Экзамен по токсикологической химии. Токсик экзамен. Токсические вещества органической природы Группа токсикологически важных веществ, изолируемых дистилляцией летучие яды

• Название: Токсические вещества органической природы Группа токсикологически важных веществ, изолируемых дистилляцией летучие яды
• Анкор: Экзамен по токсикологической химии
• Дата: 15.10.2021
• Размер: 148.51 Kb.
• Имя файла: Токсик экзамен.docx
• Тип: Документы; #248227
• страница: 3 из 5

12. Что такое «летальный синтез»? Примеры.

Летальный синтез — процесс метаболического образования высокотоксичных соединений из нетоксичных или малотоксичных, который чаще всего ведет к поражению клетки, выполняющей этот синтез, или к интоксикации всего организма.

Некоторые вещества, безвредные сами по себе, относятся к высокотоксичным именно по той причине, что организм проводит с ними летальный синтез. Таким образом, например, метиловый спирт при метаболизме превращается в формальдегид, который является гораздо более опасным соединением чем исходное. Именно из-за того, что организм в ходе данного процесса сам создает соединения, разрушающие его же, синтез назван "летальным".

Другим примером так называемого летального синтеза являются метаболические превращения фторуксусной кислоты. Это соединение само по себе не токсично, но в организме превращается во фторлимонную кислоту. Последняя представляет собой высокотоксичный метаболит, поскольку угнетает фермент аконитазу и блокирует цикл трикарбоновых кислот.

Еще один пример «летального синтеза» – образование из малотоксичного паратиона (тиофоса) в организме путем замещения атома серы на атом кислорода параоксона — мощного ингибитора холинэстеразы, хотя сам паратион антихолинэстеразной активностью не обладает.

Другим примером может быть биотрансформация низших спиртов. В результате биотрансформации метанола образуются формальдегид и муравьиная кислота. Оба метаболита – высокотоксичные соединения. Они вызывают отравление с серьезными последствиями и необратимую слепоту.

Трансформация этилового спирта начинается с образования ацетальдегида, который на порядок токсичнее исходного продукта.

13. Совместное действие ядовитых веществ.

Комплексное - одновременное поступление вредных веществ несколькими путями (через дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы).

Комбинированное действие вредных веществ – это одновременное или последовательное действие на организм нескольких ядов при одном и том же пути поступления.

Различают несколько видов комбинированного действия вредных веществ.

1) Аддитивное действие (суммация) - действие веществ в комбинации суммируется. Суммарный эффект смеси равен сумме эффектов действующих компонентов. Примером аддитивного действия является наркотическое действие смеси углеводородов.

2) Cинергизм (потенцированное действие) - усиление эффекта, одно вещество усиливает действие другого, т.е. действие больше, чем суммация. Потенцирование отмечено при совместном действии сернистого ангидрида и хлора.

3) Антагонизм - эффект комбинированного действия менее ожидаемого при простой суммации, одно вещество ослабляет действие другого.

4) Независимое действие - комбинированный эффект не отличается от изолированного действия каждого яда. Преобладает эффект наиболее токсичного вещества. Пример: бензол и раздражающие газы; смесь взрывных газов и пылей в рудниках. Наряду с комбинированным действием ядов возможно и комплексное воздействие веществ.

Воздействие токсических веществ на человека в условиях производства не может быть изолированным от влияния других неблагоприятных факторов, таких как высокая и низкая температура (высокая температура воздуха увеличивает летучесть ядов и повышает их концентрации в воздухе (наркотики, пары бензина, ртути, оксиды азота, углерода, хлорофос), повышенная или пониженная влажность (при повышенной влажности происходит усиление процессов гидролиза, повышении задержания ядов на поверхности кожи и слизистых оболочек, изменении агрегатного состояния ядов), шум, вибрация (По сравнению с воздействием чистых ядов токсический эффект усиливается в сочетании с вибрацией таких вредных веществ, как монооксид углерода, пыль кобальта, кремниевые пыли, дихлорэтан, эпоксидные смолы), излучения (Известно об уменьшении токсического эффекта оксида углерода при ультрафиолетовом облучении).

14. Классификация метаболических превращений чужеродных веществ.

