Влияние тяжелых металлов и других химических элементов на жизнедеятельность микроорганизмов

ЛЕКЦИЯ №14

Тяжелые металлы попадают в сточные воды в водоемы – моря, озера, реки, водохранилища.

Установление критериев качества воды и норм содержания в ней ионов тяжелых металлов основано на учете общей концентрации металлов в водной фазе.

Но важно учитывать и валентность, и формы соединений металлов. Пример: метил-ртути и Hg⁰, валентность Сr⁶⁺ и Сr³⁺.

Понижение токсичности металлов в жесткой воде для рыб связано с Са²⁺, он подавляет поступление последних в организм через жабры и через образование гидроокисей и комплексообразование.

Тяжелые металлы, подавляя жизнедеятельность:

1) блокируют ферментные системы, реагируя с сульфидными группами ключевых ферментов;

2) разрушают целостность клеточных стенок;

3) изменение морфологии клеток и клеточного метаболизма, бактериостаз.

При определении эффекта воздействия тяжелых металлов на организм чаще учитывается их выживание, гибель и в меньшей степени такие показатели как рост, размножение, поведение. Используют LC₅₀ – концентрация токсиканта, при которой гибнет 50% особей.

Семенов, Ховрычев (1979) – установили, что Zn и Мn ингибируют биохимическую реакцию. Наиболее чувствительно к влиянию данных металлов «узкое место».

Цинк является специфическим ингибитором синтеза белка.

Медь – в основном с клеточной поверхностью.

Считается, что ртуть и медь разрушают диффузионный барьер и тем самым способствуют удалению из клетки калия.

В последнее время известно 60 биохимических реакций, протекающих под воздействием одновалентных катионов, и в большинстве случаев калий – наиболее активный ион. И потеря калия приводит к отмиранию клетки. Для водорослей и растительных клеток потеря калия ведет к прекращению фотосинтеза.

Медь – проявляет свою токсичность при довольно низких концентрациях. Сине-зеленые водоросли более чувствительны, чем зеленые водоросли. Медь способствует выделению антибиотиков бактериями Pseudomonas и Alteromonas. Это связано с разрушением клеточной стенки и выделению наружу.

Кадмий – обладает необыкновенной кумулятивной токсичностью по отношению к живым организмам, прочно связывается с низкомолекулярными белками тканей животных и бактерий. Биомасса водорослей уменьшается в 48 раз при концентрации CdCl 0,05 мг/л и в 137 раз при 0,5 мг/л. Рыбы гибнут при 0,1–0,5 мг/л, концентрация 0,0026 мг/л – обездвиживает. У людей ломка костей.

Цинк – диатомовые водоросли гибнут при 250 мг/л. Раки гибнут от инактивации дыхательных ферментов. Концентрация в крови в 1000–10 000 больше, чем в воде.

Хром – Сr⁶⁺ – очень токсичен. Дыхание почвы значительно снижается. Грамположительные бактерии растут при очень высоких концентрациях, грамотрицательные – чувствительнее.

Серебро – подавляет жизнедеятельность микроорганизмов тем, что разрушает цитоплазматическую мембрану.

Свинец – грибы очень быстро гибнут; есть бактерии живущие при сотнях мг/л. Подавляет в почве разложение целлюлозы и течение процессов круговорота углерода.

Мышьяк – не тяжелый металл, однако очень токсичен. 12 мг/л вызывает смерть у людей. Токсичность действия на клетку связана с конкуренцией его с фосфатом в процессе транспорта в клетке. Арсенат также известен как разобщитель субстратного фосфорилирования.

Селен – у животных и человека вызывает нарушение координации движений, боли в брюшной полости, водяной понос и гибель, вздутие. Нарушаются гликолиз, фосфорилирование, обмен аминокислот. В организме селен включается в обмен серы, заменяя ее и выводя из организма. При патологии обмена серы в организме идет выпадение волос, размягчение копыт и животных. Низкое количество белков в пище усиливает действие селена.

Таллий – пока нет полного объяснения механизму токсического действия. Метионин, цистин, биотин защищают животных от хронического отравления.

Ртуть – в стоках хлорных, бумажно-деревообрабатывающих заводов. Бактерии Vibrio очень сильно конденсируют ртуть, Pseudomonas – меньше. По цепи бактерий–простейшие–рыбы. Ртуть связывается с сульфгидрильными группами, блокируя жизненно важные ферменты. Очень токсична для реснитчатых простейших.

Дата добавления: 2014-01-07