Zak ad chemii medycznej pomorskiej akademii medycznej
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 17

Zakład Chemii Medycznej Pomorskiej Akademii Medycznej PowerPoint PPT Presentation


  • 147 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Chemia substancji toksycznych. Zakład Chemii Medycznej Pomorskiej Akademii Medycznej. „Wszystko jest trucizną, liczy się tylko dawka” Paracelsus. Toksyczność substancji. Definiując toksyczność określonej substancji należy brać pod uwagę: ilość – dawkę substancji

Download Presentation

Zakład Chemii Medycznej Pomorskiej Akademii Medycznej

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Chemia substancji toksycznych

Zakład Chemii MedycznejPomorskiej Akademii Medycznej

„Wszystko jest trucizną, liczy się tylko dawka”

Paracelsus


Toksyczność substancji

Definiując toksyczność określonej substancji należy brać pod uwagę:

  • ilość – dawkę substancji

  • drogę dostania się do organizmu:

    • doustne,

    • wstrzyknięcie,

    • wchłanianie przez skórę

  • wielokrotność jej podania

  • kumulowanie się

  • czas, po którym występują niekorzystne skutki jej obecności w organizmie

2


Toksyczność substancji

Zakres i stopień wywołanego uszkodzenia

  • Skutki zatruć mogą pojawić się po bardzo długim czasie

  • O swoistej toksyczności świadczą:

    • choroby nowotworowe,

    • choroby uwarunkowane genetycznie,

    • uszkodzenia immunologiczne

    • zaburzenia psychiczne.

3


Toksyczność substancji

Związki chemiczne, których obecność w niewielkich ilościach jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania, natomiast wzrost ich stężenia powoduje wystąpienie lub wzrost toksyczności:

  • witamina A

  • witamina PP

  • selen

  • niektóre metale ciężkie – miedź, kobalt

    Odwracalność zatrucia

  • zaburzenia funkcjonowania narządów organizmu nie postąpiło zbyt daleko

  • trucizna zostanie usunięta poprzez układ wydalniczy

  • trucizna zostanie zdezaktywowana przez metabolizm,

    wówczas organizm może odzyskać sprawność

4


Drogi wchłaniania trucizn przez organizmPrzenikanie przez skórę

  • Wnikanie substancji poprzez:

    • szczeliny przy torebkach włosowych

    • kanaliki potowe

  • Dyfuzja przez naskórek - pasywne wnikanie ksenobiotyków przez szereg warstw komórek.

  • Substancje polarne wnikają do wnętrza komórki przez włókna białkowe

  • Substancje niepolarne wnikają przez matryce lipidowe

  • Uwodnienie naskórka poprawia przenikanie substancji polarnych

  • Substancje lipofilowe łatwo przenikające przez warstwę zewnętrzną naskórka

skóra właściwa naskórek

a – transport transfolikularny

b – transport transepidermalny

5


Drogi wchłaniania trucizn przez organizmPrzenikanie przez układ oddechowy

  • Naczynia krwionośne są w bezpośrednim kontakcie z komórkami nabłonka oddechowego wyściełającego pęcherzyki płucne.

  • Może zachodzić swobodna dyfuzja gazów oraz substancji w nich rozpuszczonych

  • Wdychane ksenobiotyki mogą powodować:

    • niszczenie tkanki układu oddechowego

    • zatrucie całego organizmu w wyniku wniknięcia do układu krwionośnego.

  • ilość trucizny wprowadzonej do płuc (gaz, aerozol, małe cząsteczki) zależy od stężenia substancji toksycznej w powietrzu oraz tzw. minutowej objętości oddychania (minutowa objętość oddychania jest iloczynem objętości wdechu – około 500 ml oraz liczby oddechów na minutę – ok.15).

6


Przenikanie przez układ oddechowyPrawo Ficka

Szybkość dyfuzji jest wprost proporcjonalna do wielkości powierzchni błony i różnicy stężeń po obu stronach, a odwrotnie proporcjonalna do jej grubości

S * A

D = Cd (Pa – Pb)

(M)1/2 * d

D – szybkość dyfuzji [g/cm2/s] Cd – współczynnik dyfuzji [cm2/s]

M – masa molowaS – rozpuszczalność gazu we krwi

A, d – charakteryzują powierzchnię płuc i grubość błony

Pa – stężenie substancji w powietrzu wdychanymPb – stężenie substancji we krwi

7


Drogi wchłaniania trucizn przez organizmPrzenikanie przez układ pokarmowy

  • Absorpcja związków chemicznych wprowadzonych doustnie zachodzi na całej długości przewodu pokarmowego.

  • Zawarte w układzie pokarmowym substancje mogą zmieniać toksyczność związku.

  • Istnieją ilościowe różnice w toksyczności związku w zależności od tego, czy został podany z pokarmem, czy został wprowadzony do pustego żołądka.

  • Część ksenobiotyków wchłania się, na drodze podobnej jak substancje pokarmowe, w jelicie cienkim.

  • Rozpuszczalne kwasy i zasady organiczne są absorbowane w formie niezjonizowanej na drodze dyfuzji pasywnej.

