Ксенобиология - бурно развивающаяся область биологии, которая является междисциплинарной наукой. Она играет существенную роль в формировании мировоззрения современного биолога. Преподавание ксенобиологии опирается не только на изучении биологических курсов, но и на использовании достижений таких наук как химия, физика и др.
  Целью преподавания ксенобиологии является освоение студентами представлений о механизмах поступления, биотрансформации, распределения, биоконцентрации ксенобиотиков и характере вызываемых чужеродными организму соединениями биологических реакций на разных уровнях организации живых систем. Значительное внимание уделяется также и изучению скрининга ксенобиотиков на их биологические активности. При чтении курса освещается и ряд вопросов прикладного характера, касающихся разработки основ различного рода мониторинга.
  Для более глубокого усвоения материала предусматривается сбалансированное сочетание теоретического курса и лабораторных занятий по отдельным разделам.

Введение

  Масштабы и причины химического загрязнения биосферы. Основные типы глобального химического загрязнения, их токсикологическая и экологическая характеристики. Предмет ксенобиологии. Основные проблемы и задачи современной ксенобиологии. Связь ксенобиологии с другими науками. Объекты ксенобиологии. Виды ксенобиотиков.

Биологическая активность чужеродных соединений

  История поиска биологически активных веществ. Формирование представлений о биологической активности веществ, разнообразие видов и классификация ксенобиотиков по видам биологической активности. Понятие о токсическом действии ксенобиотиков; приемы классификации. Ионизация, ее природа, константа и степень ионизации, связь с биологической активностью веществ. Соотношение между структурой и биологической активностью ксенобиотиков (химикобиологические закономерности). Роль биологически активных веществ в будущем и прогнозы их использования.

Механизмы мембранотропного действия ксенобиотиков

  Плазматическая мембрана - первичная мишень действия ксенобиотиков. Мембранактивные структуры. Концепция рецепторов. Принцип Эрлиха. Мембранотропные эффекты. Типы мембранотропности ксенобиотиков и химические связи, определяющие взаимодействие ксенобиотика с мембранактивными структурами. Поверхностные явления на разделе фаз воздух - вода, масло - вода.

Развитие биологической реакции: кинетика и равновесие

  Общие закономерности. Адсорбция. Изотермы Ленмюра. Зависимость доза-эффект. Основные этапы: связывание молекул эффектора с мембранактивными (рецепторными) структурами и "пострецепторное" развитие реакции; условия доступа и взаимодействия эффектора с активными центрами, стехиометрия и кооперативность связывания. Модель "биофазы". Многоканальная система передачи сигнала. Особенности мембранотропных эффектов и развитие реакции на действие поверхностноактивных веществ.

Антагонизм и синергизм

  Основные закономерности и механизмы, лежащие в основе этих эффектов. Типы антагонизмов: конкурентный, химический, бесконкурентный, смешанный, функциональ-ный, физический. Механизмы взаимодействия агонистов и антагонистов с мембранными структурами. Примеры антагонизма и синергизма разных ксенобиотиков.
  Поступление и выведение ксенобиотиков Механизмы транспорта: пассивная и облегченная диффузия, активный перенос, редокс-цепи, пиноцитоз и фагоцитоз. труктурное строение отдельных транспортных систем биологических мембран (канал, переносчик, помпа). Проницаемость мембран к различным веществам. Коэффициенты роницаемости и распределения. Влияние ксенобиотиков на барьерно-транспортные свойства мембраны и физико-химические характеристики цитоплазмы. Пути поступления выведения ксенобиотиков.
  Биотрансформация органических ксенобиотиков Общая схема процесса био-трансформации. Основные реакции метаболизма ксенобиотиков: окисление, осстановление, гидролиз, дегалогенирование, конъюгация. Принципы функционирования ферментативных систем. Характеристика ферментов, катализирующих метаболизм сенобиотиков. Особенности ферментов, участвующих в реакциях окисления. Факторы, влияющие на метаболизм ксенобиотиков. Особенности метаболизма ксенобиотиков у различных организмов.

