Токсины животных белковой природы

 

Оглавление

Оглавление……………………………………………………………………………………………стр.2

Введение……………………………………………………………………………………………….стр.3

Белковые яды животных……………………………………………………………………….стр.5

Бактериальные белковые яды………………………………………………………………стр.6

Белковые яды растений…………………………………………………………………………стр.7

Ядовитые свойства грибов…………………………………………………………………….стр.8

Список литературы…………………………………………………………………………………стр.10

 

Введение

 

Токсины - биологически активные вещества микробного, растительного и животного происхождения, поражающие чужеродную эукариотическую клетку и не действующие на клетки прокариот. Способность к токсинообразованию наиболее широко распространена среди микроорганизмов. Токсины животных большей частью продуцируются представителями различных таксономических групп беспозвоночных. У позвоночных животных это свойство наиболее выражено у пресмыкающихся, например у змей. Способность продуцировать Т. обнаружена также у высших растений. Свойство вырабатывать токсины делает микробы патогенными, а некоторые грибы, растения и животных -- ядовитыми.

По химической природе большая часть Токсинов микроорганизмов, растений и животных представлена высокомолекулярными соединениями (пептиды, белки, гликопротеины), и то же время Токсины грибков представляют собой компоненты преимущественно с низкой молекулярной массой. Примером могут служить афлатоксины, продуцируемые видами родов Aspergillus, а также трихотеценовые микотоксины, вырабатываемые видами родов Fusarium, Trichoderma и Cephalosporium. Эти токсины обладают сильным канцерогенным действием. Химическая природа Т. простейших изучена слабо, однако имеются данные для предположения, что например, такие виды, как Trypanosoma cruzi, Giardia lamblia и Entamoeba histolytica, вырабатывают токсические белки.

Большое сходство по молекулярной структуре и механизму действия имеют некоторые растительные токсины (абрин, рицин, модецин, вискулин) и токсические белки (дифтерийный токсин, энтеротоксин Shigella dysenteriae) некоторых патогенных бактерий.

токсины бактерий вырабатываются как патогенными, так и условно-патогенными В зависимости от вида поражаемой ткани токсины бактерий делят на несколько групп; энтеротоксины, поражающие клетки тканей желудочно-кишечного тракта: нейротоксины, поражающие клетки нервной системы; лейкотоксины (например, лейкоцидин), поражающие клетки иммунной системы: пневмотоксины, поражающие клетки легочной ткани; кардиотоксины, поражающие клетки сердечной мышцы.

По физико-химическим свойствам токсины бактерий относятся к белкам и пептидам. Некоторые из них синтезируются бактериальной клеткой в виде неактивного предшественника (дифтерийный, ботулинические токсины и др.), для переведения которого в активное состояние требуется стадия активации. Активация осуществляется при участии протеолитических ферментов, которые в условиях мягкого (ограниченного) протеолиза фрагментируют полипептидную цель с образованием двух пептидов (субъединиц А и В), выполняющих при взаимодействии токсина с клеткой-мишенью различные функции. По механизму действия на эукариотическую клетку токсины бактерий делятся на две группы: поражающие клетку-мишень посредством деструкции клеточной мембраны и токсины, воздействующие на клетку-мишень, поражая ее жизненно важные регуляторные системы. Классическим примером токсинов первой группы, вызывающих деструкцию клеточной мембраны, служат так называемые гемолизины (гемотоксины), разрушающие мембраны эритроцитов. Сюда же относятся тиолзависимые токсины, такие как пневмолизин, стрептолизин, тетанолизин и др. Тиолзависимые токсины представляют собой белки, состоящие из одной полипептидной цепи. Активное состояние этих токсинов проявляется только в восстановленной форме, когда дисульфидная группа белка при наличии тиолвосстанавливающего агента переходит в сульфгидрильную. Мембранным рецептором для этих токсинов на эукариотической клетке служит холестерин. После связывания с холестерином в мембране образуются поры, через которые вытекает содержимое клетки. При действии тиолзависимых токсинов на клетки сосудов нарушается сосудистая проницаемость, что, как правило, сопровождается формированием отека.

