teoria esterazy

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->Zagadnienia ToksykologiaAChE i insektycydy1.2.3.4.5.6.7.8.Detoksykacja ksenobiotykówEsterazyCharakterystyka cholinesterazInhibitory cholinesterazBiocydy, różne katagorie biocydówPestycydy fosforoorganiczne – oddziaływanie na zwierzętaOgólnie: inhibicja enzymówAnaliza kolorymetryczna aktywności enzymówad.1 Detoksykacja ksenobiotykówKsenobiotyk-substancja obca dla organizmu,Biotransformacja– przemiana biochemiczna. Taka zmiana może powodować małezmiany w cząsteczce macierzystej, prowadzić do substytucji – podstawienia, modyfikacjigrupy funkcyjnej lub jej całkowitego rozkładu na CO 2, H2O i sole nieorganiczne.Ksenobiotyki zwykle degradują enzymy, których pierwotna funkcja nie jest związana z ichmetabolizmem –kometabolizmi prowadzące do niewielkiej modyfikacji substancji.Szybkość biodegradacji zależy od:stęż. substratu, obecności in. substancjitoksycznych, dostępności O2, temperatury, warunków dla rozwoju organizmów.Tempo degradacji ksenobiotyku można mierzyć za pomocą biomarkerów:ekspozycji– pomiar stężenia ksenobiotyku lub jego metabolitu, charakterystycznegoefektu obecności ksenobiotyka na organizmefektu-zmiany fizjologiczne, biochemiczne i zachowania które można przypisać działaniuksenobiotykuDetoksykacja może być opóźniona bo ksenobiotyk może hamować działanie enzymów, ichbiosyntezę, naruszać metabolizm produktów pośrednich, naruszyć ciągłość błonkomórkowych.Detoksykacja jest zwykle po toby powstał związek mniej toksyczny i łatwiej usuwalny,najczęściej metabolizm dotyczy niepolarnych substancji lipofilowych słabo rozpuszczalnew wodzie które przekształcają się w substancje łatwiej rozpuszczalne w wodzie, proceszwykle przebiega w dwóch fazach.ad. 2. EsterazyEC 3.1 enzymy ( hydrolazy) rozkładające wiązania estrowe jak i amidowe. Wcząsteczkach tłuszczów przy udziale wody (trawiące tłuszcze) rozrywają wiązanie glicerol– kwasy tłuszczowe. Są grupa enzymów odznaczającą się na ogół małą swoistosciąsubstratową. Enzymy te „rozlokowane” są w cytoplazmie, ale także w organellachkomórkowych: mikrosomach i mitochondriach. Aktywność esterazową analizowano wwielu tkankach i narządach np. wątroba, tkanka mięśniowa.W zależności od specyficzności substratowej i hamowania przez substrat wyróżnia siędwa główne typy esteraz: A-oraz B-esterazy. Do typu A nalezą esterazy, które nie sąhamowane przez specyficzny substrat, takie jak paraoksonaza (EC 3.1.8.1), zwane takżearyloesterazami (nie wykazano ich w tkankach owadów). B-esterazy hydrolizują estryfosforoorganiczne i karbaminiany (np. estry kwasu octowego) i są hamowane przeznadmiar własnego substratu. Wszystkie esterazy należące do typu B są hamowane przezzwiązki fosfoorganiczne Wyróżniono także grupę C-esteraz, która nie oddziałuje zpestycydami fosfoorganicznymi.Esterazy uczestniczą w trawieniu tłuszczy w przewodzie pokarmowym, są ważne przytworzeniu aktywnych substancji zawierających tłuszczowceJest wiele kategorii esteraz zależnie od substratów lub wrażliwości na inhibitory, np:arylesterazy; karboksyloesterazy; cholinesterazy; acetylesterazy (hydrolizują estry kwasuoctowego)Ad. 3. Charakterystyka cholinesterazEC 3.1 enzymy ( hydrolazy) rozkładające wiązania estrowe jak i amidowe. Wcząsteczkach tłuszczów przy udziale wody (trawiące tłuszcze) rozrywają wiązanie glicerol– kwasy tłuszczowe. Są grupą enzymów odznaczającą się na ogół małą swoistościąsubstratową. Enzymy te „rozlokowane” są w cytoplazmie, ale także w organellachkomórkowych: mikrosomach i mitochondriach. Aktywność esterazową analizowano wwielu tkankach i narządach np. wątroba, tkanka mięśniowa.W zależności od specyficzności substratowej i hamowania przez substrat wyróżnia siędwa główne typy esteraz: A-oraz B-esterazy. Do typu A nalezą esterazy, które nie sąhamowane przez specyficzny substrat, takie jak paraoksonaza (EC 3.1.8.1), zwane takżearyloesterazami (nie wykazano ich w tkankach owadów). B-esterazy hydrolizują estryfosforoorganiczne i