Неорганические ксенобиотики

  Металлы в живых системах и их биоцидные эффекты. Двухфазность реакции на ей-ствие тяжелых металлов. Хелатообразование и снижение токсических эффектов. Количественные аспекты связывания металлов лигандами. Перспективы применения хелато бразующих соединений. Примеры биотрансформации неорганических соединений (неорганическая ртуть, цианиды, арсенаты и др.).
  Биоаккумулирование ксенобиотиков Коэффициенты накопления. Одно- и многокомпартментные системы. Однократное и многократное дозирование. Факторы, влияющие на аккумулирование ксенобиотиков организмами (устойчивость, площадь поверхности, распределение веществ, биологические эффекты, цепь питания), классификация, характеристика.

Избирательность действия ксенобиотиков

  Определение понятия избирательности. Факторы, определяющие избирательность: различия в распределении, биохимические и цитологические. Характеристика основных механизмов, обеспечивающих функционирование факторов избирательности. Избирательное действие и успехи применения избирательно токсических агентов.

Поведение ксенобиотиков в экосистемах: взаимодействие биотических и абиотических факторов

  Судьба ксенобиотиков в биогеоценозах. Роль физико-химических факторов в превращениях ксенобиотиков в окружающей среде. Персистентные и неразлагающиеся ксенобиотики. Экологическая опасность биоразрушаемых и остатков неразложившихся ксенобиотиков, опасность сублетальных концентраций.

Тестирование биологических активностей ксенобиотиков

  Общие представления о скрининге и мониторинге. Структурная организация системы испытания ксенобиотиков на биологические активности. Выбор тест-объектов и тест-реакций. Принцип биологического эпиморфизма. Разработка основ промышленного, сельскохозяйственного и экологического видов мониторинга на основе техники биологического испытания ксенобиотиков.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

  1. Альберт А. Избирательная токсичность. М.: Медицина. 1989 (2 то-ма).
  2. Баренбойм Г.М., Маленков А.Г. Биологически активные вещества. Новые принципы поиска. М.: Наука. 1986.
  3. Головенко Н.Я., Карасева Т.Л. Сравнительная биохимия чужеродных соединений. Киев: Наукова думка. 1983.
  4. Дурмишидзе С.В., Девдариани Т.В. Кахниашвили Х.А., Буадзе О.А. Биотрансформация ксенобиотиков растениях. Тбилиси: Мецниереба. 1988.
  5. Корте Ф., Бахадир М. И др. Экологическая химия. М.: Мир. 1997.
  6. Телитченко М.М., Остроумов С.А. Введение в проблемы биологической экологии. М.: Наука. 1990.
  7. Парк В.Ф. Биохимия чужеродных соединений. М.: Медицина. 1973.
  8. Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию. М.: Мир. 1997.
  9. Юрин В.М., Иванченко В.М., Галактионов С.Г. Регуляция функций мембран растительных клеток. Минск: Наука и техника. 1977.

Дополнительная

  1. Головченко Н.Я. Механизмы реакций метаболизма ксенобиотиков в биологических мембранах. Киев: Наукова думка. 1981.
  2. Действие физиологически активных соединений на биологические мембраны./ .Н.Пирузян, В.И.Ковалев и др. М.: наука. 1974.
  3. Комиссаров И.В. Элементы теории рецепторов в молекулярной фармакологии. .: Медгиз. 1969.
  4. Остроумов С.А. Введение в биохимическую экологию. М.: МГУ. 1986. Пехов Л.П. Биология с основами экологии. СПб.: Лань. 2000. Угрехелидзе Д.М., Дурмишидзе С.В. Поступление и детоксикация органических ксенобиотиков в растениях. Тбилиси: ецниереба. 1984.
  5. Федоров Л.А., Яблоков А.В. Пестициды - токсический удар по биосфере и человеку. .: Наука. 1999.
  6. Харборн Д.П. Введение в экологическую биохимию. М.: Мир. 1985. Юрин В.М., Со-колик А.И., Кудряшов А.П. Регуляция ионного транспорта через мембраны расти-тельых клеток. Минск: Наука и техника. 1991.

  Программу составил профессор В. М. Юрин