Метаболизм чужеродных соединений в организме будет зависеть от множества различных факторов. Попадая в организм, определенная доза вещества всасывается в месте контакта, разносится и распределяется в крови и органах. Вследствие метаболистических изменений и ритмического протекания процессов детоксикации уровень его содержания падает. В тканях и клетках ксенобиотик проходит через одну или несколько мембран, взаимодействуя с рецепторами. В результате возникает ответная реакция, включаются механизмы противодействия с целью поддержания постоянства внутренней среды — гомеостаза.

Метаболизм ксенобиотиков протекает в виде двухфазного процесса:

1-я фаза — метаболистические превращения;

2-я фаза — реакции конъюгации.

1-я фаза (метаболистические превращения) — связана с реакциями окисления, восстановления, гидролиза и протекает при участии ферментов, главным образом, в эндоплазматическом ретикулуме печени и реже — других органов (надпочечниках, почках, кишечнике, легких и т. д.).

Окисление. В осуществлении реакций окисления решающее значение имеют микросомальные ферменты печени. Микросомальные ферменты катализируют не только окисление жирных кислот, гидроксилирование стероидов, окисление терпенов и алкалоидов, но и окисление различных лекарств, пестицидов, канцерогенных ПАУ и других ксенобиотиков.

Восстановление. Чаще всего имеют место реакции восстановления нитро- и азосоединений в амины, восстановление кетонов во вторичные спирты.

Гидролиз. Речь идет, главным образом, о гидролизе сложных эфиров и амидов, с последующей деэтерификацией и дезаминированием.

2-я фаза (реакции конъюгации) — это реакции, приводящие к детоксикации. Наиболее важные из них — это реакции связывания активных —ОН, —NH2, —СООН и —SH-групп и метаболита первичного ксенобиотика. Интересно, что некоторые ксенобиотики, в частности лекарственные средства, могут стимулировать активность ферментов, участвующих в метаболизме различных веществ (не только собственном). Такая ферментативная индукция может считаться выгодной, т. к. метаболизм и выведение токсических веществ ускоряется, если только промежуточные метаболиты не окажутся более токсичными, чем исходные вещества.

Наиболее широка и многообразна активность ферментов семейства глутатионтрансфераз. Они участвуют в реакциях конъюгации с восстановленным глутатионом, восстанавливают органические гидроперекиси в спирты.

Глюкуронилтрансферазы метаболизируют, например, анилин, фенол, морфин, левомецитин, парацетомол и др. Ацетилтрансферазы присоединяют ацетил к N- или О-атомам, а метил трансферазы метилируют ОН-, NH2- и SH-группы различных ксенобиотиков и лекарственных средств.

К ферментам второй фазы относятся и некоторые другие ферменты, такие как: сульфотрансфераза и метилтрансфераза.

Трансферазы имеют и важные достоинства: они присутствуют во всех клетках; функционируют при любых путях поступления ксенобиотиков в организм; завершают детоксикацию, а иногда исправляют ошибки первой фазы.

15. Какие вещества изолируют методом минерализации?

В химико-токсикологическом анализе метод минерализации применяется при исследовании биологического материала (органов трупов, биологических жидкостей, растений, пищевых продуктов и др.) на наличие так называемых «металлических ядов». Эти яды в виде солей, оксидов и других соединений в большинстве случаев поступают в организм через пищевой канал, в соответствующих отделах которого они всасываются в кровь и вызывают отравления.

Важнейшими «металлическими ядами» являются соединения бария, висмута, кадмия, марганца, меди, ртути, свинца, серебра, таллия, хрома, цинка и некоторых других металлов. В токсикологии к группе «металлических ядов» относятся и соединения некоторых неметаллов (мышьяка, сурьмы и др.).

Для исследования биологического материала на наличие «металлических ядов» необходимо разрушить органические вещества, с которыми связаны металлы, и перевести их в ионное состояние. Методы, применяемые для этой цели, можно подразделить на две группы: методы сухого озоления и методы мокрого озоления, или мокрой минерализации.
16. Способы минерализации. Окислители, используемые для минерализации во всех способах.

Выбор метода минерализации органических веществ зависит от свойств исследуемых элементов, количества пробы биологического материала, поступившего на анализ, и т. д.

1. 
   Метод сухого озоления основан на нагревании органических веществ до высокой температуры при доступе воздуха. Сухое озоление производят в фарфоровых, кварцевых или платиновых тиглях. Метод применяется тогда, когда имеется специальное задание исследовать объекты биологического происхождения на наличие марганца, меди и некоторых других металлов. Этот метод пригоден и при исследовании биологического материала на наличие цинка и висмута.
   