karbaminiany (np. estry kwasu octowego) i są hamowane przeznadmiar własnego substratu. Wszystkie esterazy należące do typu B są hamowane przezzwiązki fosfoorganiczne Wyróżniono także grupę C-esteraz, która nie oddziałuje zpestycydami fosfoorganicznymi.Esterazy uczestniczą w trawieniu tłuszczy w przewodzie pokarmowym, są ważne przytworzeniu aktywnych substancji zawierających tłuszczowceJest wiele kategorii esteraz zależnie od substratów lub wrażliwości na inhibitory, np:arylesterazy; karboksyloesterazy; cholinesterazy; acetylesterazy (hydrolizują estry kwasuoctowego)Ad. 4 Inhibitoryleki z grupy benzodiazepin, suksametonium, karbaminiany,…tioestry fosforoorganiczneSzybkie obroty AChE ok. 300000 przemian /min,a gdy zadziała inhibitor obniżenie nawet do 0,0085 przemiany/min –przykładmetylparationuProdukt reakcji z inhibitorem – ufosforylowany enzym – trwałe połaczenie o brakuzdolności hydrolizowania AChPonowne uczynnienie enzymu wymaga samoistnej hydrolizy- defosforylacjiObecność insektycydów fosfororganicznych utrudnia taka reakcję, bo łatwo odłączajągrupy alkilowe z kompleksu substrat-enzym tworząc enzym monoalkilofosforylowany starzenie kompleksu enzym—inhibitor, nieodwracalne blokowanie enzymuEstry fosforoorganiczne reagują z grupą hydroksylowa seryny z centrum aktywnegoenzymuKarbaminiany ukarbamyluja enzym, są podobne do budowy ACh i się podstawiają zamiasttego substratu znacznie zwalniając tempo reakcji katalizowanej przez AChEAd.5. Biocydy różne kategorie biocydów.Zoocydy (insektycydy, molluskocydy, namatocydy, akarycydy, rodentocydy), herbicydy,fungicydy, regulatory wzrostu roślin, bakteriocydydziałające na układ nerwowyblokujące kanały sodowe błon komórek np. DDT, pyretroidyblokujące kanały chlorkowe związane z receptorami GABA np. lindan, związkicyklodienowe jak aldryna, mieszaniny antybiotyków jak awermektyna, spinosadblokujące AChE – insektycydy fosforoorganiczne i karbaminianywspółdziałające z nikotynowymi receptorami ACh np. imidachloprid, nikotynainhibitory syntezy chityny np. związki acylomocznikoweantyhormonalne ograniczające działanie hormonu juwenilnego, ekdyzonusterujące behawiorem np. feromony, kairomonyantyfidanty jak azadryrachtynawspółdziałające z receptorami błon komórek nabłonka jelita np. białkaBacillusthuryngensispasożyty- bakulowirusy, grzyby i nicienieAd. 6 Pestycydy fosforoorganiczneOrganiczne estry kwasów fosforowych (insektycydy i środki bojowe)zwykle ciecze o charakterze lipofilowym o pewnej lotności, niektóre to ciała stałeWykorzystywane do zwalczania pasożytów zewnętrznych i wewnętrznych zwierzątkręgowychSą neurotoksynami i wykorzystuje się je m.in. do zwalczania komarów, szkodników uprawMożna wśród nich wyróżnić, np: dichlorofos,diazinon, fenitrotionczy malation, które różniąsię ilością at. S połączonych z centralnym at. P i rodzajem ich wiązańMogą wchodzić różnymi drogami do organizmu, pokarmową , oddechowa, powłokamiciała, łatwo przenikają przez błony komórkowe. wydalane z przewodem pokarmowym iprzez nerki; ale tez łatwo ulegają biodegradacji, nie kumulują się w organizmach, ichrozpad jest katalizowany przez oksydazy, hydrolazy i transferazy.Objawy zatrucia:muskarynowe- w układach oddechowym, pokarmowym, sercu, nerkach, mięśniach,…(dominują przy zatruciu lekkim, zewnetrzene przejawy, np. slinienie, osłabienie, bóle,nudnosci, wymioty, brak łaknienia,…hamowanie ACh ok. 60%)nikotynowe w płytkach motorycznych mięśni szkieletowych ( występuja przy zatruciuśrednio ciezkim z muskarynowymi, biegunka, drżenie mieśni, ogólne pobudzenie,oczopląs,…generalne ośrodkowe – zatrucia ciezzkie, drgawki, zaburzenia psychiczne, sinica,…Ad.7. Inhibicja enzymów.odwracalne lub nieodwracalne hamowanie aktywności enzymówInhibitorykompetycyjne-współzawodniczące z substratem tak łączy się z centrum aktywnym byograniczyć wiązanie substratu, inhibitor może być pochodna substratuniekompetycyjne– wiąże się zwykle z substratem ograniczając jego udział w reakcjitworząc kompleks nie aktywny