Токсины второй группы, поражающие жизненно важные регуляторные системы, для того, чтобы поразить клетку-мишень, должны преодолеть мембрану и проникнуть внутрь клетки. Там они достигают какой-либо важнейшей регуляторной системы и инактивируют ее. К этой группе относятся такие токсины, как дифтерийный, холерный и холероподобный, экзотоксин A Pseudomonas aeruginosa, энтеротоксин Sh. dysenteriae, часть клостридиальных токсинов. Для токсинов указанной группы характерной чертой является бифункциональность структуры. Иногда эти Т. называют бинарными. В основе их молекулярной структуры лежит так называемый тип А--В модели, определяющей их бифункциональность. Первое важное свойство таких Т. -- способность узнавать чувствительную эукариотическую клетку и связываться с ней. Функцию узнавания и связывания в бинарном Т. выполняет компонент В (субъединица В). Так, в холерном и холероподобных Т. компонент В узнает комплементарный ему рецептор чувствительной клетки -- ганглиозид GMI. С другими структурами мембраны эти Т. не связываются. Т.о., специфичность связывания Т. с поверхностью чувствительной клетки обусловлена наличием на ее поверхности рецептора строго определенной химической природы.

После связывания Т. через компонент В с поверхностью клетки вся токсическая молекула посредством эндоцитоза доставляется внутрь клетки, где в действие вступает компонент А. Обладая ферментативной активностью, компонент А взаимодействует внутри клетки с соответствующим субстратом. Так, для компонента А холерного и холероподобных Т. субстратом служит один из белков аденилатциклазы -- важнейшей системы эукариотической клетки. Осуществляя ферментативную модификацию соответствующего белка аденилатциклазной системы, компонент А холерогена (холерного Т.) заставляет работать всю эту систему по аномальному типу. В клетках слизистой оболочки тонкой кишки, которые поражает холероген, нарушение функции аденилатциклазной системы приводит к нарушению обмена электролитов и как следствие этого к развитию характерных для холеры изменений.

Внутриклеточной мишенью для дифтерийного Т. служит система биосинтеза белка эукариотической клетки. После прохождения через мембрану ферментативно-активная субъединица А дифтерийного Т. осуществляет рибозилирование одного из компонентов транскрипции и тем самым останавливает биосинтез белка.

В связи с расшифровкой молекулярной структуры многих Т. бактерий расширилась область их применения в практической медицине. Как и прежде, Т. остались важными компонентами вакцинных препаратов, однако данные субъединичного строения, например холерогена, позволили разработать новое поколение субъединичных вакцин. Такие вакцины лишены реактогенности, не перегружены лишними антигенными детерминантами и, что особенно важно, рассчитаны на строго определенную область иммунного ответа.

 

Яды белковой природы. Обычно нативные яды, содержащие в качестве активного начала вещества белковой природы, включают также минорные белковые компоненты и ряд органических и неорганических веществ, определяющих в совокупности физиол. активность и характер токсичного действия. По этой причине яды белковой природы принято классифицировать по видам животных, вырабатывающих яд и характеризовать как целый яд, так и его наиб. значимые компоненты.

 

 

 

 

Белковые яды животных

 

Белки могут служить также для защиты от хищников или нападения на добычу. Такие белки и пептиды содержатся в ядах большинства животных (например, змей, скорпионов, стрекающих). Содержащиеся в ядах белки имеют различные механизмы действия. Так, яды гадюковых змей часто содержат фермент фосфолипазу, который вызывает разрушение клеточных мембран и, как следствие, гемолиз эритроцитов и геморрагию. В яде аспидов преобладают нейротоксины; например, в яде крайтов содержатся белки α-бунгаротоксин (блокатор никотиновых рецепторов ацетилхолина) и β-бунгаротоксин(вызывает постоянное выделение ацетилхолина из нервных окончаний и тем самым истощение его запасов); совместное действие этих ядов вызывает смерть от паралича мышц.

Яды змей-Содержат комплекс активных веществ: ферменты [во всех ядах найдены: гиалуронидаза, фосфолипаза А, нуклеотидаза, фосфодиэстераза, дезоксирибонуклеаза, рибонуклеаза, аденозинтрифосфатаза, нуклеотид-пирофосфатаза, оксидаза L-аминокислот (за исключением морских змей) и экзопептидаза], полипептиды (нейро- и гемотоксины), белки со специфическими свойствами (фактор роста нервных клеток, антикомплементарный фактор и др.), неорганические компоненты.

По характеру действия на теплокровных подразделяются на две основные группы: нейротоксичные (действуют на нервную систему; яды аспидов и морских змей) и гемотоксичные (действуют на кровь; большинство ядов гадюк и гремучих змей). Токсичность изменяется в широких пределах у различных видов, а также внутри вида в зависимости от места обитания, пола, возраста и времени года. Считают, что ежегодно ок. 1 млн. человек подвергаются укусам ядовитых змей (из них 24% - тяжелые поражения, 2-3% - смертельные).

