоро закончится строительство второй очереди станции обезжелезивания.
Задача ученых: химиков, биологов, экологов – создание новых более совершенных
схем очистки сточных вод различных производств, для того чтобы в наши квартиры
поступала вода более безопасная для здоровья.
Список литературы:
1. Лазарев Н.В. Вредные вещества в промышленности, 2 том, Химия, 1971.
2. Ершов Ю.А. Биофизическая химия, Высшая школа, 2000.
3. Енгелфилд ЮА., Плетенева Т.В. Как защитить себя от опасных веществ в быту,
Издательство Московского Университета, 1994.
4.Плетенева Т.В. Токсикологическая химия, Издательство Российского Университета
Дружбы Народов, 2000.