Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Биология»Содержание №40/2002

Я ИДУ НА УРОК

К.Е. БЕЗУХ,
учитель биологии, экологии, валеологии с.ш. № 43,
г. Ярославль

Биотрансформация ксенобиотиков

Урок экологии в 9-м классе (2 ч)

Цели урока: дать первоначальные представления о ксенобиотиках и их воздействии на организм человека; рассмотреть различные механизмы защиты организма от ксенобиотиков; способствовать развитию интереса школьников к своему здоровью и образу жизни; показать практическую значимость изучаемого вопроса; отработать умение устанавливать причинно-следственные связи и коллажировать информацию.

Оборудование: тексты «Организм защищается от загрязнений», «Новое дело доктора Квика».

ХОД УРОКА

1. Вводное слово учителя

Человек живет в окружении разнообразных веществ. Химическая деятельность человека вышла на уровень биосферных процессов. Более 7 млн веществ успел создать человек за всю историю цивилизации. Каждое из новых химических соединений способно стать причиной отравления (химической болезни).

Отравляющие вещества разделяют на две группы.

Антропогенные:

– лекарства;
– товары бытовой химии (клеи, красители, стиральные порошки, отбеливатели, инсектициды);
– промышленные яды;
– вредные газы.

Природные:

– бактериальные и грибковые токсины;
– растительные алкалоиды;
– гликозиды;
– хиноны;
– теннины;
– яды животных.

В России регистрируется более 1 млн отравлений в год, около 50 тыс. человек при этом не удается спасти. Тенденция к росту этих показателей сохраняется не только у нас в стране, но и во всем мире.

Причины острых отравлений (% от общего числа госпитализированных):

– лекарства (60%);
– прижигающие яды (12%);
– алкоголь и его суррогаты (11%);
– производственные отравления (2%);
– фосфорорганические инсектициды (3%);
– прочее (12%).

Как ни удивительно, но ученые в полной мере осо-знали значение постоянного присутствия чужеродных веществ в организме человека совсем недавно, в 1950-е гг. Тогда же было дано и определение этому понятию: «Чужеродное вещество (соединение) – это вещество, которое данный организм не может использовать ни для производства энергии, ни для построения каких-либо своих частей». В последнее десятилетие в литературе как синоним понятия «чужеродное вещество» все шире употребляется термин «ксенобиотик» (от греч. xenos – чужой, bios – жизнь).

Ученые обнаружили, что в организме животных и человека имеются различные механизмы защиты от ксенобиотиков. Каковы же эти механизмы?

(На доске или на листках бумаги записываются все ответы, предлагаемые школьниками, – составляется так называемый кластер (ни одна идея не отвергается). Если записи велись на листках, необходимо предусмотреть время для их зачитывания вслух.)

2. Изучение нового материала – работа с текстом «Организм защищается от загрязнений»

В настоящее время ученым удалось раскрыть некоторые механизмы защиты организма человека и животных от ксенобиотиков.

1. Барьеры, стоящие на страже внутренней среды организма: кожа, эпителий, выстилающий внутреннюю поверхность желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей. Образованы эти барьеры одно- или многослойными пластами клеток. Как известно, каждая клетка окружена тончайшей пленкой – белково-липидной мембраной, почти непроницаемой для растворенных в воде веществ. Тем более трудно, а то и невозможно этим веществам преодолеть один или несколько слоев клеток. Однако вещества, хорошо растворимые в липидах, естественно, могут преодолеть такой барьер.
Если все же ксенобиотики проникли в кровь, то в наиболее важных органах – ЦНС, некоторых железах внутренней секреции – его встретят так называемые гистогематические барьеры (от греч. слов histos – ткань, паутина и haima – кровь), расположенные между тканью и кровью. К сожалению, и гистогематический барьер не всегда бывает непреодолимым для ксенобиотиков – ведь снотворные и некоторые другие лекарства действуют на нервные клетки, значит барьер они преодолевают!
Более того, некоторые ксенобиотики могут повреждать клетки, образующие гистогематические барьеры, и те становятся легко проницаемыми. Это очень опасно, т.к. лишенные защиты половые или нервные клетки сначала «болеют», а затем могут и погибнуть. Так, одной из причин бесплодия у мужчин является нарушение гистогематического барьера в семеннике.

