Реферат: Токсини водоростей та морських безхребетних

Підготувала

студент групи ХМХ-43

Горон Роман

Львів-2010

Вступ

водорость морський безхребетний

Яди біологічного походження називаються токсинами. Токсин (від грец. toxikon — «отрута для використання на стрілах») — отруйна речовина, що виробляється живими клітинами або організмами. Токсини майже завжди є білками, здатними до породження хвороби або й навіть можуть викликати смерть. Важкі отруєння людей та тварин, води прісноводних та морських водойм обумовлені масовим розмноженням («цвітіння» води) токсичних водоростей. Їх токсичні продукти накопичуються в об’єктах другої ланки екологічного ланцюга (молюски, риби), через які передаються відповідно у третю ланку (наземні тварини та людина). Не виключене отруєння травоїдних на водопої при попаданні в шлунок зараженої води та фітопланктону, а також при купанні під час «цвітіння» води. Під час "цвітіння" води у ній утворюється значна біомаса (більше 100–200 г/л та міліони клітин синьозелених водоростей).

Значна частина біомаси мешканців моря припадає на частку безхребетних. Серед них чимало отруйних видів, які належать різним таксонам: губки, кишковопорожнинні, черви, молюски, голкошкірі. У вирішенні проблеми комплексної утилізації продуктів моря важливе значення надається отруйним безхребетним, багато з яких є продуцентами біологічно активних речовин з потенційно корисними властивостями.
Особливий інтерес у дослідників викликає та обставина, що гідробіонти часто продукують оригінальні структурні з'єднання, що не зустрічаються у мешканців суші. Не менш важливо знати і особливості вражаючої дії отруйних тварин моря в профілактичних і лікувальних цілях.

Вже кілька десятиліть відбувається інтенсивний пошук і вивчення токсинів з водоростей та морських безхребетних. В результаті цього є виявлення та встановлення будови багатьох незвичайних природних сполук нових типів, і, судячи зі зростаючого інтересу до такого роду досліджень, водні і морські організми ще довго будуть багатим джерелом нових речовин з різноманітними біологічними властивостями. Перший класичний опис «червоних припливів» знаходиться в Біблії: «І вся вода в ріці перетворилась в кров. І риба в річці вимерла, і ріка почала неприємно пахнути, і Єгиптяни не могли пити воду з ріки; і була кров по всій Землі Єгипетській…». Причина цього явища на мілководних частинах моря або поблизу узбережжя, вперше встановлена у 1928р. Г.Соммером. Вона полягає у масовому розмноженні токсичних мікроводоростей дінофлагелатів, головним чином родів Gonyaulax, Glenodinium, Peridinium, Gyrodinium, Noctiluca і Gymnodinium, в результаті чого вода виявляється зараженою їх токсинами і майже всі решта морські мешканці гинуть або рятуються, втікаючи.

Дінофлагелят Gonyaulax tamarensis

З токсичних водоростей (Algae ) найбільш важливе токсикологічне й екологічне значення мають токсини синьо-зелених водоростей.

Синьо-зелені водорості є найбільш древнім примітивним відділом фотосинтезуючих нижчих організмів. Вони класифікуються як ціанобактерії й представлені одно-, багатоклітинними й колоніальними формами, що входять до складу планктонів, бентосу й педоценозів. Поряд з фотосинтезом у синьо-зелених водоростей добре розвинутий міксотрофізм (тобто харчування готовими органічними речовинами подібно до грибів), який дозволяє їм харчуватися не тільки мінеральними, але й готовими органічними сполуками, тобто при нестачі в середовищі мінеральних солей, вони тимчасово переходять на міксотрофний тип харчування.

При сприятливих умовах активно розвиваються мікроцистіс, афанізоменон і анабена (явище "цвітіння" води). За вегетаційний період (70 діб) одна материнська клітина водорості може дати близько 1020 дочірніх клітин.

Прижиттєві й посмертні виділення цих водоростей є найсильнішими токсинами, які поєднуються загальною назвою ціанотоксини. Ціанотоксини добре розчинні у воді, безбарвні, не мають запаху, досить стійкі (не руйнуються кип'ятінням), що сприяє їхньому нагромадженню у харчовому ланцюгу й потраплянню в організм тварин і людини.

У більшості синьо-зелених водоростей найбільш активне утворення токсинів відбувається при рН середовища 8,5 - 10,0 і температурі води 25-28°С.

Альготоксини (токсини водоростей) зберігають свою початкову активність у водному середовищі протягом 20-ти діб й погіршують органолептичні показники води.

Наприклад, приведемо характеристику запахів, специфічних для токсинів деяких родів планктонних водоростей:

- Asterionella - при незначному розвитку водоростей ― слабкий землистий запах; при значному ― запах герані; при дуже великому ― сильний рибний запах;

- Tabellaria - ароматний, геранієвий, рибний;

- Pandorina- рибний;

- Eudorina- слабкий рибний;

- Aпаbаeпа - запах цвілі або трави; при великій чисельності водоростей ― запах красолі; при розкладанні водоростей ― запах свинячого хліва;

- Aphanizomenon - запах цвілі, трави;

- Coelosphaerium - запах свіжої трави.

Серед токсичних прісноводних синьо-зелених водоростей відома Anabaena flos-aquae,

Прісноводна синьо-зелена водорость Anabaena

токсичний штамм якої був причиною загибелі скота в Канаді в 1961р. В 1966р. з неї був виділений анатоксин А (2-ацетил-9-азобіцикло(4-2-1)нон-2ен), будову якого встановлено в 1972р. рентгеноструктурним аналізом. Анатоксин А є сильним нейротоксином, що викликає в летальних дозах смерть протягом 2-7хв. Він знаходить широке застосування при вивченні процесів нервово-мязової передачі.

Анатоксин А

Він є потужним стереоспецифічним антагоністом Н-холінорецепторів. Анатоксин А блокує нервово-м’язову передачу по деполяризуючому типу, що проявляється сильною початковою контрактурою з подальшим повним паралічем скелетної та дихальної мускулатури. ЛД50 для мишей та щурів цієї отрути складає 0,5 мг/кг при внутрішньочеревинному введенні, 0,1–1 мг цього токсину пригнічує фермент холінестеразу.

Афанізоменон (Aphanisomenon flos-aquae) (L) Ralfs — продуцент термостабільних у кислому середовищі афантотоксинів, які містять неосакситоксин (90 %) та сакситоксин (10 %). Істотні зміни в токсичності водоростей пов'язані з різними стадіями росту водоростей. Токсичність збільшується зі збільшенням віку і щільності культури. Низька токсичність на ранніх стадіях розвитку водорості обумовлена особливостями обміну в культурі. Утворення токсину також залежить від температури і освітленості. Що стосується освітленості, то чим вона вище, тим більше утворюється токсину. Токсином Aphanizomenon flos-aquae є ендотоксин, який зберігається всередині здорових клітин і вивільняється тільки після їх лізису. Він є дуже активним блокуючим агентом для нервової та м'язової тканин. За хімічною природою він є похідним гуанідину, слабкою основою. Такі ж токсини були виділені у морських піридиній Gonyaulax та Q. amarensis. Механізм дії пояснюється тим, що гуанідинова група молекули вказаних токсинів застрягає в іонотранспортній ділянці Na+-каналу і блокує його.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--