Підручник з Біології і екології. 10 клас. Соболь - Нова програма

Чужа чужина не пожаліє.

П. Мирний

§ 31. НЕГАТИВНИЙ ВПЛИВ НА ОБМІН РЕЧОВИН ЧУЖОРІДНИХ СПОЛУК ТА ЇХ ЗНЕШКОДЖЕННЯ В ОРГАНІЗМІ ЛЮДИНИ

Основні поняття й ключові терміни: Ксенобіотики. Психоактивні речовини. Біотрансформація.

Пригадайте! Що таке обмін речовин?

Знайомтеся!

Мабуть, всі ви чули термін «органічні продукти». Він асоціюється з чимось безпечним та екологічним. Принаймні, безпечнішим та екологічнішим, ніж те, що ми щодня вживаємо в їжу. І це дійсно так, адже органічні продукти (біопродукти, organic food англійською) — це продукти, виготовлення яких передбачає мінімальне використання пестицидів, синтетичних мінеральних добрив, регуляторів росту, штучних харчових добавок. Це продукти без ксенобіотиків (від грец. ксенос — чужий, біос — життя).

ЗМІСТ

У чому полягає негативний вплив ксенобіотиків на організм людини?

Крім поживних речовин в організм людини з харчовими продуктами, повітрям, питною водою або крізь шкіру можуть потрапити й чужорідні хімічні речовини, що їх називають ксенобіотиками. Ці речовини не використовуються в організмі ні як пластичний, ні як енергетичний матеріал. До ксенобіотиків належать діоксини, ліки, наркотичні речовини, пестициди, мінеральні добрива, мийні засоби, радіонукліди, синтетичні барвники та інші. Найнебезпечнішими у цій групі є діоксини, пестициди, сполуки важких металів, нітрати.

Діоксини — група хлоровмісних вуглеводнів із потужною токсичною дією на організм. Найнебезпечнішими джерелами діоксинів є підприємства з хлоровмісними технологічними процесами (хімічні, целюлозно-паперові, металургійні), сміттєспалювальні заводи та звалища хімічних відходів. Спалювання будь-яких хлорованих вуглеводнів (гуми, поролону, лінолеуму, поліетилену, пластику) супроводжується викидом цих сполук в атмосферу. Діоксини добре розчиняються в жирах і тому в організм надходять головним чином із м'ясом, рибою та молоком.

Пестициди — хімікати, що використовуються для боротьби зі шкідниками та для захисту рослин. Особливо небезпечними є хлороорганічні пестициди (гексахлоран, поліхлоропінен), фосфороорганічні інсектициди (дихлофос, карбофос, хлорофос), ртутьорганічні речовини (гранозан). Усі без винятку пестициди за ретельного вивчення виявляли або мутагенну, або іншу негативну дію на живу природу і людину. Близько 90 % усіх фунгіцидів, 60 % гербіцидів і 30 % інсектицидів є канцерогенними сполуками.

У зв'язку з антропогенним впливом значно зріс рівень забруднення довкілля сполуками важких металів (Cu, Ni, Cd, Zn, Pb, Hq). Висока потенційна набезпeка забруднення ними значною мірою пов'язана з їх здатністю до накопичення. Сполуки важких металів виявляють токсичну дію на білки, порушуючи цим відповідні функції організму.

Особливої уваги у зв'язку з надлишковим вмістом у живій речовині потребують нітрати. Це термічно нестійкі, добре розчинні у воді сполуки, які можуть накопичуватись в коренеплодах і плодах рослин. Самі нітрати не є отруйними, але в організмі людини вони перетворюються на нітрити, які взаємодіють з гемоглобіном крові. В організмі порушується тканинне дихання, внаслідок чого розвивається хвороба метгемоглобінемія. Крім того, дія нітритів є небезпечною для організму через утворення канцерогенів — нітрозоамінів.

Отже, ксенобіотики — чужорідні речовини, що не синтезуються в організмі людини, але потрапляючи всередину або на покриви тіла, можуть спричиняти алергічні реакції, мутації, хвороби, послаблювати імунітет, порушувати обмін речовин тощо.

У чому полягає негативний вплив психоактивних речовин на обмін речовин?

Психоактивні речовини — речовини, що спричиняють звикання та залежність за умов систематичного їх вживання, внаслідок чого змінюється поведінка людини. До цієї групи речовин належать алкоголь, нікотиновмісні, опіоїди, кокаїн, снотворні, барбітурати та ін.

Всі психоактивні речовини впливають на роботу головного мозку людини: прискорюють передачу сенсорних сигналів або перешкоджають нервовим центрам виконувати свої функції. В основі ефектів, зумовлених дією психотропних речовин, — їх вплив на нейромедіатори (речовини, що передають сигнали від одного нейрона до іншого). Найпоширенішими речовинами цієї групи є етанол, нікотиновмісні (іл. 78) й наркотичні речовини.

Іл. 78. Тютюн справжній (Nicotiana tabacum) — рослина родини Пасльонові

Етанол (етиловий спирт) у клітинах постійно утворюється на етапах обміну вуглеводів. У нормі у крові людини завжди міститься близько 0,001—0,015 г/л спирту. Невелика кількість етанолу не є небезпечною, оскільки швидко знешкоджується ферментами печінки. Вплив алкоголю на процеси обміну в організмі, на структуру клітин складається з дії двох речовин — етилового спирту та похідного ацетальдегіду, що спричиняє різноманітні розлади внутрішньоклітинного обміну.