2. Транспортные системы, выводящие ксенобиотики из крови, обнаружены во многих органах млекопитающих, в том числе и человека. Наиболее мощные находятся в клетках печени и почечных канальцев. Общий принцип работы систем выведения одинаков: «транспортные» клетки образуют слой (пласт), одна сторона которого граничит с внутренней средой, а другая – с внешней; липидная мембрана клеток этого слоя не пропускает водорастворимые ксенобиотики, но в этой мембране имеется специальный белок-переносчик, который опознает подлежащее удалению вещество, образует с ним транспортный комплекс и проводит через липидный слой из внутренней среды в одну из клеток пласта. Затем другой переносчик выводит нежелательного гостя из клетки во внешнюю среду. Опыты показали, что основная масса чужеродных веществ выводится всего двумя системами: одна из них выводит органические кислоты, другая – органические основания. При высокой концентрации ксенобиотиков в крови все молекулы переносчика в мембране будут заняты, и процесс переноса, достигнув определенной скорости, ею и ограничиться. Некоторые загрязнители, как и в случае с гистогематическими барьерами, могут повреждать и даже убивать «транспортные» клетки.

3. Ферментные системы превращают ксенобиотики в менее ядовитые и легче поддающиеся выведению соединения. Для этого используются ферменты, катализирующие разрыв какой-либо химической связи в молекуле ксенобиотика или соединение ее с молекулой другого вещества. Чаще всего в итоге получается органическая кислота, которая легко удаляется из организма. Наиболее мощные ферментные системы находятся в клетках печени – ведь кровь, оттекающая от кишечника, со всеми попавшими в нее питательными веществами и ксенобиотиками, поступает в печень, и клетки этого органа должны перехватить «чужаков», не дать им возможности прорваться в общий кровоток.

4. Депо ксенобиотиков – место избирательного накапливания некоторых из них в определенных тканях, где они могут длительное время сохраняться. В этих случаях говорят о депонировании ксенобиотика. Так хлоруглеводороды, предназначенные для борьбы с вредителями полей, хорошо растворимы в жирах и избирательно накапливаются в жировой ткани животных и человека, где в силу своей стойкости могут сохраняться очень долго.

(Прочитав текст, учащиеся должны заполнить таблицу.)

После заполнения таблицы проводится обсуждение внесенных данных (если работа велась по группам, текст таблицы зачитывает представитель группы), уточнение, исправление неточностей.

3. Применение полученных знаний – логическая задача «Новое дело доктора Квика»

Учитель зачитывает текст логической задачи и последовательно выписывает на доске всех действующих лиц. Учащиеся должны догадаться, кто эти роли может исполнять в организме, и записать исполнителей в правом столбце. Запись на доске должна выглядеть следующим образом.

Действующие лица и исполнители:

Банк – организм человека.
Грабитель – ксенобиотик.
Кассир – кровь (лимфа).
Мешок с деньгами – клетки организма.
Охранник – кожа (система барьеров).
Пистолет грабителя – яд (или другое вещество) ксенобиотика.
Доктор Квик – печень.

Доктор Квик – профессор криминалистики. Он уже на пенсии, но преподает в университете, а в свободное время консультирует полицейских и частных сыщиков. Все удивляются его умению быстро раскрывать многие, даже самые запутанные, преступления.

Когда доктор Квик подходил к банку, он увидел, как подъехала машина и остановилась рядом с оградой. Из автомобиля вышел водитель и, не запирая дверцу, направился к банку. Он шел, озираясь по сторонам. На нем был коричневый жилет, под ним – голубая рубашка с расстегнутым воротом. Рубашка торчала снизу из-под жилета. Правую руку незнакомец держал в кармане мешковатых штанов, а в левой у него был клочок бумаги. Довершала наряд зеленая бейсбольная кепка с длинным козырьком. Заходя в банк, водитель низко опустил голову. Доктор Квик зашел следом и стал наблюдать за этим человеком. Тот оглядывался по сторонам, ожидая кассиршу. Квик заметил растерянность на лице кассирши, и, когда она протянула посетителю большой мешок с деньгами, доктор сделал знак охраннику и выхватил пистолет.

Когда грабитель повернулся, на него смотрели дула двух пистолетов. Выронив мешок с деньгами, бедолага медленно достал из кармана свой пистолет и бросил его на пол.

4. Закрепление информации (коллажирование)

Проводится индивидуально, в парах или по группам. На данном этапе суммируется вся полученная информация, исправляется первоначальный кластер (все лишние детали стираются с доски или зачеркиваются на листках).

В качестве вывода составляется схема, поясняющая поступление, преобразование (биотрансформацию) и выведение ксенобиотиков из организма человека. (Данный этап работы может быть преобразован в домашнее задание.)

Схема (в упрощенном виде) может выглядеть следующим образом:

5. Домашнее задание.

Если успели на занятии проследить все 4 этапа, то в качестве домашнего задания можно дать следующее: пользуясь таблицей и схемой, определить возможные методы детоксикации ксенобиотиков (освобождения организма от яда).

 

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru