Спицына Т.П. Основы токсикологии - файл n1.doc
приобрестиСпицына Т.П. Основы токсикологиискачать (5921 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc
Министерство образования и науки Российской ФедерацииГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»Т.П. Спицына
ОСНОВЫ ТОКСИКОЛОГИИ Утверждено редакционно-издательским советом
в качестве учебного пособия для студентов специальности 250201 и магистров направления 554205 очной формы обучения
Красноярск, 2011 Спицына, Т.П. Основы токсикологии: учебное пособие для студентов специальности 250102 и магистров направления 554205 очной формы обучения / Т.П. Спицына. – Красноярск: СибГТУ, 2011. – 175 с.
Рецензенты: канд. биол. наук Л.Н. Скрипальщикова (Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН);
канд. биол. наук О.П. Ковылина (методический совет СибГТУ).
В пособии даны теоретические аспекты токсикологии. Рассматриваются токсиканты биологического и синтетического происхождения. Особое внимание уделяется экологическим проблемам, возникающим при применении токсичных веществ.
Отв. редактор профессор П.И. Аминев
Редактор РИЦ С.К. Патюкова
Подписано в печать 18.10.2011. Формат 60Ч84 1/16.
Усл. печ. л. 10,75. Тираж 60 экз. Изд. № 3/33
Заказ №
Редакционно-издательский центр СибГТУ
660049, Красноярск, пр. Мира, 82
© Спицына Т.П., 2011
© ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», 2011 г.
СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ 3
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ВВЕДЕНИЕ В ПРЕДМЕТ 6
0.1. Предмет, содержание и практическое значение токсикологии. Место в естествознании 6
0.2. История развития токсикологии как науки 9
0.3. Основные термины и классификация видов химических воздействий организма на среду 14
Библиографический список к разделу 18
Контрольные вопросы к разделу 1 19
2. ТОКСИКАНТЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ 20
2.1. Бактериальные токсины 20
2.2. Микотоксины 25
2.2.1. Токсины грибов рода Penicillium 27
2.2.2. Токсины грибов рода Clavillis 30
2.2.3. Токсины грибов рода Aspergillus 31
2.2.4. Токсины грибов рода Fusarium 33
2.2.5. Токсины настоящих грибов (Basidiomycetes) 35
2.3. Токсины высших растений 40
2.3.1. Химические средства защиты у растений 41
2.3.2. Фитонциды 46
2.3.3. Фитонциды и защита растений от болезней 54
2.3.4. Алкалоиды 58
2.3.5. Гликозиды 67
2.3.6. Кумарины 72
2.3.7. Таннины 73
2.4. Токсины животных (зоотоксины) 75
2.4.1. Тип членистоногие. Подтип хелицеровые. Надкласс насекомые. Класс паукообразные 76
2.4.2. Тип членистоногие. Подтип хелицеровые. Надкласс насекомые. Класс открыточелюстные 81
2.4.3. Тип хордовые. Подтип позвоночные. Надкласс челюстноротые. Класс костные и хрящевые рыбы 87
2.4.4. Тип хордовые. Подтип позвоночные. Надкласс четвероногие. Класс земноводные 89
2.4.5. Тип хордовые. Подтип позвоночные. Надкласс четвероногие. Класс пресмыкающиеся. Подотряд змеи 92
2.4.6. Тип хордовые. Подтип позвоночные. Надкласс четвероногие. Класс птицы и млекопитающие 96
2.4.7. Заключение: токсины растений и животных 99
Библиографический список к разделу 101
Контрольные вопросы к разделу 2. 102
3. СИНТЕТИЧЕСКИЕ ТОКСИКАНТЫ (ПЕСТИЦИДЫ) 104
Общие сведения 104
Классификация пестицидов 105
Особенности применения и использования пестицидов 110
Неорганические соединения пестицидов 113
Органические соединения пестицидов 115
Нефтяные масла 115
Хлорорганические углеводороды 116
Фосфорорганические пестициды 121
Производные арилоксиалкилкарбоновых кислот 127
Анилидопиримидины 129
Имидазолиноны 129
Производные мочевины 131
Нитрометилен-гетероциклические соединения (неоникотиноиды) 133
Препараты растительного, бактериального и грибного происхождения 134
Пиретрины 135
Пиретроиды 137
Аттрактанты 140
Репелленты и антифиданты 142
Хемостерилянты 143
Авермектины 144
Ювеноиды 147
Ингибиторы синтеза хитина 150
Бактериальные препараты 152
Воздействие пестицидов на экосистемы 153
Библиографический список к разделу 162
Контрольные вопросы к разделу 3. 163
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 165
ПРИЛОЖЕНИЕ А. УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 167
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. ПЕРЕЧЕНЬ КЛЮЧЕВЫХ СЛОВ 168
ПРИЛОЖЕНИЕ В. РАСТЕНИЯ, ФИТОНЦИДЫ КОТОРЫХ УНИЧТОЖАЮТ НАСЕКОМЫХ 169
ВВЕДЕНИЕ
Цель данного учебного – методическая помощь студентам в изучении дисциплины «Основы токсикологии». В изложении материала пособиия учтена специфика специальности студентов и знаний, полученных ими при изучении интегральных дисциплин.