Найважливішими з них є ушкодження мембран, порушення окисно-відновних реакцій, нестача поживних речовин, зниження швидкості синтезу білків, зміни в обміні нейромедіаторів, порушення механізмів регуляції функцій організму. Збільшення кількості етанолу в організмі призводить до виникнення метаболічної залежності від нього.

У тютюновому димі шкідливих сполук багато (чадний газ, бензпірен, формальдегід, ацетальдегід, бензен тощо), але найнебезпечнішим є нікотин. Це алкалоїд, що в організмі виявляє нейротоксичну отруйну дію. Йдеться про екзогенний нікотин. У самому організмі міститься власний природний ендогенний нікотин, що синтезується клітинами печінки в невеликих кількостях і входить до складу багатьох ферментів, що беруть участь в обміні речовин. На відміну від тютюнового нікотину ця речовина неотруйна. Що ж відбувається, якщо нікотин потрапляє в організм під час тютюнокуріння? Організм людини перестає виробляти свій нікотин і стає залежним від тютюнового.

Наркотичні речовини — чужорідні щодо обміну речовин сполуки, що спричиняють залежність унаслідок заміщення однієї з речовин природного метаболізму. Як засвідчили дослідження, головний мозок сам виробляє речовини, які чинять дію на певні нервові центри мозку, що викликає у людини почуття задоволення. Усі поведінкові акти, які мають біологічну та соціальну зумовленість, супроводжуються позитивними емоціями. Організм ніби сам себе стимулює на правильну поведінку. Фізіологічний механізм полягає в тому, що під час задоволення потреб підвищується синтез ендорфінів (енкефалінів), що викликають позитивні емоції. При вживанні наркотиків формується залежність, і наркотичні речовини сприймаються організмом як ендорфіни й енкефаліни.

Отже, психоактивні речовини мають виражений нейротоксичний і психоруйнівний ефект, подібність до внутрішніх чинників обміну речовин і, заміняючи їх у процесах життєдіяльності, спричиняють залежність.

Як відбувається знешкодження токсичних сполук в організмі людини?

Біотрансформація — знешкодження токсичних речовин шляхом перетворення їх у молекулярну форму із зміненими біологічними властивостями і виведенння з організму. Багато шкідливих речовин, потрапивши в організм людини, зазнають знешкодження і виділяються у вигляді метаболітів. В організмі також знешкоджуються кінцеві продукти метаболізму, що мають потенційно токсичні властивості (жовчні пігменти, амоніак), продукти гниття білків у товстій кишці (феноли, індоли, скатоли).

В організмі людини знешкодження небезпечних сполук здійснює печінка за участі спеціальних ферментів і мембранних рецепторів, які регулюють їхню активність. Знешкоджені сполуки видаляються з організму із сечею або жовчю. Біотрансформація ксенобіотиків відбувається у дві фази:

1-ша фаза: модифікація — це окисно-відновні та гідролітичні реакції, що каталізуються ферментами ЕПС (цитохром Р450, епоксидгідролаза). Молекула ксенобіотика збагачується функціональними групами (-OH, -COOH, -SH, -NH2), що робить її розчинною у воді.

2-га фаза: кон'югація — реакції синтезу за участі ферментів-трансфераз. До проміжних продуктів метаболізму приєднуються ендогенні молекули (глюкуронова кислота, сульфатна кислота, глутамін), у результаті чого утворюються полярні сполуки для видалення з організму.

Упродовж багатьох років перетворення ксенобіотиків в організмі розглядається тільки як позитивне явище, спрямоване на зменшення токсичності, а випадки збільшення токсичності вважалися винятком. Однак із часом було встановлено, що підвищення токсичності є швидше правилом, аніж винятком. Через те термін біотрансформація є точнішим, ніж детоксикація.

Отже, живим організмам властиві механізми знешкодження та видалення токсичних речовин, що мають екзогенне або ендогенне походження.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Самостійна робота з таблицею

Заповніть у робочому зошиті таблицю та зробіть висновок про участь систем органів у захисті організму людини від ксенобіотиків.

Система

Органи

Значення

Травна

Дихальна

Сечовидільна

Шкіра

Імунна

Біологія + Медицина. Вітамін РР

Нікотинова кислота (ніацин, вітамін B3, вітамін PP, антипелагрічний вітамін) — водорозчинний вітамін, який має настільки корисні властивості, що офіційна медицина прирівнює його до ліків. Яке значення вітаміна РР в обміні речовин? Назвіть харчові продукти, що містять вітамін РР.

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Дієтологія. Житній хліб

Хліб у харчовому раціоні людини посідає особливе місце. Дієтологи радять дорослій людині упродовж дня з'їдати близько 150—200 г житнього й 150—200 г пшеничного хліба. Визначте переваги і недоліки вживання житнього хліба та обґрунтуйте значення цього хліба для нормального обміну речовин.

РЕЗУЛЬТАТ

Оцінка

Завдання для самоконтролю

1-6

1. Що таке ксенобіотики? 2. Наведіть приклади найшкідливіших ксенобіотиків. З. Що таке психоактивні речовини? 4. Наведіть приклади психоактивних речовин. 5. Що таке біотрансформація? 6. Назвіть дві основні фази біотрансформації ксенобіотиків в організмі людини.

7-9

7. У чому полягає негативний вплив ксенобіотиків на організм людини? 8. У чому полягає негативний вплив на обмін речовин психоактивних речовин? 9. Як відбувається знешкодження ксенобітиків в організмі людини?

10-12

10. Обґрунтуйте значення різних фізіологічних систем організму людини для захисту від ксенобіотиків.