2. 
   Для минерализации органических веществ методом мокрого озоления применяют кислоты-окислители (азотную, серную и хлорную кислоты), хлорат калия и пергидроль. При помощи этих окислителей происходит разрушение биологического материала с образованием более простых химических соединений. Применяемые окислители разрушают связи между металлами и белками, пептидами, аминокислотами и некоторыми другими соединениями. При минерализации биологического материала, содержащего металлы, связанные в организме с многими жизненно важными органическими соединениями, образуются соли этих металлов, которые можно обнаружить в минерализатах при помощи соответствующих реакций и методов.
   

Ввиду медленного протекания процесса окисления биологического материала концентрированной серной кислотой и образования неразлагаемых обугленных остатков, этот метод мало пригоден для минерализации объектов биологического происхождения, исследуемых на наличие «металлических ядов».

Иногда для минерализации органических веществ применяют трехкомпонентную смесь (пергидроль, концентрированные серная и азотная кислоты). В этих случаях исследуемый объект вначале обрабатывают смесью концентрированных серной и азотной кислот. После частичного окисления органических веществ этой смесью прибавляют пергидроль, полностью разрушающий органические вещества.

17. Механизм воздействия металлических ядов на организм.

Металлические яды проявляют местное действие в деструкции ткани и зависит от способности этих соединений к диссоциации. В результате уплотнения и денатурации белка образуется некроз тканей со струпом.

Металлические яды  в составе молекулы имеют кислотный остаток  (анион) сильной кислоты (хлороводородной, азотной), который приводит к более выраженному деструктивному действию, чем действие соединений с кислотным остатком слабой кислоты (уксусной, угольной и др.).

В основе резорбтивного действия лежит блокирование функционально активных групп белков–ферментов, структурных белков и вытеснение специфического металла в металлсодержащих ферментах.

Функции рецепторов могут выполнять сульфгидрильные, гидроксильные, карбоксильные, амино- и фосфорсодержащие группы белковых и других жизненно важных соединений в организме. Свойствами рецепторов также могут обладать некоторые аминокислоты, нуклеиновые кислоты, ферменты, витамины, гормоны и ряд других веществ.

Отравление солями тяжёлых металлов и другими неорганическими веществами обусловлено связыванием катионов указанных соединений с сульфгидрильными группами (рецепторами), содержащимися в молекулах белков. Связь между катионами некоторых металлов и сульфгидрильными группами является довольно прочной (ковалентной). Сульфгидрильные группы белковых веществ особенно прочно связываются с ионами мышьяка, сурьмы, ртути, висмута и некоторых других металлов.

В результате потери протеидами многих физико-химических и биологических свойств нарушается белковый, углеводный и жировой обмен. Разрушается структура клеточных оболочек, что приводит к выходу из клеток калия и проникновение внутрь натрия и воды.

Металлические яды (соединения тяжёлых металлов, а также мышьяка и сурьмы) избирательно токсичны в основном для специфического эпителия почек, печени, кишечника, эритроцитов и нервных клеток, где наблюдается повышенная концентрация этих веществ. Они могут поступать в организм пероральным, ингаляционным путём, через кожу и слизистые оболочки, при парентеральном введении.

Основной путь поступления – пероральный. При попадании в желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) металлические яды всасываются в ионизированном виде, чему способствует присутствие хлоридов в желудочном соке и щелочная реакция кишечного сока.

Всасывание из ЖКТ является суммой сложных реакций, в процессе которых соединения металлов могут подвергаться разнообразным превращениям, способствующим их проникновению через клеточные мембраны. Под влиянием пищеварительных соков может меняться форма всасывания соединений.

18. Удаление окислителей из минерализата.

Минер-т в больш-ве случаев содержит окислители, кот. помешают дальнейшему анализу. Жидкость, получ. после минерализации с пом. H2SO4 и HNO3 часто содержит оксиды азота. Если каплю холодного минерализата смешать с р-ром дифениламина в H2SO4, обр-ся синее окрашивание, указ. на наличие окислителя в минерализате.

Для удаления оксидов азота из минерализата прим-ся 2 способа:

Термический способ. Большая часть оксидов азота при термич. методе удал-ся в первый час денитрации, ост. часть - медленно (9-17 ч.), т.е. удаление HNO2 в виде оксидов по этому способу - медленно.

Динитрация.

