Зависимость накопления тяжелых изотопов углерода и водорода в биосистемах от техногенного загрязнения окружающей среды

Кларки живого вещества впервые определил В.И. Вернадский, более точные сведения принадлежат А.П. Виноградову: О-70%, С – 18%, Н – 10,5%, N – 3.10-1. Остальные макроэлементы и микроэлементы (водные мигранты) составляют, соответственно, 1,21% и n•10-3 - n•10-5 %. Функциональная биологическая активность живых организмов оценивается путем изучения как метаболизма в целом, так и изотопного метаболизма отдельных биогенных элементов.
       Само существование биогенных молекул, которое с термодинамической точки зрения является невыгодным и невероятным, объясняется лишь высокими кинетическими барьерами и, прежде всего, особенностями метаболических путей. Механизм возникновения изотопных различий углерода и водорода в биохимических компонентах клетки – основная часть общей проблемы фракционирования изотопов элементов в живых организмах. Однако эта проблема еще далека от разрешения.
       В изучении специфических особенностей живой материи изотопные методы исследования, прежде всего, метод меченых атомов, занимают особое место. Еще В.И. Вернадский предполагал наличие чувствительности живых организмов к изотопному составу веществ, вовлекаемых в процессы жизнедеятельности. 
       В биологическом фракционировании изотопов можно выделить два аспекта.
       Первый – разделение изотопов биогенных элементов между организмом и средой его обитания, второй – разделение изотопов в биосистемах самого организма. Эти аспекты взаимосвязаны.
       Существование живого организма как открытой, квазистационарной системы предполагает непрерывный приток свободной энергии из внешней среды с веществом, пищей (или светом у растений) и непрерывный приток вещества, используемого для увеличения массы при росте и размножении. Отсюда можно сделать вывод о возможности проникновения как необходимых, так и токсичных веществ из внешней среды в клетку.
       Исследование проницаемости клеточных оболочек изотопными методами показало, что в действительности проникают в клетку углеводы, аминокислоты, минеральные вещества (Na+, Cl-,  K+, H3PO4 и др.). Сорбционный механизм может приводить как к увеличенной, так и к пониженной величине накопления данного вещества в клетке. Таким образом, изучение движения веществ из внешней среды в клетку и обратно имеет очень большое значение для понимания самых существенных свойств живых клеток, т.к. оно определяет функциональную активность живых организмов. Например, накопление тяжелого изотопа углерода в клетке прямо пропорционально скорости проникновения аминокислот из внешней среды.
       Предполагается, что всем биосистемам при нормальных условиях жизнедеятельности свойственны процессы изотопного метаболизма, в которых наблюдаются вариации изотопного состава основных биогенных элементов. Появление в живых организмах патологических изменений разной этиологии, в том числе и патологий, связанных с растущей техногенной нагрузкой на среду обитания сопровождается нарушением как механизма, так и интенсивности изотопного метаболизма.
       С 2000 г. в Институте геохимии окружающей среды НАН и МЧС Украины проводятся совместные работы с Институтом геронтологии АМН Украины и Научным центром радиационной медицины АМН Украины. Для получения репрезентативных данных нами был проведен комплекс клинических и лабораторных исследований углерода у трех групп людей: здоровых доноров (10 человек), онкологических больных, имеющих разную степень лейкемии  (10 человек) и больных ишемической и гипертонической болезнью с разной степенью тяжести.
       Полученные данные показали наличие зависимости между накоплением тяжелого изотопа углерода (13C) и изменением функциональной активности человека. Это положение может являться основой для экологической оценки среды обитания живых организмов.
 
Зависимость накопления тяжелых изотопов  углерода и водорода в биосистемах от техногенного  загрязнения окружающей среды / Лысенко О.Б., Бухал А.В., Лысенко Л.В. // І-й Всеукраїнський з’їзд екологів: міжнар. наук.-техн. конф.: тези допов. – С. 238.
МНПК “Перший Всеукраїнський з’їзд екологів”
Вінницький національний технічний університет
Секція 6 “Екологія людини. Хімія довкілля та екотоксикологія”
Скачати в форматі pdf: 
Оцінка: 
0
No votes yet