Definice toxinu
Toxin je chemická látka, která poškozuje organismus. Toxin může být tak jednoduchý jako ion nebo atom, který negativně zasahuje do buňky. Toxin může mít také podobu složitých molekul, jako jsou například bílkoviny obsažené v hadím jedu. Jiné atomy a chemické látky zase vyzařují záření, které má na organismus toxické účinky. Účinky toxinů se u různých organismů a u různých toxinů značně liší. Konečným výsledkem nejsilnějších toxinů je smrt v důsledku poškození, které způsobují napříč různými buňkami organismu. Různé toxiny působí na buňky, které poškozují, různým způsobem.
Ve studiu toxikologie je ústředním mottem, že „všechny látky jsou toxické, záleží pouze na dávce“. Tuto skutečnost lze demonstrovat na příkladu vody a kyslíku. Obě látky jsou normálně dobré a považujeme je za prospěšné pro všechny formy života. Pokud se ve vašem těle nachází příliš mnoho vody, jednotlivé buňky nebudou schopny efektivně fungovat a vaše tělo se bude pomalu „topit“, i když nebudete ponořeni ve vodě. A kyslík, plyn dodávající život, může být při určitém tlaku smrtelný.
Účinky toxinu
Účinky toxinu jsou zcela určeny biochemickými reakcemi, které probíhají, když se potenciální toxin dostane do organismu. Toxikologové musí brát v úvahu také prostředí, ve kterém organismy žijí. Jak již bylo zmíněno, věci jako tlak, teplo a rychlost metabolismu mohou drasticky změnit účinky toxinu. Navíc ne všechny organismy reagují na toxiny stejným způsobem. Každý organismus, dokonce i v rámci jednoho druhu, je v podstatě jedinečnou biochemickou továrnou. Některé organismy jsou na určité toxiny vybaveny lépe než jiné.
Konkrétní účinky toxinu jsou dány tím, jak působí na buňky organismů. Některé toxiny působí tak, že narušují iontové kanály v buňkách, zatímco jiné mohou ničit buněčnou membránu nebo mutovat DNA. Všechny tyto stavy nakonec vedou k úhynu organismu, pokud není toxin odstraněn. Organismy využívají svůj imunitní systém, aby se zaměřily na toxiny na bázi bílkovin a odstranily je, zatímco při odstraňování iontů a dalších volných radikálů spoléhají na filtraci své krve. Poškození způsobené toxinem je dáno jeho atomární strukturou.
Typy toxinů
Toxin může mít mnoho různých tvarů a velikostí. Může být tak jednoduchý jako nabitá částice, která řádí v systému a ovlivňuje další reakce, až po specifické bílkoviny, které se zaměřují na nervový systém kořisti. Protože „toxin“ je tak široká kategorie, není možné definovat jejich velikost a tvar. Toxiny produkované živočichy se obvykle používají k potlačení kořisti nebo k obraně před útokem. Jako takové se vyvinuly tak, aby specificky působily na určité živočichy.
Například hadí jed je formou biologického toxinu, který je vytvořen ze směsi různých bílkovin. Tyto bílkoviny napadají buňky organismů různými způsoby. Některé hadí jedy se vyvinuly tak, že ničí tkáně a způsobují masivní vnitřní krvácení. Jed jiného druhu hada může ovlivnit iontové kanály nervových buněk a způsobit, že zůstanou otevřené. Tím kořist v podstatě ochromí a ta nemůže používat svaly. Ještě jiné jedy napadají svalové buňky přímo a způsobují jejich nepřetržité křeče. Všechny tyto toxiny působí na kořist různým způsobem a ne všechny jsou smrtelné pro všechny živočichy.
Například mnoho pesticidů je určeno k hubení hmyzu, ale ne k poškození jiných organismů. Obvykle fungují tak, že se zaměřují na část anatomie hmyzu, kterou jiné organismy nemají. Použití mnoha pesticidů je obecně bezpečné a existují dokonce některé velmi přírodní pesticidy, které jsou toxické pro hmyz, ale ne pro jiné organismy. Některé z těchto toxinů však mají neznámé účinky na jiné organismy, které mohou být velmi škodlivé. Například pesticid DDT byl vynalezen pro použití proti hmyzu na zemědělských plodinách. Bylo zjištěno, že tato molekula je pro ostatní organismy bezpečná, a proto se začala široce používat. Až o desítky let později vědci zabývající se životním prostředím zjistili, že tento toxin pomalu oslabuje krunýře ptáků na vrcholu potravního řetězce. DDT bylo zodpovědné za masivní úbytek dravců po celé zemi, včetně orla bělohlavého.
Obecně existují 3 hlavní typy toxinů. Toxin může být produkován organismem, což z něj činí biologický toxin. Může se jednat o jeden atom nebo složitou molekulu vyrobenou v přírodě nebo v laboratoři, což z něj činí chemický toxin. A konečně zvláštní formou toxinu je záření, které je vyzařováno radioaktivními molekulami v životním prostředí. Stejně jako ostatní toxiny narušuje radioaktivita buněčné procesy a může vést ke smrti. Mnoho milionů různých toxinů je různými vědními obory klasifikováno a kategorizováno různě, ale obecně jsou klasifikovány podle své toxicity pro člověka.
Toxin vs. toxikant
Některé vědní obory dávají přednost definici toxinu jako jakékoli škodlivé látky čistě biologického původu. Cokoli uměle vyrobeného označují jako toxikant. Jiné vědní obory však označují pesticidy jako DDT za environmentální toxiny a pro definici umělých toxinů nepoužívají termín „toxikant“. Vzhledem k povaze oboru toxikologie a k tomu, že považuje jakoukoli látku za toxin, jakmile se stane škodlivou, označuje tento článek jako „toxiny“ jak přírodní, tak umělé látky.
Kvíz
1. Jaké látky jsou toxiny? Která z následujících látek patří mezi toxiny?
A. Voda
B. Jed z housenky
C. Dusík
D. Vše z výše uvedeného
2. Která z následujících látek je pro člověka MNOHEM toxičtější?
A. Voda
B. Jed z housenky
C. Dusík
3. Studium toxinů, které se nacházejí v houbách, se nazývá mykotoxikologie. Houby produkují mnoho chemických látek, z nichž některé jsou pro člověka toxické a některé ne. K čemu tyto toxiny v houbách slouží?
A. Obrana proti nám
B. Je to součást biochemie
C. To nikdo neví
- American Chemical Society. (2018, 5. února). Toxikologie. Převzato z ACS.org: https://www.acs.org/content/acs/en/careers/college-to-career/chemistry-careers/toxicology.html
- Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2008). Principy biochemie. New York: W.H. Freeman and Company.
- Rothman, K. J., Greenland, S., & Lash, L. T. (2008). Moderní epidemiologie. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins.
.