Меню

Хлорелла Chlorella vulgaris Beijer

Тест-объекты

Хлорелла (Chlorella vulgaris Beijer)

Сценедесмус

Scenedesmus quadricauda вид зеленых водорослей из рода Scenedesmus. Ведут колониальный и неподвижный образ жизни.

Дафния магна (Daphnia magna Straus)

Большая дафния (лат. Daphnia magna Straus) — вид ракообразных семейства дафнид, обитающий в Европе, Азии, Северной Америке и Африке. Тело овальной формы, прозрачное. Самки длиной до 6 мм, самцы длиной примерно до 2 мм. Теплолюбивое животное, обитающее в водоёмах, богатых питательными веществами.

Парамеция хвостатая (Paramecium caudatum)

Тетрахимена Пироформис

Тетрахимены (Tetrahymena) — род преимущественно свободноживущих пресноводных ресничных инфузорий, включающий около 40 видов. Некоторые виды рода Tetrahymena используются как модельные организмы в биологических и медицинских исследованиях, например, T. Thermophila и T. Pyriformis.

Цериодафния Аффинис

Цериодафния Аффинис (Ceriodaphnia affinis) относится к низшим ракообразным, отряд ветвистоусых (Cladocera), семейство дафнид (Daphniidae) род цериодафний (Ceriodaphnia). Обитает в водоемах всех типов в Южной Америке, Евразии, Северной Африке. Населяет небольшие, преимущественно неглубокие озера, пруды, реки, разнообразные маленькие водоемы.

Артемия Салина

Артемия Салина (Artemia salina), обитатели соленых озер, являются одним из видов креветок — водных ракообразных, которые более тесно связаны с Triops и Cladocera, чем c истинными креветками. Это очень древний вид, который, кажется, не изменился в последние 100 миллионов лет. Взрослые рачки имеют три глаза и 11 пар ног и могут вырасти до размера в 15-18 мм.

Источник

Биотестирование

Под биотестированием (bioassay) обычно понимают процедуру установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов. Благодаря простоте, оперативности и доступности биотестирование получило широкое признание во всем мире и его все чаще используют наряду с методами аналитической химии.

Биотестирование как метод оценки токсичности водной среды используется:

— при проведении токсикологической оценки промышленных, сточных бытовых, сельскохозяйственных, дренажных, загрязненных природных и прочих вод с целью выявления потенциальных источников загрязнения,

— в контроле аварийных сбросов высокотоксичных сточных вод,

— при проведении оценки степени токсичности сточных вод на разных стадиях формирования при проектировании локальных очистных сооружений,

— в контроле токсичности сточных вод, подаваемых на очистные сооружения биологического типа с целью предупреждения проникновения опасных веществ для биоценозов активного ила,

— при определении уровня безопасного разбавления сточных вод для гидробионтов с целью учета результатов биотестирования при корректировке и установлении предельно допустимых сбросов (ПДС) веществ, поступающих в водоемы со сточными водами,

— при проведении экологической экспертизы новых материалов, технологий очистки, проектов очистных сооружений и пр.

Тест-объект (test organism) – организм, используемый при оценке токсичности химических веществ, природных и сточных вод, почв, донных отложений, кормов и т.д.

Тест-объекты, по определению Л.П. Брагинского – «датчики» сигнальной информации о токсичности среды и заменители сложных химических анализов, позволяющие оперативно констатировать факт токсичности (ядовитости, вредности) водной среды («да» или «нет»), независимо от того, обусловлена ли она наличием одного точно определяемого аналитически вещества или целого комплекса аналитически не определяемых веществ, какой обычно представляют собой сточные воды. Тест-объекты с известной степенью приближения дают количественную оценку уровня токсичности загрязнения водной среды — сточных, сбросных, циркуляционных и природных вод. Для биотестирования используются различные гидробионты — водоросли, микроорганизмы, беспозвоночные, рыбы. Наиболее популярные объекты — ювенальные формы (juvenile forms) планктонных ракообразных-фильтраторов Daphnia magna, Ceriodaphnia affinis. Семидневный тест на суточной молоди цериодафнии Ceriodaphnia affinis позволяет за более короткий срок (7 суток), чем на Daphnia magna (21 сутки) дать заключение о хронической токсичности воды.