Токсичное начало ядов аспидов (кобр, бунгарусов, мамб и др.) и морских змей- нейротоксины. Они делятся на постсинаптические (яды кобр, бунгарусов, мамб и некоторых австралийских змей) и пресинаптические (яды австралийских и азиатских змей). По структуре молекулы постсинаптич. токсинов подразделяются на "короткие" (60-62 аминокислотных остатков, 4 дисульфидные связи; мол. м. ~7000) и "длинные" (71-74 аминокислотных остатков, 5 дисульфидных связей; мол. м. -8000), различающиеся по характеру блокирования холинорецепторов и др. свойствам. Как правило, короткие нейротоксины быстрее связываются с рецепторами скелетных мышц, однако длинные связываются более прочно. Характерна также видовая чувствительность к действию постсинаптич. нейротоксинов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Бактериальные белковые яды

Бактериальные белковые яды -- ботулотоксин (ботулинический токсин, токсин ботулизма) -- это нейротоксин, который вырабатывается бактериями Clostridium botulinum. Он имеет белковую природу. Ботулотоксин является сильнейшим ядом из всех органических веществ и токсинов, которые на данный момент известны науке. Попадая в организм людей, птиц, животных, яд вызывает тяжёлое токсическое поражение -- ботулизм. Среди белков, синтезируемых живым организмом, ботулотоксин является одним из самых сложных. Его масса в три раза больше типичного размера белковой цепи и составляет около 150 тысяч атомных единиц масс. Лишь небольшое количество белков имеют массу выше этого среднего размера. Размер молекулы ботулотоксина приближается к верхнему пределу возможных масс белков.

Впервые в медицинских целях ботулотоксин был применен для лечения блефароспазма в конце 70-х годов. Американский офтальмолог Алан Скотт в для этих целей вводил микродозы очищенного токсина в орбитальную мышцу глаза. Кроме того врач провел исследования того, как токсин влияет на спастическую кривошею, спастические болезни ног, лицевой гемиспазм и нистагм),токсин тетаноспазмин(Впервые в медицинских целях ботулотоксин был применен для лечения блефароспазма в конце 70-х годов. Американский офтальмолог Алан Скотт в для этих целей вводил микродозы очищенного токсина в орбитальную мышцу глаза. Кроме того врач провел исследования того, как токсин влияет на спастическую кривошею, спастические болезни ног, лицевой гемиспазм и нистагм

), вырабатываемый возбудителями столбняка, дифтерийный токсин возбудителя дифтерии, холерный токсин. Многие из них являются смесью нескольких белков с разных механизмом действия. Некоторые бактериальные токсины белковой природы являются очень сильными ядами; компоненты ботулотоксина -- наиболее ядовитое из известных природных веществ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Белковые яды растений

 

 У растений в качестве ядов обычно используются вещества небелковой природы, однако встречаются и белковые токсины. Так, в семенах клещевины (растения семейства молочайные) содержится белковых токсин рицин(Гликопротеин (лектин) с глобулярной структурой.Молекула рицина состоит из двух субъединиц (домен) А и В. Субъединицы А и В состоят из аминокислотных остатков и небольшой доли сахаров. Субъединицы соединены между собой дисульфидной связью. Малоустойчив в водных растворах. Не проникает через кожу.

Субъединицы сами по себе не токсичны, токсическое действие проявляется только при условии кооперативного действия обеих субъединиц в составе молекулы рицина. Однако, будучи порознь введенными в организм, субъединицы самопроизвольно соединяются и молекула рицина реконструируется, проявляя весь спектр токсического действия нативного токсина. Субъединица B связывается с концевой галактозой рецептора на поверхности клетки; расщепляется дисульфидная связь и субъединица A проникает в клетку, где связывается с 60S-субъединицей рибосомы клетки. Показано, что каждая из субъединиц рицина, взятая в отдельности, может в условиях эксперимента образовать химическую связь с субъединицами молекул других токсинов или даже с искусственно полученными полипептидами, образуя гибридные молекулы токсинов, не встречающиеся в природе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ядовитые свойства грибов

 

 Эти свойства были известны людям уже в глубокой древности. Уже в древности ученые пытались объяснить природу ядовитого действия грибов. Греческий врач Диоскорид в середине I века до нашей эры высказал предположение, что грибы получают свои ядовитые свойства из окружающей их среды, вырастая около ржавого железа, разлагающегося мусора, змеиных нор или даже растений с ядовитыми плодами. Эта гипотеза просуществовала много лет. Ее поддерживали Плиний и многие ученые и писатели средних веков -- Альберт Великий, Джон Герард и другие. И лишь высокий уровень развития химии в XX веке позволил получить в чистом виде содержащиеся в этих грибах ядовитые вещества, изучить их свойства и установить химическое строение. 
Токсины ядовитых грибов по характеру вызываемых ими отравлений подразделяются на три основных группы.