  • Cząsteczki większe, o średnicy kilku nanometrów mogą być absorbowane z układu żołądkowo-jelitowego w procesie pinocytozy

8


Czynniki warunkujące toksyczność

  • Właściwości fizykochemiczne substancji toksycznych

    • rozpuszczalność związków toksycznych

    • dysocjacja związku a działanie toksyczne

    • temperatura wrzenia i parowania

    • wielkość cząstek

  • Elementy struktury związku a jego toksyczność

    • zdolność wiązania z receptorem

    • izomeria strukturalna

    • izomeria optyczna

    • wiązania

    • podstawniki

9


Czynniki warunkujące toksycznośćRozpuszczalność związków toksycznych

Toksyczność związków chemicznych charakteryzuje

współczynnik podziału R:

iloraz stężeń substancji obecnej w dwóch

niemieszających się cieczach po ustaleniu się

stanu równowagi.

Wartości współczynników R wskazują na lipofilny

charakter substancji i wynikającą z tego zdolność

pokonywania bariery lipidowo-białkowych.

Działanie toksyczne związku wzrasta wraz ze wzrostem współczynnika R.

Substancje o wysokim R łatwo przechodzą przez barierę lipidową oraz gromadząc się m.in. w tkance tuszczowej powodują, że są one bardzo toksyczne

10


Czynniki warunkujące toksyczność. Dysocjacja związku a działanie toksyczne.

COO-

OCCH3

ll

O

COOH

OCCH3

ll

O

+H+

wydalanie

pH moczu kw.acetylo-

salicylowgo

6,7 0,5 mg

7,8 5,5 mg

pKa=3,5

pH=8 pH=1

ilość wchłonięta po 1 h 13% 61%

Przez barierę błon biologicznych przechodzą tylko cząsteczki niezjonizowane.

Wartość pK umożliwia określenie zdolności związku do przemieszczania się przez błonę komórkową.

11


Czynniki warunkujące toksyczność.Temperatura wrzenia i parowania

Niska temperatura wrzenia cieczy powoduje łatwiejsze przechodzenie ich w postać pary, a więc łatwiejsze wchłonięcie przez płuca.

H

OH

cyt.P-450

O

H

benzen epoksybenzen fenol

12


Elementy struktury związku a jego toksycznośćWpływ wiązania

  • Związki alifatyczne, wraz ze wzrostem liczby atomów węgla w łańcuchu oraz rozbudową jego rozgałęzień stają się dla organizmu człowiek bardziej toksyczne

  • Wzrost ilości grup metylenowych stwarza możliwość powstawania kolejnych wiazań Van der Waalsa, co umożliwia wiązanie go przez wiele receptorów

  • W aminach wzrost ilości grup metylenowych powoduje zwiększenie rozpuszczalności

  • Wiązanie nienasycone w cząsteczce związku alifatycznego wpływa na zwiększenie jego hydrofilności, prowadząc do zwiększenie toksyczności

  • Wiązania nienasycone w związkach cyklicznych posiada duży potencjał oksydacyjno-redukcyjny(wzrost utleniania grup tiolowych)

  • Związki aromatyczne są bardzie toksyczne niż alifatyczne

  • Obecność wiąznia nienasyconego w związku chemicznym ułatwia jego wchłanianie w organizmie przez płuca, i może prowadzić do efektu narkotycznego.

13


Elementy struktury związku a jego toksycznośćIzomeria strukturalna

  • Związki o ugrupowaniu podstawników parasą zazwyczaj toksyczne,meta mniej, a orto rzadko wykazują toksyczność.

  • Wysoką aktywność biologiczną mają izomery para wielu leków np. kwas paraaminosalicylowy i p-acetyloaminobenzoesowy.

    Powinowactwo do enzymu

  • kinetyka wiązania z miejscem aktywnym enzymu

  • trwałości powstającego połączenia enzym-inhibitor

14


Elementy struktury związku a jego toksyczność Izomeria optyczna

Enancjomery wykazujące aktywność biologiczną – entomery

Enancjomery pozbawione aktywności biologicznej – diastomery

DOPA, lek stosowany w chorobie Parkinsona ma działanie lecznicze

tylko w postaci L enancjomeru.

Ibuprofen – stosowany jest jako mieszanina racemiczna,

w organizmie jeden z enecjomerów, będący diastomerem

przekształcany jest w entomer.

Lewoskrętne izomery związków (leków czy trucizn)

są dla organizmu człowieka bardziej toksyczne

Thalidomid – jeden z jego enancjomerów wykazuje działanie teratogenne

nasenny teratogenny

15


grupy –OH w związkach alifatycznych

alkohole są mniej trujące niż odpowiedające im węglowodory

grupy

karboksylowa

grupa siarczanowa

zmniejszają toksyczność tworząc łatwo rozpuszczalne związki usuwane z moczem

grupa tiolowa tworzy mało toksyczne związki sulfonowe

rodniki organiczne – grupy acetylowa, metoksylowa

Elementy struktury związku a jego toksycznośćWpływ podstawników

Podstawniki

zmniejszające toksyczność

16


wzrost liczby grup hydroksylowych

obecność grupy metylowej.

Wzrost toksyczności:

benzen, toluen, ksylen;

fenol, krezol, ksylenol

rozgałęzienia łańcuchów

obecność grup:

aminowych,

nitrowych i nitrozowych,

grup cyjanowych,

fluoro- i chlorowcopochodne

Elementy struktury związku a jego toksycznośćWpływ podstawników

Podstawniki

zwiększające toksyczność

16


  • Login