katalitycznieakompetycyjne– przyłączają się nieodwracalnie do kompleksu substrat-enzymPojęcie toksycznościTOKSYKOLOGIA-szkodliwe oddziaływanie substancji na organizmyTOKSYCZNOŚĆ JEST MANIFESTOWANA USZKODZENIAMI ORGANIZMUWAŻNE INFORMACJE:dawka toksyny,droga podania (narażenia) – sposób ekspozycjirodzaj i ciężkość uszkodzeń,czas potrzebny do wywołania uszkodzeń organizmusubstancje toksyczne – główne grupyMetale i metaloidy: Cd, Pb, Hg, As, Zn, Cu, Al, Co, Fe, Ni,..PRZYKŁADOWE DZIAŁANIA: interakcje z białkami błon komórkowych, wpływ naekspresję genów, uszkodzenia DNA, zaburzenia mitochondriów, stres oksydacyjny,zaburzenia neurologiczne…Związki nieorganiczne: cyjanki, azotany, azotynyPRZYKŁADOWE DZIAŁANIA:utlenianie hemoglobiny, działania mutagenne,upośledzenie fotosyntezy, zaburzenia procesów oddechowych, …Trwałe związki organiczne bioakumulujące w tłuszczach, np. DDT, polichlorowanebifenyle, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), dioksyny,…PRZYKŁADOWE DZIAŁANIA:zaburzenia rozwojowe, neurologiczne, stres oksydacyjny,…Gazowe toksyny, np. tlenki azotu, ozon, fluowodorek, ..PRZYKŁADOWE DZIAŁANIA:zaburzenia fotosyntezy, transpiracji, układu oddechowego,…szlaki substancji toksycznychwoda (powierzchniowa, gruntowa)pokarmglebapowietrzeKsenobiotyk-substancja obca dla organizmu.Ksenobiotyki degradują enzymy, których pierwotna funkcja nie jest związana z ichmetabolizmem –kometabolizm(bez powstania CO2 czy energii) i prowadzące doniewielkiej modyfikacji substancji.Biotransformacja– która może powodować małe zmiany w cząsteczce macierzystej,prowadzić do substytucji – podstawienia, modyfikacji grupy funkcyjnej lub do jejcałkowitego rozkładu na CO2, H2O i sole nieorganiczne.Szybkość biodegradacji zależna odstężenia ksenobiotyku, obecności innych substancjitoksycznych, dostępności tlenu, temperatury, warunków dla rozwoju organizmów.Degradacja może być opóźniona przez sam ksenobiotyk, który może hamować działanieenzymów, ich biosyntezę, naruszać metabolizm produktów pośrednich, naruszyć ciągłośćbłon komórkowych.Degradacja zwykle prowadzi do powstania związku mniej toksyczny, łatwiej usuwalnego,łatwiej rozpuszczalnego w wodzieLC50 (LD50)stężenie (dawka) wywołująca 50% śmiertelność badanej grupy organizmóww określonym czasie ekspozycji[DOBRA MIARA W TOKSYKOLOGII, DOKŁADNA]EC50[50%effect concentration]stężenie powodujące 50% efekt w mierzonej zwiennejNOEL[noobserved effect level]poziom dawki, przy którym nie stwierdza się istotnegostatystycznie zwiększenia częstości jakichkolwiek efektów w grupie narażonej wporównaniu z grupa kontrolnąNOAEL[noobserved adverse effect level]poziom dawki, przy którym nie stwierdza sięistotnego statystycznie zwiększenia częstości szkodliwych efektów w grupie narażonej wporównaniu z grupa kontrolnąLOEL[lowestobserved effect level]najmniejszy obserwowany poziom działaniaLOAEL[lowestobserved effect level]najmniejszy obserwowany poziom działaniaszkodliwegopestis=szkodnik, cedeo=niszczyćzwiązki przeznaczone do zwalczaniaorganizmów lub ich produktów wywołujących szkody, stanowiących zagrożenieZoocydy (insektycydy, moluskocydy, nematocydy, akarycydy, rodentocydy, …), herbicydy,fungicydy, regulatory wzrostu roślin, bakteriocydy , defolianty, defloranty, desykanty,…PESTYCYDYdziałające na układ nerwowyblokujące kanały sodowe błon komórek np. DDT, pyretroidyblokujące kanały chlorkowe związane z receptorami GABA np. lindan, związkicyklodienowe jak aldryna, mieszaniny antybiotyków jak awermektyna, spinosadblokujące ChE – insektycydy fosforoorganiczne i karbaminianywspółdziałające z nikotynowymi receptorami acetylocholiny np. imidachloprid, nikotynainhibitory syntezy chityny np. związki acylomocznikoweantyhormonalneograniczające działanie hormonu juwenilnego, ekdyzonusterujące behawioremnp. feromony, kairomonyantyfidantyjak azadryrachtynaoddziałujące na błony komórek nabłonka jelitanp. białkaBacillus thuryngensispasożyty-bakulowirusy, grzyby i nicienieatraktanty– środki zwabiające [ Pobierz całość w formacie PDF ]