Код презентации скопируйте его
ЛЕКЦИЯ №3 Токсическое действие неорганических веществ Группа веществ, изолируемых минерализацией («Металлические яды») Группа веществ, изолируемых экстракцией водой в сочетании с диализом
Биопроба (кровь, моча, волосы, ногти, ткани органов) Предварительная обработка Удаление фоновых веществ, концентрирование определяемых веществ, обезвоживание, измельчение, удаление белков и липидов Пробоподготовка Без «изолирования» - минерализации химическими способами (ААС) и (АЭС-ИСП), мультиэлем. методы «Изолирование» - процесс выделения неорганических компонентов из биологического материала, его очистки от эндогенных веществ, концентрирование в аналитической пробе. 2. Разложение биологической пробы 2.1. разложение легко- растворимых соединений в воде 2.2. разложение трудно- растворимых соединений в замкнутых сосудах при высоком давлении 2.3. разложение мало- растворимых соединений при обычном давлении Группа веществ, изолируемых минерализацией
«СУХАЯ», в т.ч. озоление на воздухе и в атмосфере О2 или иных реакционных газов, термическое разложение или пиролиз (не выше 400-500 0С) «МОКРАЯ», HNO3, HClO4, H2SO4 и др. кислотами в присутствии других окислителей (например H2O2) или Kt Минерализация кислотами МИНЕРАЛИЗАЦИЯ Основные процессы: БЕЛОК + ЖИРЫ (ЛИПИДЫ) + УГЛЕВОДЫ + …. Биообъект CO2↑ + CO ↑ + H2O ↑ + NH3 ↑ + N2 ↑ + NO2 ↑ + NO ↑
2. Реагент: H2SO4 + O2 Биопроба – Раст. Возможные потери Pb, Se 3. Реагент: HNO3 Быстрое озоление в спец. контейнерах (бомбах, автоклавах), тефл. сосуды при 3500С в микроволновой печи. Возможные потери Co, Zn, Mn 1.Реагент: H2SO4 + HNO3 Биоматериал: Растит. Потери: As, Se,Hg и др. Э а) H2SO4 – не только окислитель, но и водоотнимающий агент б) снижение влажности усиливает окислительные свойства H2SO4 и HNO3 H2SO4 H2O2 + SO2 «О» + Н2О HO – NO2 HO – NO2 Kt HNO2 2 NO2 ↑ + Н2О2 Н2О «О» Kt HNO2 появляется при част. разложении
6. Реагент: H2SO4 + HClO4 7. Реагент: HNO3 + HClO4 Биопроба - белки, не содержащие липидов Возможна потеря Pb 8. Реагент: H2SO4 + HNO3 + HClO4 Потери As, Sb, Hg, Au, Fe Реагент: H2O2 + Fe2+ Проба – мин. образцы, за исключением жиров, пластмассы универсальный реагент HClO4 → Cl2O5 ↑ + H2O2 Н2О Kt – (NH4)2MoO4 5. Реагент: HClO4 «О» 4. Реагент: HNO3 + H2O2 Биопроба – Раст. + Ж. Быстрое озоление при низких t0
NO + NO2 + 2H2SO4 → + H2O HOH Kc HNO2 + H2SO4 KC = [HSNO5] ·[H2O] [H2SO4]·[HNO3] В соответствии с принципом Ле Шателье-Брауна, если удалить HNO2, реакция денитрации пойдет в одном направлении – слева направо Методы удаления окислителей из минерализата - ДЕНИТРАЦИЯ
а) минерализат + 10 – 15 мл Н2О б) t0 110-1300С в) СН2О, 40% р-р. τ =1-2 мин ХИМИЗМ 4 HNO2 + 2CH2O ↔ 2NO + N2 + 2CO2 + 4 H2O 4 HNO3 + 5 CH2O ↔ 5 CO2 + 2 N2 + 7 H2O 2NO + 2O2 ↔ 2NO2 Проба на отсутствие нитратов Пример денитрации
5 типов веществ в зависимости от их поведения в живых системах: Необходимые. Стимуляторы. Инертные. Терапевтические. Токсичные.
