Toxin

Toxin Definition

Toxin är ett kemiskt ämne som skadar en organism. Ett toxin kan vara så enkelt som en jon eller atom som negativt stör en cell. Ett toxin kan också vara i form av komplexa molekyler, t.ex. de proteiner som finns i ormgift. Ytterligare andra atomer och kemikalier avger strålning som har toxiska effekter på en organism. Effekterna av toxiner varierar kraftigt i olika organismer och med olika toxiner. Slutresultatet av de starkaste toxinerna är döden, på grund av den skada de orsakar i de olika cellerna i en organism. Olika gifter verkar på olika sätt för att påverka de celler de skadar.

I studiet av toxikologi är den centrala devisen att ”alla ämnen är giftiga, det är bara dosen som spelar roll”. Detta faktum kan demonstreras med vatten och syre. Båda ämnena är normalt sett bra och vi betraktar dem som nyttiga för alla former av liv. Om din kropp innehåller för mycket vatten kommer dina enskilda celler inte att kunna fungera effektivt och din kropp kommer långsamt att ”drunkna”, även om du inte är nedsänkt i vattnet. Och syre, den livgivande gasen, kan vara dödligt vid vissa tryck.

Effekter av ett gift

Effekterna av ett gift bestäms helt och hållet av de biokemiska reaktioner som äger rum när ett potentiellt gift förs in i en organism. Toxikologer måste också ta hänsyn till den miljö i vilken organismen lever. Som tidigare nämnts kan saker som tryck, värme och metabolisk hastighet drastiskt förändra effekterna av ett gift. Dessutom reagerar inte alla organismer på gifter på samma sätt. Varje organism, även inom en art, är i princip en unik biokemisk fabrik. Vissa organismer är bättre utrustade för att hantera vissa toxiner än andra.

De specifika effekterna av ett toxin bestäms av hur det interagerar med organismernas celler. Vissa toxiner verkar genom att störa jonkanaler i cellerna, medan andra kan förstöra cellmembranet eller mutera DNA. Alla dessa förhållanden kommer så småningom att leda till att organismen dör om toxinet inte avlägsnas. Organismerna använder sina immunsystem för att rikta in sig på och avlägsna proteinbaserade toxiner, medan de förlitar sig på filtreringen av blodet för att avlägsna joner och andra fria radikaler. Den skada som ett toxin orsakar bestäms av dess struktur, atomärt.

Typer av toxiner

Ett toxin kan komma i många olika former och storlekar. Det kan vara så enkelt som en laddad partikel som löper omkring i systemet och påverkar andra reaktioner, till specifika proteiner som riktar in sig på nervsystemet hos ett bytesdjur. Eftersom ”toxin” är en så bred kategori är det omöjligt att definiera deras storlek och form. Toxiner som produceras av djur används vanligtvis för att dämpa ett byte eller för att försvara sig mot ett angrepp. Som sådana har de utvecklats för att specifikt påverka vissa djur.

Slanggift är till exempel en form av biologiskt gift som skapas av en blandning av olika proteiner. Dessa proteiner angriper organismernas celler på olika sätt. Vissa ormgifter har utvecklats för att förstöra vävnad, och de orsakar massiva inre blödningar. Gift från en annan ormart kan påverka nervcellernas jonkanaler så att de förblir öppna. Detta förlamar i princip bytet och de kan inte använda sina muskler. Ytterligare andra gifter angriper muskelcellerna direkt och får dem att krampa kontinuerligt. Alla dessa gifter påverkar bytet på olika sätt, och alla gifter är inte dödliga för alla djur.

