Toxin

Toxin Definition

Ein Toxin ist eine chemische Substanz, die einen Organismus schädigt. Ein Toxin kann so einfach sein wie ein Ion oder ein Atom, das eine Zelle negativ beeinflusst. Ein Toxin kann auch die Form komplexer Moleküle haben, wie z. B. die in Schlangengift enthaltenen Proteine. Wieder andere Atome und Chemikalien senden Strahlung aus, die toxische Auswirkungen auf einen Organismus hat. Die Auswirkungen von Toxinen sind bei verschiedenen Organismen und unterschiedlichen Toxinen sehr unterschiedlich. Das Endergebnis der stärksten Gifte ist der Tod aufgrund der Schäden, die sie an den verschiedenen Zellen eines Organismus verursachen. Verschiedene Gifte wirken auf unterschiedliche Weise auf die Zellen, die sie schädigen.

Im Studium der Toxikologie lautet das zentrale Motto: „Alle Stoffe sind giftig, es kommt nur auf die Dosis an.“ Diese Tatsache lässt sich an Wasser und Sauerstoff demonstrieren. Beide Stoffe sind normalerweise gut und wir betrachten sie als nützlich für alle Lebensformen. Wenn der Körper zu viel Wasser enthält, können die einzelnen Zellen nicht mehr effizient arbeiten und der Körper „ertrinkt“ langsam, auch wenn man nicht im Wasser steht. Und Sauerstoff, das lebensspendende Gas, kann bei bestimmten Drücken tödlich sein.

Wirkungen eines Giftes

Die Wirkungen eines Giftes werden vollständig durch die biochemischen Reaktionen bestimmt, die stattfinden, wenn ein potenzielles Gift in einen Organismus eingeführt wird. Toxikologen müssen auch die Umwelt berücksichtigen, in der der Organismus lebt. Wie bereits erwähnt, können Faktoren wie Druck, Hitze und Stoffwechselrate die Auswirkungen eines Toxins drastisch verändern. Außerdem reagieren nicht alle Organismen in gleicher Weise auf Toxine. Jeder Organismus, selbst innerhalb einer Art, ist im Wesentlichen eine einzigartige biochemische Fabrik. Einige Organismen können mit bestimmten Toxinen besser umgehen als andere.

Die spezifischen Auswirkungen eines Toxins hängen davon ab, wie es mit den Zellen der Organismen interagiert. Einige Toxine wirken durch die Unterbrechung von Ionenkanälen in den Zellen, während andere die Zellmembran zerstören oder die DNA mutieren können. Alle diese Bedingungen führen schließlich zum Tod des Organismus, wenn das Toxin nicht entfernt wird. Organismen nutzen ihr Immunsystem, um proteinbasierte Toxine zu bekämpfen und zu entfernen, während sie sich auf die Filtration ihres Blutes verlassen, um Ionen und andere freie Radikale zu entfernen. Der von einem Toxin verursachte Schaden wird durch seine atomare Struktur bestimmt.

Typen von Toxinen

Ein Toxin kann in vielen verschiedenen Formen und Größen auftreten. Es kann so einfach sein wie ein geladenes Teilchen, das durch das System rennt und andere Reaktionen beeinflusst, bis hin zu spezifischen Proteinen, die auf das Nervensystem eines Beutetiers abzielen. Da der Begriff „Toxin“ so weit gefasst ist, ist es unmöglich, seine Größe und Form zu definieren. Von Tieren produzierte Toxine werden in der Regel eingesetzt, um Beutetiere zu überwältigen oder Angriffe abzuwehren. Sie haben sich so entwickelt, dass sie spezifisch auf bestimmte Tiere wirken.

Schlangengift zum Beispiel ist eine Form von biologischem Gift, das aus einer Mischung verschiedener Proteine gebildet wird. Diese Proteine greifen die Zellen von Organismen auf unterschiedliche Weise an. Einige Schlangengifte haben sich so entwickelt, dass sie Gewebe zerstören und massive innere Blutungen verursachen. Das Gift einer anderen Schlangenart kann die Ionenkanäle der Nervenzellen beeinflussen, so dass sie offen bleiben. Dadurch werden die Beutetiere im Wesentlichen gelähmt und können ihre Muskeln nicht mehr benutzen. Wieder andere Gifte greifen die Muskelzellen direkt an und bewirken, dass sie ununterbrochen krampfen. Alle diese Gifte wirken sich auf unterschiedliche Weise auf die Beute aus, und nicht alle sind für alle Tiere tödlich.

