Экологические аспекты устойчивого развития

Рецепторная концепция действия ксенобиотиков на клетку или орган предполагает, что в его основе лежит реакция вещества с рецептором. Принято выделять две токсикометрические характеристики ксенобиотика: аффинность и эффективность. Аффинность отражает степень сродства токсиканта к рецептору данного типа. Эффективность характеризует способность веществ вызывать определенный эффект после взаимодействия с рецептором.

Развитие реакции биологического ответа на химический раздражитель обычно рассматривается как некоторая функция количества образованных комплексов.

При рассмотрении взаимодействия ксенобиотика с биологическими мембранами важным фактором является доступность мембраноактивных центров для эффектора. Обычно для анализа кинетических зависимостей используются соотношения, соответствующие случаю отсутствия диффузионных ограничений, т. е. процессы диффузии осуществляются быстрее в сравнении с развитием реакции.

1) Рецепторы локализованы прямо на поверхности мембраны (простейший случай). Предполагается, что образование комплекса лиганд (ксенобиотик) – мембраноактивный центр происходит при отсутствии диффузионных ограничений со стехиометрией 1:1 и независимости мест связывания друг от друга. Реакция связывания лиганда А с местом связывания (рецептором) R запишется в виде

где k, k' – константы скоростей прямой и обратной реакций со­ответственно.

Отношение констант k' / k = К называется константой равновесия комплекса. Она равна концентрации эффектора, вызывающей половинное насыщение мест связывания:

где Q – общая концентрация мест связываня; Z – скорость изменения концентрации комплексов лиганд – рецептор.

Скорость образования комплексов во времени будет тем большей, чем выше концентрация эффектора. Скорость же распада от нее не зависит.

2) Рецепторы располагаются внутри мембраны. Кривая развития процесса образования комплекса эффектор – рецептор имеет S-образную форму. Если присоединение каждой последующей молекулы лиганда зависит от количества ранее связанных с активным центром (рецептором) молекул, то имеют место кооперативные эффекты (например, связывание каждым рецептором двух молекул). Кооперативность бывает:

–        отрицательной, если присоединение каждой последующей молекулы затрудняется вследствие «посадки» предыдущей;

–        положительной, если присоединение каждой последующей молекулы облегчается вследствие «посадки» предыдущей.

Пример положительной кооперативности: каждая из субъединиц молекулы гемоглобина (состоит из четырех субъединиц: двух α- и двух β-цепей) может связывать одну молекулу кислорода, при этом сродство к кислороду отдельного центра связывания (гема) тем выше, чем больше других центров связывания уже занято молекулами кислорода.