ЕКОЛОГІЧНА БІОХІМІЯ - Навчальний посібник - В. М. Ісаєнко 2005

Розділ 10. БІОТРАНСФОРМАЦІЯ КСЕНОБІОТИКІВ

10.2. Поведінка ксенобіотиків в екосистемах

Основні шляхи поведінки ксенобіотиків в екосистемах обумовлюються реакціями деградації, окисно-відновними та кон’югації, переходом з одного середовища в інше, адсорбцією на біотичному або абіотичному матеріалі.

Перебіг цих процесів в екосистемах відбувається за взаємодії біологічних і абіотичних факторів. Вони визначають швидкість і глибину перетворення ксенобіотиків. Швидкість біодеградації ксенобіотиків організмами залежить від їхньої здатності проникати в клітину, підпадати під дію клітинних ферментів тошо. Деградація ксенобіотиків може відбуватися також фізико-хімічним чином (гідроліз у воді, фотоліз під дією світла тощо).

Для певних ксенобіотиків характерна висока стійкість (персистентність) у біосфері. Крім цього, продукти розпаду деяких ксенобіотиків є стійкішими або токсичними. Так, наприклад, пестицид пропанід гідролізується в агроекосистемах з утворенням 3,4-дихлор-аніліну, який дуже довго зберігається в ґрунті.

Проблемі стійкості ксенобіотиків та продуктів їх перетворення приділяється надзвичайна увага під час оцінювання їхнього можливого впливу на біогеоценоз. Серед ксенобіотиків є такі, які дуже повільно або майже не розкладаються. Деякі з них взагалі не здатні розкладатися або руйнуватися. До таких належать насамперед важкі метали. їхні атоми можуть входити до різних сполук, але все одно залишаються в довкіллі.

До забруднень, які дуже повільно зменшуються в біосфері, належить радіоактивне від радіоізотопів з довготривалим (десятки, сотні і тисячі років) періодом розпаду.

Окисно-відновні реакції, як і деградації, можуть відбуватися за участю ферментів, у неензиматичних умовах. Останнє може здійснюватися, наприклад, під впливом оксигену повітря або розчиненого у воді, окиснення за участю вільних радикалів, пероксиду гідрогену тощо.

Одним з істотних способів детоксикації ксенобіотиків є їх кон’югація з різними органічними сполуками. В організмах тварин кон’югація, як правило, приводить до утворення сполук, що значно легше виводяться з організму (сечею, екскрементами). Однак ці кон’югати потрапляють у грунт або воду і продовжують циркулювати в біогеоценозі.

За трансформації ксенобіотиків вони можуть істотно змінювати свої властивості щодо водо- та жиророзчинності. Від цього змінюється здатність ксенобіотиків перетинати клітинні мембрани та нагромаджуватися всередині клітин. Це, у свою чергу, впливає на доступність ксенобіотиків для дії внутрішньоклітинних ферментів. Вона може знижуватися в результаті адсорбції на частинках біотичного або абіотичного походження. Процеси адсорбції ксенобіотиків суттєво впливають на їхню стійкість в екосистемі.

Значну небезпеку для людини та біосфери становить акумуляція ксенобіотиків у живих організмах. Унаслідок цього може підсилюватися їхня токсична дія. Разом з тим це явище може бути використане для біомоніторингу.

Важливо те, що залежно від процесу та етапу біотрансформації ксенобіотики і продукти їх перетворення можуть переходити зворотньо з одного блоку біогеоценозу в інший — з води в ґрунт, з води — в повітря, з організму — у фунт чи воду і т. д. Такі масштабні переходи мають велике значення. Так, наприклад, леткість ряду пестицидів і здатність їх під час випаровування з фунту або води переходити у повітря може призвести до їх подальшого перенесення на великі відстані з повітряними масами.

Розгляд способів метаболізму ксенобіотиків у живих організмах і сформованих ними екосистемах свідчить, що існує певна спільність їхньої біотрансформації. За всієї потужності біохімічних процесів, за допомогою яких живі організми захищаються або зменшують дію ксенобіотиків, їхні можливості обмежені.