Содержание металлов в организме человека (в весовых %) Биогенные металлы Элемент Содержание (весовые %) Ca Na K Mg 1.4 0.63 0.26 4×10-2 Энзим-необразующие Fe Zn Cu 5×10-3 3×10-3 1×10-4 Главные энзим-образующие Mn Mo Ni Cr V Co W 2×10-5 2×10-5 4×10-5 4×10-5 3×10-5 2×10-5 ? Более редкие энзим-образователи
Основные пути поступления металлов в организм: Кожа, дыхательные пути, ЖКТ. Метаболизм, распределение: Кровь, печень, почки, др. органы. Основные пути выведения: Пот, волосы, моча, экскременты. Механизм токсичности металлов
Механизм токсичности металлов 1.Проникновение элемента в липидорастворимой форме 2.Проникновение элементов в комплексе с белком а) Ag+ + RS-H → RS-Ag↓ + H+ б) 2 МТ(SH)x + x Cd2+ (Cu, Zn, Hg, Ag)→ металлотионин →МТ(S-Cd-S)xМТ + 2х Н+ в) Транспорт ионов в виде комплексов с эндогенными лигандами по транспортным (структуроподобным системам) г) Перенос ионов в свободной форме Рис. Использование кальциевых каналов для транспорта ионов Pb2+ (гипотетическая модель) 3. Комплексообразование с биолигандами, белками, в том числе ферментами и конкурентное замещение ионов металлов – кофакторов ферментов
Обмен меди в организме человека Поступление меди с пищей (2-4 мг/сутки) Выведение с калом (до 90%) пул меди всасывание (40%) выделение с желчью сывороточный альбумин (плазма) медьсодержащие белки Cu-металлотионеин (депо в печени) церулоплазмин выведение с мочой (до 90%) выделение с потом, выдыхаемым воздухом
Обмен марганца в организме человека Поступление с пищей Выведение с калом (~100%) абсорбция (1-4%) кости плазма, глобулин, трансманганин Мn-супероксиддисмутаза пируваткарбоксилаза Выведение с мочой (~0%) желчь
Поступление с пищей Выведение с калом (98- 99%) всасывание (1-2%) Обмен хрома в организме человека печень, сыворотка крови ФГТ, мышцы Выведение с мочой (~1 мкг/сутки)
Выведение с калом (70-80%) Обмен кальция в организме человека Поступление с пищей и водой (500-1500 мг/сутки) всасывание (20-30%) костная ткань (99%) паратгормон сывороточный Са (свободный) 60% связанный с белком Са 40 % почки 1,25 ди-ОН-витамин Д реабсорбция паратгормон выведение с мочой (~200мг/сутки)
Поступление с пищей Выведение с калом (70- 80%) всасывание (20-30%) Обмен цинка в организме человека фитаты пищевые волокна Fe2+,Ca2+, Cu2+ Pb2+, Cd2+ - + белок пул цинка Zn-содержащие ферменты Zn-металлотионеин (депо в печени) выделение с поджелудочной железой тионеин цинк плазмы выделение с мочой и перспирацией выделение со спермой у мужчин (до 1-3 мг) 20 – 30 %
Содержание некоторых элементов в печени человека (на 100 г сырого органа) Элемент Количество, в мг Fe 95-163 Zn 5,4-14,5 Cd 0,21-0,42 Cu 0,71-1,0 Mn 0,17-0,20 As 0,01 Ag 0,005 Cr 0,001-0,010 Hg 0,002-5,62 Pb 0,130
Содержание некоторых элементов в органах человека (на 100 г органа) Знак минус означает, что данный элемент дробным методом не обнаруживается Печень Почка Головной мозг Матка Cu 0,56-1,2 0,24-0,4 0,31-0,94 - Cd 0,64-6,78 1,32-8,48 - - Zn 2,9-6,7 1,8-6,2 - - Mn 0,13-0,4 0,06-0,28 - 0,04-0,16 Hg 0,01 (-) 0,038 (-) - -
ХТА проводят: 1. Когда материалы дела указывают на возможность отравления этими веществами. 2. В случае положительных результатов предварительных проб на кислоты, щелочи и другие соединения в исследуемых объектах Изолирование осуществляют методом водной экстракции (настаивания с водой). Для очистки водных вытяжек из исследуемых объектов применяют методы фильтрования, центрифугирования, диализа МЕТОДИКА измельчение биологического материала вытяжка в воде (τ = 1-2 часа) 3а. фильтрация или центрифугирование 3б. диализ 4. выпаривание диализата 5. анализ диализата Химико-токсикологическая характеристика неорганических веществ (кислоты, щелочи, их соли)
Реакции с ВаCl2 с Pb(CH3COO)2 с родизонатом натрия + BaCl2 бесцветный красный бесцветный Серная кислота Особенности ХТА: 1. Выделение серной кислоты из биологического материала: добавление С2Н5ОН (кислота – растворяется, соли – нет) 2. Отгонка серной кислоты 2 H2SO4 + Cu → H2SO3 + CuSO4 + H2O H2SO3 → SO2 + H2O SO2(вода) + J2+ 2Н2О → 2H2SO4 + 2HJ
Азотная кислота Особенности ХТА: 1. Выделение азотной кислоты из биологического материала Отгонка азотной кислоты из диализата - необходима отгонка – досуха - ускоряют отгонку добавлением Cu Реакции 1. с дифениламином 2. с бруцином 3. окрашивание шерсти 4. удаление нитритов из исследуемых растворов Удаление азотистой кислоты основано на разложении этой кислоты мочевиной O=C(NH2)2, сульфаминовой кислотой HOSO2NH2, солями аммония, азидом натрия NaN3 и др Соляная кислота Особенности ХТА: 1. Выделение соляной кислоты из биологического материала Отгонка соляной кислоты из диализата - необходима отгонка – досуха - предварительный анализ диализата на серную кислоту Реакции 1. с нитратом серебра 2. с хлоратом калия
Едкие щелочи (гидроксид калия, гидроксид натрия) и аммиак Гидроксид калия Реакции 1. с гидротартратом натрия 2. с гексанитрокобальтатом натрия Гидроксид натрия Реакции 1. с гидроксостибиат калия 2. с цинк-уранилацетатом Аммиак Особенность ХТА: предварительное обнаружение сероводорода
Нитриты Нитрозамины В кислой среде нитриты дают азотистую кислоту, а она, взаимодействуя со вторичными и третичными аминами, образует канцерогенные нитрозамины: Наиболее часто в пищевых продуктах обнаруживаются нитрозодиметиламин и нитрозодиэтиламин. Больше всего нитрозаминов встречается в копченых мясных изделиях, колбасах, приготовленных с добавлением нитритов, – до 80 мкг/кг, в соленой и копченой рыбе – до 110 мкг/кг. (В свежем мясе и рыбе нитрозамины не обнаруживаются или находятся в следовых количествах – менее 1 мкг/кг.) Из молочных продуктов нитрозамины обнаружены главным образом в сырах, прошедших фазу ферментации (до 10 мкг/кг). Из растительных продуктов в основном в солено-маринованных изделиях, Из напитков – в пиве, где суммарное содержание их может достигать 12 мкг/л.