För exempel är många bekämpningsmedel utformade för att döda insekter, men inte för att skada andra organismer. Dessa fungerar vanligtvis genom att de riktar sig mot en del av insektens anatomi som andra organismer inte har. Många bekämpningsmedel är i allmänhet säkra att använda, och det finns till och med några mycket naturliga bekämpningsmedel som är giftiga för insekter men inte för andra organismer. Vissa av dessa gifter har dock okända effekter på andra organismer, vilket kan vara mycket skadligt. Till exempel uppfanns bekämpningsmedlet DDT för att användas mot insekter på grödor. Molekylen visade sig vara säker för andra organismer och började användas allmänt. Det var inte förrän decennier senare som miljöforskare upptäckte att giftet långsamt hade försvagat skalet hos fåglar i toppen av näringskedjan. DDT var ansvarig för en massiv förlust av rovfåglar över hela landet, inklusive Bald Eagle.

I allmänhet finns det tre huvudtyper av gifter. Ett toxin kan produceras av en organism, vilket gör det till ett biologiskt toxin. Det kan vara en enda atom eller en komplex molekyl som produceras i naturen eller i ett laboratorium, vilket gör det till ett kemiskt gift. Slutligen är strålning en särskild form av gift som avges av radioaktiva molekyler i miljön. Liksom andra gifter stör radioaktivitet cellernas processer och kan leda till döden. De många miljoner olika gifterna klassificeras och kategoriseras på olika sätt av olika vetenskapsgrenar, men i allmänhet klassificeras de efter deras giftighet för människor.

Toxin vs Toxicant

Vissa vetenskapsområden föredrar att definiera toxin som varje skadligt ämne av rent biologiskt ursprung. Allt som framställs på konstgjord väg betecknar de som ett toxiskt ämne. Andra vetenskapsområden hänvisar dock till bekämpningsmedel som DDT som miljögifter och använder inte termen ”toxicant” för att definiera de konstgjorda gifterna. På grund av toxikologins karaktär och hur den ser på varje ämne som ett gift när det blir skadligt, hänvisar denna artikel till både naturliga och konstgjorda ämnen som ”gifter”.

Quiz

1. Vilket av följande är ett gift?
A. Vatten
B. Gift från en larv
C. Kväve
D. Alla ovanstående

Svaret på fråga 1

D är korrekt. Alla ovanstående kan betraktas som ett toxin. Gift är ett uppenbart toxin, eftersom det i de flesta organismer skapar skada vid låga nivåer. De andra två ämnena kan också vara giftiga, vid höga koncentrationer. Dykare upplever kväve som giftigt när de dyker för djupt. Gasen stör neuronerna vid tryck, vilket gör att hjärnan hamnar i ett tillstånd av eufori och så småningom förlorar medvetandet.

2. Vilket av följande ämnen är det mest giftiga för en människa?
A. Vatten
B. Gift från en larv
C. Kväve

Svaret på fråga 2

B är korrekt. I normala mängder skadar inte kväve och vatten en människa. Vi andas helt enkelt in kvävet, dricker vatten, och båda dessa ämnen stöts ut och regleras i vår kropp. Larvgiftet har å andra sidan utvecklats för att försvara larven mot hot som oss, och kommer sannolikt att irritera eller skada våra kroppar, vilket gör det mer giftigt för människor.

3. Studiet av gifter som finns i svampar kallas mykotoxikologi. Svampar producerar många kemikalier, varav vissa är giftiga för människor och andra inte. Vad är syftet med dessa toxiner i svamparna?
A. Försvar mot oss
B. Det är en del av biokemin
C. Ingen vet

Svar på fråga 3

C är korrekt. Även om ämnena är något giftiga för människor har många av dem visat sig ha positiva hälsoeffekter. Vissa svampar odlas till och med som livsmedel och innehåller lite eller inga gifter. Även om det är troligt att de helt enkelt är en del av svampens kemi har samhällen använt dem i tusentals år som mat, medicin och till och med som gift. Mykotoxikologer försöker besvara denna fråga mer ingående.

American Chemical Society. (2018, 5 februari). Toxikologi. Hämtad från ACS.org: https://www.acs.org/content/acs/en/careers/college-to-career/chemistry-careers/toxicology.html

Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2008). Principer för biokemi. New York: W.H. Freeman and Company.

Rothman, K. J., Greenland, S., & Lash, L. T. (2008). Modern epidemiologi. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins.

Arquidia Mantina