Viele Pestizide sind zum Beispiel so konzipiert, dass sie Insekten töten, andere Organismen aber nicht schädigen. Sie wirken in der Regel, indem sie auf einen Teil der Insektenanatomie abzielen, den andere Organismen nicht haben. Viele Pestizide sind im Allgemeinen sicher in der Anwendung, und es gibt sogar einige sehr natürliche Pestizide, die für Insekten giftig sind, für andere Organismen jedoch nicht. Einige dieser Gifte haben jedoch unbekannte Auswirkungen auf andere Organismen, die sehr schädlich sein können. Das Pestizid DDT zum Beispiel wurde zur Bekämpfung von Insekten auf Nutzpflanzen entwickelt. Das Molekül erwies sich als unbedenklich für andere Organismen und wurde in großem Umfang eingesetzt. Erst Jahrzehnte später fanden Umweltwissenschaftler heraus, dass das Gift langsam die Panzer von Vögeln an der Spitze der Nahrungskette geschwächt hatte. DDT war für einen massiven Verlust von Raubvögeln im ganzen Land verantwortlich, darunter auch der Weißkopfseeadler.

Im Allgemeinen gibt es drei Haupttypen von Toxinen. Ein Toxin kann von einem Organismus produziert werden, was es zu einem biologischen Toxin macht. Es kann ein einzelnes Atom oder ein komplexes Molekül sein, das in der Natur oder in einem Labor hergestellt wird, was es zu einem chemischen Gift macht. Strahlung schließlich ist eine besondere Form von Toxin, die von radioaktiven Molekülen in der Umwelt ausgeht. Wie andere Gifte stört die Radioaktivität die Zellprozesse und kann zum Tod führen. Die vielen Millionen verschiedenen Gifte werden von den verschiedenen Wissenschaftszweigen unterschiedlich klassifiziert und eingestuft, aber im Allgemeinen werden sie nach ihrer Giftigkeit für den Menschen klassifiziert.

Toxin vs. Toxicant

Einige Wissenschaftszweige ziehen es vor, Toxin als jede schädliche Substanz rein biologischen Ursprungs zu definieren. Alles, was künstlich hergestellt wird, bezeichnen sie als Giftstoff. Andere Wissenschaftsbereiche hingegen bezeichnen Pestizide wie DDT als Umweltgifte und verwenden den Begriff „Giftstoff“ nicht, um künstliche Gifte zu definieren. Da die Toxikologie jede Substanz als Gift ansieht, sobald sie schädlich wird, werden in diesem Artikel sowohl natürliche als auch künstliche Substanzen als „Giftstoffe“ bezeichnet.

Quiz

1. Welcher der folgenden Stoffe ist ein Toxin?
A. Wasser
B. Gift von einer Raupe
C. Stickstoff
D. Alle oben genannten

Antwort auf Frage 1

D ist richtig. Alle oben genannten Stoffe können als Toxine betrachtet werden. Gift ist ein offensichtliches Toxin, weil es in den meisten Organismen schon bei geringen Mengen Schäden verursacht. Die beiden anderen Stoffe können in hohen Konzentrationen ebenfalls giftig sein. Taucher erleben die Toxizität von Stickstoff, wenn sie zu tief tauchen. Das Gas beeinträchtigt die Druckneuronen, wodurch das Gehirn in einen Zustand der Euphorie gerät und schließlich das Bewusstsein verliert.

2. Welche der folgenden Substanzen ist für den Menschen am giftigsten?
A. Wasser
B. Das Gift einer Raupe
C. Stickstoff

Antwort auf Frage Nr. 2

B ist richtig. In normalen Mengen schaden Stickstoff und Wasser einem Menschen nicht. Wir atmen den Stickstoff einfach ein und trinken Wasser, und beides wird von unserem Körper ausgeschieden und reguliert. Das Raupengift hingegen hat sich entwickelt, um die Raupe gegen Bedrohungen wie uns zu verteidigen, und wird wahrscheinlich unseren Körper reizen oder schädigen, so dass es für den Menschen giftiger ist.

3. Das Studium der in Pilzen gefundenen Toxine wird Mykotoxikologie genannt. Pilze produzieren viele Chemikalien, von denen einige für den Menschen giftig sind und andere nicht. Was ist der Zweck dieser Toxine in den Pilzen?
A. Verteidigung gegen uns
B. Es ist Teil der Biochemie
C. Das weiß niemand

Antwort auf Frage Nr. 3

C ist richtig. Die Substanzen sind zwar leicht giftig für den Menschen, aber viele von ihnen haben nachweislich eine positive Wirkung auf die Gesundheit. Einige Pilze werden sogar als Nahrungsmittel gezüchtet und enthalten wenig bis gar keine Giftstoffe. Obwohl es wahrscheinlich ist, dass sie einfach ein Teil der Pilzchemie sind, werden sie von den Gemeinschaften seit Tausenden von Jahren als Nahrungsmittel, Medizin und sogar als Gift verwendet. Mykotoxikologen versuchen, diese Frage genauer zu beantworten.

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Arquidia Mantina