ества электронных переходов между субстратом и подложкой. Электронная плотность резко увеличивается при облучении поверхности полупроводников и диэлектриков (к их числу относятся Si02, А1203, Fe203 и другие компоненты горных пород и атмосферного

39

250 300 350

РИС. 4. Электронные спектры пентахлорбензола (в), ДДТ (б) н ДДЕ (в)

Штрия-пунктирнал лнння соответствует раствору в гексане, прерывистая -твердому веществу, В пунктирная - адсорбированному на SI02

аэрозоля), особенно содержащих примеси донорного или акцепторного характера.

Кроме того, за счет возбуждения поверхности носителя происходит переориентация связей между субстратом и поверхностью, что сказывается на скорости химических реакций адсорбированных молекул даже в темноте. Например, в опытах с меченными 14С галогенуглеводородами было показано, что за трое суток на поверхности песка пустынь в темноте разлагается от 15 до 50 % СС14 и 5-10 % CF2C12 (Гэб и соавт., 1980).

В случае многих полихлорированных ароматических соединений (пентахлорбензол, пентахлорфенол, ДДТ, ДДЕ, ПХБ), адсорбированных на Si02, наблюдается батохромный сдвиг полос поглощения (рис. 4).

Z2. МЕТАБОЛИЗМ ОРГАНИЧЕСКИХ ЭКОТОКСИКАНТОВ

Химические реакции с участием энзимов протекают с очень небольшими затратами энергии. Они могут приводить как к деток-сикации ксенобиотиков, так и к образованию метаболитов с более высокой токсичностью (в последнем случае говорят об активации).

В случае органических соединений возможны три типа превращений под действием энзимов:

полная минерализация до С02 и Н20 без образования на промежуточных стадиях персистентных и биологически активных соединений (при этом происходит увеличение биомассы организмов, участвующих в минерализации);

разрушение ксенобиотика до низкомолекулярных соединений, которые затем выделяются в окружающую среду и включаются в природный круговорот веществ;

40

химическая трансформация с накоплением метаболитов в клетках организма.

С=О

„2+

,C=S

-NH

>

NH

— I

Н2С-

NH

/ СН2

| Me' СИ2

\ У

NH—С

II S

Примером метаболизма без загрязнения окружающей среды может служить биотическое разложение фунгицидных этилен-бистиокарбаматов в растительных тканях (Парлар и Ангерхе-фер, 1991):

«- НООС—СООН

H2N—СН2—СООН

H2N—С—NH2 О

где I - этиленбистиокарбамат; II - этилентиомочевина; III - этилен-мочевина; IV - этилендиамин; V - щавелевая кислота; VI - глицин; VII - мочевина.

Живые организмы, за исключением некоторых видов бактерий, не имеют специфических энзимов для преобразования ксенобиотиков. Метаболические превращения, протекающие за счет неспецифических ферментных систем, в общем виде можно представить последовательностью

(окисления I „„„,„.,

диссимиляция „ I I синтез TI- ,ЛТ«™.

Химикат »- Продукты 4 восстановления?- »- Лонъюгат.

(^гидролиза

Общая тенденция заключается в превращении экзогенного вещества в более полярное соединение и последующем связывании образовавшегося продукта с высокополярным фрагментом, облегчающим его выделение. У растений, не имеющих системы выделения, аналогичной органам выделения животных, обычно происходит конъюгирование экзогенных веществ (или их метаболитов) с углеводами и депонирование в местах, не связанных с общим метаболизмом.

Высокая скорость метаболических реакций обусловлена участием в них биологических катализаторов - ферментов. Скорость энзиматических реакций обычно в 108 - 1011 раз выше

41

скорости соответствующих неферментативных процессов. Роль фермента часто заключается в промежуточном связывании субстрата на активных центрах и его ориентации в подходящей для реакции конформации.

Для обозначения фермента к названию катализируемой реакции прибавляют суффикс -аза:

дегидрогеназа - катализатор отщепления водорода;

монооксидаза - катализатор внедрения в молекулу субстрата одного атома кислорода;

метилтрансфераза - катализатор переноса метильной группы и т. д.

ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

Ос

Окислительные процессы являются самыми распространенными направлениями трансформации химических соединений в организмах. Часто при этом происходит детоксикация ксенобиотиков, как это показано на примере окисления инсектицида изодрина в тканях растений:

I с00н I

COOH COOH

COOH

CI

CI

\-^/~v^,COOH

-^"XOOH

Основные типы окислительных процессов обозначаются как оксигеназные, оксидазные (дегидрогеназные) и пероксидазные (табл. 5).

Монооксигеназы (микросомальные ферменты или оксигена-зы со смешанными функциями) в наибольших количествах содержатся в печени и локализуются на клеточных мембранах (на гладком эндоплазматическом ретикулуме). Действие их заключается в катализе присоединения атома кислорода к субстрату (вернее - внедрения его по связи С—Н); второй атом кислорода молекулы 02 связывается с другим акцептором, чаще всего с водородом. Донором последнего служит восстановленная форма НАДФН/Н+ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат)

RH + 02 + НАДФН + Н+ —*- ROH + Н20 + НАДФ+.

Активирование м