Ионизация, ее механизм, константа, степень и связь с биологической активностью ксенобиотиков.

Ионы и незаряженные молекулы весьма различны по своим физико-химическим свойствам и по разному влияют на клетки. Неэлектролиты - не повышают электропроводности р-ра, изменяют физ. св-ва с пов. t кип. и пониж. t зам.пропорционально молярной концентрации. Электролиты -  повышают электропроводность и изменяют физ. св-ва больше, исходя из их молярной концентрации. Аррениусс раз-л теориюионизации электролитов. В водном р-ре HCl ионизирована -> (Н+ и Сl-), NaOH – (Na+ и ОН-), NaCl- (Na+ и Cl-). В растворе Na2SO4 пониж.t зам.воды оказалось в три раза больше ожидаемого, объясняется тем, что вместо одной молекулы Na2SO4 в растворе присутствуют три иона(Na+,Na+ и SO4-). Как правило, соли в разбавленных растворах полностью ионизированы.(кроме: галогениды Hg,Cd,Pb). Вследствие полной ионизации солей их биологические свойства целиком определяются свойствами составляющих их ионов. Однако неверна, когда соль образована слабой кислотой или слабым основанием. Так же не все кислоты и основания в растворе находятся в полностью ионизированном состоянии. Реально степень ионизации в растворе определяется только двумя факторами: рН раствора и рКа кислоты (или основания). При определенной величине рН степень ионизации зависит только от природы кислоты (или основания), при этом не важно, были они нейтрализованы или нет. Существенной частью теории явилось применение закона действующих масс для описания состояния ионного равновесия. Так, уксус.к-а (Н₃СООН) –слабая к-а, ионизирующаяся в воде с обр-м нек-го кол-а Н⁺ и СН₃СОО^-. Соотношение произведения ионов к концентрации неионизированных молекул является постоянной величиной и определяет константу кислотности К_а(ксусн.кислоты=1,7× 10^-5). рК_а дают возможность легко сравнивать силу разных кислот (или оснований). Чем сильнее кислота, тем ниже ее рК_а (чем сильнее основание, тем выше ее рК_а). В зависимости от степени ионизации ксенобиотики обладают различной биологической активностью и их можно разделить на три большие группы: 1. Ксенобиотики, обладающие большей биологической активностью в ионизированном состоянии.( алифатические амины) 2. Ксенобиотики, более активные в неионизированном состоянии.( (эфир, хлороформ). 3. Ксенобиотики, проявляющие биологическое действие в виде ионов и неионизированных молекул.(хлоридин). Связь с Б.А.К:Для анализа связи между структурой вещества и их биологической активностью используются различные физические и химические характеристики вещества.( Mr, P, Vm т. д. ).Б.активность ксен-в коррелирует с его способностью определенным образом распределяться между липидной и водной фазами.

12. Механизмы транспорта ксенобиотиков через биологическую мембрану. Выделяют 4 механизма транспорта, которые делятся на 2 типа:

1. Пассивный транспорт - Пассивная диффузия: ксенобиотики проходят через мембрану за счёт случайного движения молекул и количество проходящего вещества зависит от разницы его концентрации и от проницаемости мембраны для этого вещества; в клетки довольно легко проникают неполярные вещества; проницаемость связана со скоростью диффузии – она больше у молекул с линейной структурой и меньше у молекул с разветвлёнными цепями; диффузия не электролитов так же зависит от липидного состава мембраны; dS/dT = -DKA * (Сн-Св)/ΔX – закон Фика Коф. проницаемости - P = DK/ΔX; dS/dT = -A * (Сн-Св) * P; P можно вычислить, измерив количество прошедшего через мембрану вещества; - Пассивный перенос: для неэлектролитов происходит по градиенту химического потенциала, а для электролитов – электрохимического; химический: µ = µ0 + RTlnC; электрохимический: µ = µ0 + RTlnC + ZFΨ.

Антипорт — (транспорт вещества обусловлен одновремен­ным и противоложно направленным транспортом другого соедине­ния или иона (Na+/Ca2+, Na+/H+ Сl-/НСО3- — обмены). 2. Активный транспорт Происходит с затратой энергии и идёт против градиента электрохимического потенциала.( первичный и вторичный .) Первичный происходит непосредственно за счёт выделения энергии в АТФ-фазных системах или в ОВ-цепях. Вторичный основан на появлении химического или электрического градиента при первичном транспорте. Первичный делится на 2 вида: А) Электронейтральный – основан на действии переносчика, встроенного в мембрану; при расщеплении АТФ происходит активация переносчика, он присоединяет молекулу или ион одного вещества, затем переориентируется и выделяет присоединённое вещество на другую сторону мембраны; его место занимает другое вещество или аналогичный по заряду электрон, затем опять происходит переориентация и обмен молекулами

Б) Электрогенный – сопровождается генерацией электрического потенциала; у животных хорошо изучена K-Na АТФ-фазы Сейчас считают, что существует один универсальный механизм, основанный на работе АТФ-фаз. Пиноцитоз и фагоцитоз: за счёт впячивания мембран при эндоцитозе или экзоцитозе. Механизм изучен недостаточно( изменение мембраны происходит с помощью актин-миозиновых сетей, расположенных в цитоплазме от мембран. Для работы этой сети необходимо наличие Ca2+ и АТФ). Эндоцитоз условно разделяют на 2 способа: пиноцитоз и фагоцитоз, но чётко их можно разделить только на макроуровне. По наличию транспортных механизмов : 1.   Мембраны, через которые происходит простая диффузия. 2.    Мембраны со специфическими переносчиками. 4. Мембраны с порами .

13. Влияние ксенобиотиков на физико-химические свойства протоплазмы.  Многие ксенобиотики могут изменять физиологические св-ва цитоплазмы и т.о оказывать влияние на биологические процессы в клетке. Одно из свойств- это структурная вязкость, основанная на существовании цитоскелета и способности белков притягивать воду и об-ть коллоидный р-р. За счёт различных процессов может происходить переход в золь-гель и на этом основано движение цитоплазмы.В физике вязкость определяют как внутренние трение(сопрот.движению).Способ определения вязкости – изменение скорости движения тела сферической формы с известными размерами и плотностью, иногда добавляют центрифугирование и скорость увеличивается за счёт центробежной силы. Используют более простой способ: определение скорости броуновского движения частиц, определение плазмолиза и деплазмолиза.  Структурная вязкость отображает физиологическое состояние клетки и на неё могут влиять ксенобиотики. Катионы ксенобиотиков с многовалентным зарядом сильно притягиваются к заряженной коллоидной частице и их водные оболочки объединяются, что обеспечивает перевод цитоплазмы в гель. Одновалентные катионы притягиваются слабее и цитоплазма оводняется, образуя зол-гель. Многие ксенобиотики могут не только изменять скорость движения цитоплазмы, но и индуцировать движение – хемодинез. Различные ксенобиотики могут подавлять движение цитоплазмы, но за счёт разных механизмов.( за счёт взаим-я с –SH группами, др влияют на транспорт электр-в. Цианиды не влияют на циклоз, хоть ингибируют поглощение О2). Изоэлектрическая точка цитоплазмы - Белки содержать +/- группы, поэтому при определении Рн каждый белок имеет изоэлектрическую точку, когда он имеет min эл.заряд, поэтому при электпролизе он не движется ни к катоду/аноду. В цитоплазме, имеется много белков, поэтому имеется зона изометр.точки. Чем больше разнообразие белков в цитоплазме, тем зона больше. Ксенобиотики могут изменять Рн, т.о влиять на св-ва белка и св-ва цитоплазмы.