Денитрация с применением восстановителей:исп-т восстановители (формальдегид, мочевину, Na2S). Денитрация основана на гидролизе нитрозилсерной к-ты и восстановлении HNO-продукта гидролиза нитрозилсерной к-ты - до легко удаляемых из жидкостей оксидов азота и элементарного азота (N2).

Денитрация минерализата формальдегидом: к минерализату приб-т 10-15 мл дистилл. H2O и смесь нагревают до 110-130°. В нагретую жидкость, осторожно, по каплям, избегая избытка, вносят формалин. Набл-ся бурное выделение пузырьков газа (NO и N2) и, => окисления NO кислородом воздуха , бурые пары NO2. Удобство применения формальдегида в том, что он, как энергичный восс-ль, взаим-т и HNO2, получ. при гидролизе нитрозилсерной кислоты, и с HNO3, содержащейся в минерализате в избытке. На денитрацию при помощи формальдегида расх-ся до 2 мл формалина и р-ция заканч-ся через 1-2 мин. Остатки непрореагир. формалина уд-т или нагр-м жидкости в течение 5-10 мин или доб-м в нагретую жидкость 5-10 к. пергидроля. Окончание денитрации опр-т с дифениламином.

Денитрация минерализата с мочевиной: Минерализат нагревают до 135-145° и в нагретую жидкость, небольшими порциями, при пост-м помешивании вносят сухую мочевину. На процесс денитрации мочевиной треб-ся 3-5мин., расх-ся 2,5 г мочевины. Невступившая в р-цию мочевина омыляется с образованием СО2 и (NH4)2SO4:

CO(NH2)2 +H2O>CO2+ 2 NH3 2 NH3 + H2SO4>(NH4)2SO4

Денитрация с помощью сульфита натрия: Время денитрации 5-15 минут. Расход сульфита натрия - 12г.Избыток сернистого ангидрида уд-т нагр-м и доб-м к нагретой жидкости 5-10 капель пергидроля.

19. Способы качественного обнаружения металлических ядов. Примеры.

В химико-токсикологическом анализе для обнаружения ионов металлов в минерализатах применяется систематический ход анализа и дробный метод.

Систематический ход анализа основан на последовательном выделении из растворов отдельных групп ионов, на подразделении этих групп на подгруппы и на выделении отдельных ионов из подгрупп. Выделенные из растворов ионы определяют при помощи соответствующих реакций.

Однако этот метод анализа имеет и ряд недостатков, основным из которых является длительность разделения ионов. Кроме того, большое число отдельных операций (осаждение, растворение, фильтрование и др.) может быть причиной частичной потери исследуемых ионов. Часть ионов может быть потеряна в результате процессов соосаждения.

Учитывая указанные выше недостатки систематического хода анализа, для обнаружения ионов в смесях применяют дробный метод.

Дробный метод анализа.

Дробный метод основан на применении реакций, с помощью которых в любой последовательности можно обнаружить искомые ионы в отдельных небольших порциях исследуемого раствора. Пользуясь дробным методом, отпадает необходимость выделения исследуемых ионов из растворов.

Для обнаружения соответствующих ионов дробным методом необходимо применять специфические реактивы, позволяющие обнаружить искомый ион в присутствии посторонних ионов. Однако не всегда можно подобрать специфические реакции для обнаружения искомых ионов. В этих случаях в дробном анализе пользуются специальным приемом (маскировкой), с помощью которого устраняется влияние мешающих ионов.

Обнаружение искомых ионов дробным методом производится в два этапа. Вначале устраняют влияние мешающих ионов с помощью соответствующих реактивов или их смесей, а затем прибавляют реактив, дающий окраску или осадок с искомым ионом.

Основным способом маскировки мешающих ионов, который применяется в аналитической химии и в химико-токсикологическом анализе, является комплексообразование. Пользуясь этим способом, для маскировки подбирают такой реактив, который с мешающими ионами образует бесцветные прочные комплексные ионы, не способные реагировать с реактивами на искомые ионы. Использование комплексообразования для маскировки ионов можно показать на нескольких примерах.

В дробном анализе «металлических ядов» для маскировки мешающих ионов применяются цианиды,фториды (Fe 3+), фосфаты (Fe 3+), тиосульфаты (серебра, свинца, железа (III), меди), тиомочевина (висмута, железа(III), сурьмы(III). кадмия, ртути, серебра)и другие вещества.