Деятельность человека приобрела свойства биогеохимического общепланетарного процесса и изменила привычную среду обитания. Глобальной проблемой является опасное загрязнение окружающей среды, без решения которой невозможно устойчивое развитие экономики. Это порождает обоснованное беспокойство в связи с нарастающими нарушениями экологических процессов и экологического баланса во многих регионах биосферы. Для понимания механизмов поддержания и нарушения экологического равновесия в природе (или устойчивости экосистем) большое значение имеет быстро накапливающаяся информация на стыке таких сопряженных дисциплин, как «Экология», «Биохимия», «Химия», «Медицина», «Физиология», «Этология», «Энтомология», «Зоология», «Фитопатология», «Токсикология», «Биофизика» и т. д. Таким образом, рассмотрение основ токсикологи в данном курсе имеет междисциплинарный характер.
Дисциплина «Основы токсикологии» включена в учебный план специализации «Защита леса» для подготовки студентов по специальности 250102 Лесное хозяйство и для магистров направления 554205 Лесная энтомология, фитопатология и защита растений очной формы обучения. Предмет читается студентам пятого курса и магистрам первого курса, ознакомившихся с химией, фитопатологией, энтомологией, экологией и технологией защиты леса.
Настоящее учебное пособие предназначено для подготовки грамотных специалистов в области теории и практики применении токсичных веществ. Учащиеся должны знать основные понятия и вещества, используемые в токсикологии; уметь оценивать уровень биологической устойчивости природных экосистем с позиции разумного применения пестицидов. Особое внимание уделяется экологическим проблемам, возникающим при применении токсичных веществ.
Учебное пособие содержит следующие разделы: «Введение в предмет», «Токсиканты биологического происхождения» и «Синтетические токсиканты». Для контроля усвоения материала учащимися в конце каждого раздела приводится контрольных список вопросов, по которым они могут подготовиться, используя литературу из библиографического списка в конце учебного пособия для сдачи зачета.
ВВЕДЕНИЕ В ПРЕДМЕТ
0.1.Предмет, содержание и практическое значение токсикологии. Место в естествознании
Жизнь современного человека неразрывно связана с биологически активными соединениями. В зависимости от того, в каком количестве воздействует на организм то или иное соединение, оно может являться или лекарством, или ядом. Средневековому врачу Парацельсу (1493 – 154I гг.) принадлежат слова: «Все есть яд. Ничто не лишено ядовитости. И только доза отличает яд от лекарства».
Ядами называют вещества биогенного и минерального происхождения или продукты химического синтеза, вызывающие отравления в малых количествах.
Многие лекарственные препараты становятся ядами при передозировке. Так, например, увеличение лечебной дозы сердечного гликозида строфантина в 2,5 – 3 раза уже приводит к отравлению. В то же время такой яд, как мышьяк, в малых дозах является лекарственным препаратом. Лечебным действием обладает и известное отравляющее вещество времен Первой мировой войны – иприт
1. Иприт, разбавленный в 20 тысяч раз вазелином, применяется при лечении псориаза.
Самые распространенные вещества могут стать опасными и вызвать отравление, когда вводятся в непривычно больших количествах. Даже увеличение концентрации в организме хлорида натрия или вдыхание чистого кислорода может привести к тяжелым последствиям.
Специалистам по защите растений необходимы знания о составе, механизмах действия и возможных последствиях использования пестицидов. Например, использование такого инсектицида, как ДДТ без детального исследования его возможных экотоксических эффектов, привело к деградации многих водных экосистем Америки.
