Введение в ксенобиологию. Механизмы активного транспорта токсических веществ через биологические мембраны (Лекции № 1-8 по дисциплине "Ксенобиология и биотестирование"), страница 12

Если оценить степень ионизации как часть ионизированного в-ва от исходной его концентрации, то она будет иметь след выражение

                                              рК-рН

для сл. к-т (%)  = 100/1+10

                                                рН-рК

          для сл осн-й (%) = 100/1+10

          Отсюда следует, что  если рК < pH его в р-ре то это хим в-во находится в р-ре гл образ в форме катионов,     pK > pH р-ра то  хим в-во нах-ся в р-ре в  форме  анионов

          Например если рК = 7 а рН > 7 то это сл основание в форме катионов,

Если рН < 7 , то это  кислота, кот находится в р-ре  в форме анионов.В своюочередь степень ионизации в-ва зависит от рН р-ра. Эта зависимость  выражается сигмоидальной кривой. Положение этой кривой  на графике зависит от рК в-ва  Чем ближе значение рК в-ва к рН р-ра, тем круче положение этой кривой по отношению оси независимой переменной.

          В определенном интервале  значений рН р-ра  степень ионизации в-ва изменяется по экспоненте (своего рода скачек титрования)

3.Разнообразие биологической активности ионизированных веществ

          По влиянию ион-и на б/активность ксенобиотики делятся на 3 группы:

- проявляющие свою б/акт-ть  в ионизированном состоянии

- пр-е  б/активность в неионизированном сост-и

- пр-е б/активность независимо от  ионизации

1. Первая группа ксн-в включает в-ва, б/дей-е кот  обусловлено их мембранотропными св-ми. Проникновение ионизированных частиц ч/з б/мембраниу затруднено тем, что мембрана имеет свой собственный э/потенциал.

          Ионизированные ве-ва в водных р-рах  образуют гидратированные мицеллы, размеры которых препятствуют свободной диффузии  их ч\з мембрану.

  Эл/статическое взаимодействие ионизированных мелекул с б/мембранами также препятствует их проникновению внутрь клетки путем простой диффузии.

  Однако, ионизированные молекулы ксено-в могут легко взаимод-ть с поляризованными или ионизированными компонентами б/мембран, имеющими противоположний э/заряд. 

     Характерным примером такого механизма биол. де-я явлются  алифатические  амины (алифа – жир), кот используются в качестве дезинфицирующнего бактерицидного средства. Однако, ароматические амины бактерицидных св-в не проявляют. Оказалось, что алифатич   амины в нейтральных водных р-рах существуют в виде катионов, в отличие от ароматических, которые не образуют ионизированных частиц.  Бактерицидное д-е алифатических аминов обусловлено тем, что их катионы взаимодействуют с иммобилизованными анионами оболочки бактерий , образуя с ними прочные химические комплексы. Ароматические амины не способны к ионизации в этих условиях, и поэтому не проявляют бактерицидных св-в.

          Б/активность в-в этой группы зависит от степени ионизации. В свою очередь, степень ионизации в-в зависит и от рН раствора.

Поэтому , подкисление водных р-ров алифатических аминов способствует значительному усилению их бактерицдного д-я.

2.Группа в-в обьединяетве-в, кот проявляют свою токсичность  только в неионизированном состоянии будучи  Эл/нейтральными. Сюда относятся эфир, хлороформ, бензол. Они легко диффундируют ч/з б/мебрану не встречая электростатического препятствия.  К этой  группе относят также некоторые слабые органические к-ты и основания.  Однако  б/активность этих в-в зависит от кислотности (рН) р-ра.   Эффективность слабых оснований возрастает при увеличении рН, а слабых кислот – при уменьшении значений рН т.е в тех условиях, когда подавляется их ионизация.. Так например,  угнетающее цитокинез д-е салициловой к-ты наиболее сильно проявляется при рН =5, когда полностью подавлены ее ионизация.

          3.Группа в-в у которых токсичность проявляется не зависимо  от степени ионизации.