Токсикология (от греч.
toxicos – служащий для смазывания стрел и
logos – понятие, учение) – наука, изучающая физические и химические свойства ядов, механизмы их действия на живые организмы, признаки отравлений, изыскивающая средства их профилактики и лечения, а также формы полезного использования токсического действия ядов.
Основным понятием современной токсикологии является токсичность. В общей форме
токсичность можно определить как способность химических веществ, действуя на биологические системы немеханическим путем, вызывать нарушение работоспособности, заболевание или даже смерть.
Вещества существенно различаются по токсичности. Чем в меньшем количестве химический агент способен вызывать повреждение биосистемы, тем он токсичнее. Теоретически не существует соединений, лишенных токсичности. При тех или иных условиях всегда обнаруживается биологический объект, реагирующий повреждением, нарушением функций, гибелью на действие вещества в определенных дозах. Вот почему токсикология – наука о токсичности, свойстве, присущем практически всем химическим веществам окружающего нас мира естественного и антропогенного происхождения.
Токсическим процессом называется воздействие, приводящее к повреждению биологических систем. В основе токсического действия лежит взаимодействие вещества с биологическим объектом на молекулярном уровне.
Механизмом токсического процесса называется химизм взаимодействия токсиканта и биологического объекта на молекулярном уровне.
Таким образом,
предметом изучения токсикологии является токсичность и токсический процесс.
Практическое значение токсикологии Сегодня в повседневный обиход прочно вошли синтетические полимеры, появились ядовитые техногенные вещества. На их основе изготавливаются многие ткани, одежда, обувь, посуда, мебель, строительные и облицовочные материалы, лекарства, моющие и чистящие средства, косметические и парфюмерные изделия, растворители, краски и т.п. (известно около 100 млн. таких соединений).
В 70-е гг. XX в. выяснилось, что, так как большинство этих веществ являются новыми, очень сложно предугадать их эффект для здоровья человека и каков будет ответ организма.
Эффект вредного воздействия новых синтетических веществ может быть обнаружен не сразу, причем к моменту обнаружения бывает уже слишком поздно. Например, число курящих в США с 1920 до 1950 г. росло катастрофически, а предупреждение Минздрава США о вреде курения появилось лишь в 1964 г. Так же было и с печально известным пестицидом ДДТ, за открытие инсектицидных свойств которого Паулю Мюллеру была присуждена Нобелевская премия (1948 г.). О том, что оно является канцерогеном, мутагеном, эмбриотоксином, нейротоксином, иммунотоксином, изменяет гормональную систему, вызывает анемию и болезни печени, стало известно через 20 лет.
Пестициды – еще один класс синтетических химических веществ, широко используемых последние 50 лет в защите лесных насаждений. Потери, которые несет лесное хозяйство от вердных насекомых, огромны, и их устранение – одна их задач этой отрасли. Однако природное равновесие очень хрупко, и поэтому в условиях широкого применения синтетических химических соединений одной из
главных задач токсикологии является поиск методов, позволяющих предсказывать возможные последствия и оценивать потенциальный риск применения химикатов.
В современном естествознании выделяют следующие
направления токсикологии:
Теоретическая токсикология (экспериментальное моделирование), которая изучает закономерности поступления, превращения, выведения ядов из организма (токсикокинетика, токсикодинамика);
Профилактическая токсикология (гигиеническая) – нормирование вредных факторов, встречающихся на производстве, в быту, в медицине. Выделяют коммунальную, промышленную, сельскохозяйственную, пищевую, бытовую и пр. виды токсикологии;
Клиническая токсикология является основой теоретической базы для осуществления организации помощи при отравлениях. В эту группу входят наркологическая, лекарственная, промышленная, клиническая токсикология и клиническая наркология (токсикомания);
Специальные виды токсикологии:
физиология и токсикология животных и растений имеют большое значение для решения многих проблем ветеринарии, животноводства и зоотехники; результаты развития физиологии и токсикологии позволяют прогнозировать биологическую активность веществ и используются в промышленной биотехнологии, агрохимии, фармакологии, экологии;
агрономическая – раздел токсикологии, который относится к ядам, применяемым для защиты растений;
военная;
авиационная;
космическая;
подводная;
судебная;
экотоксикология – новое направление современной токсикологии.
Таким образом, современная токсикология решает широкий круг задач с привлечением знаний и методов исследований многих смежных наук, особенно медицины, общей и органической химии, биохимии, физиологии, иммунологии, генетики, экологии и т.п. Данный курс рассматривает невоторые виды специальной токсикологии.
Министерство образования и науки Российской Федерации