Важное условие правильного проведения биотестирования – использование генетически однородных лабораторных культур, так как они проходят поверки чувствительности, содержатся в специальных, оговоренных стандартами лабораторных условиях, обеспечивающих необходимую сходимость и воспроизводимость результатов исследований, а также максимальную чувствительность к токсическим веществам.

Новое поколение биотестов, разработанных в лаборатории экологической токсикологии и водной экологии (LETAE),(Университет Гент, Бельгия под руководством проф. G. Persoone (http://www.microbiotests.be/) Токскиты предназначены для проведения исследований острой токсичности природных сред и содержат все обходимые материалы для выполнения биотестирования или экотоксикологических исследований (тест-организмы в анабиотическом состоянии, эфиппиумы дафний (resting eggs), покоящиеся яйца коловраток, яйца артемии, культуры водорослей). Toxkit® реализуются вместе со всеми необходимыми приспособлениями, посудой и средами культивирования.

Читайте также:  С какого дня подсадки полосатятся тесты

Жизненная функция или критерий токсичности (toxicity criterion), используются в биотестировании для характеристики отклика тест-объекта на повреждающее действие среды.

Тест-фукнкции, используемые в качестве показателей биотестирования для различных объектов:

· для инфузорий, ракообразных, эмбриональных стадий моллюсков, рыб, насекомых – выживаемость (смертность) тест-организмов.

· для ракообразных, рыб, моллюсков – плодовитость, появление аномальных отклонений в раннем эмбриональном развитии организма, степень синхронности дробления яйцеклеток.

· для культур одноклеточных водорослей и инфузорий – гибель клеток, изменение (прирост или убыль) численности клеток в культуре, коэффициент деления клеток, средняя скорость роста, суточный прирост культуры.

· для растений – энергия прорастания семян, длина первичного корня и др.

Длительность биотестирования зависит от задачи, поставленной исследователем.

Острые биотесты (acute tests), выполняемые на различных тест-объектах по показателям выживаемости, длятся от нескольких минут до 24-96 часов.

Краткосрочные (short-term chronic tests) хронические тесты длятся в течение 7 суток и заканчиваются, как правило, после получения первого поколения тест-объектов.

Хронические тесты (chronic tests) на общую плодовитость ракообразных, охватывающие 3 поколения, длятся до рождения молоди в F3. Токсический эффект (toxic effect) – изменение любого показателя жизнедеятельности или функций организма под воздействием токсина. Зависит от особенностей яда, специфики метаболизма организма, факторов внешней среды (содержание кислорода, рН, температуры и др.).

Токсичность (toxicity) – свойство химических веществ проявлять повреждающее или летальное действие на живые организмы. Вещество, оказывающее токсическое действие, называется токсином, а процесс воздействия токсина на организм – токсикацией (на экосистему – токсификацией). По Н.С. Строганову, количественно токсичность вещества для отдельного организма определяется как величина, обратная медианной летальной концентрации: Т = 1/LC50. Токсичность водной среды (toxicity of water environment) – токсичность воды и донных отложений для гидробионтов, возникающая вследствие появления в ней токсических веществ природного или антропогенного происхождения (ксенобиотиков), загрязнения сточными водами, токсическими атмосферными осадками и пр. При возникновении токсичности водной среды вода из среды, поддерживающей жизнь, становится средой, губительной для жизни. Степень токсичности водной среды оценивается методами биотестирования, а также по превышению ПДК (предельно допустимых концентраций).

Острая токсичность выражается в гибели отравленного организма за короткие промежуток времени — от нескольких секунд до 48 ч. Хроническая токсичность среды проявляется через некоторое время в виде нарушений жизненных функций организмов и возникновения патологических состояний (токсикозов). У водных организмов хроническая токсичность выражается в гонадотропном и эмбриотропном действии токсина, что приводит к нарушению плодовитости (продуктивности), эмбриогенеза и постэмбрионального развития, возникновению уродств (мутаций) в потомстве, сокращению продолжительности жизни, появлению «карликовых» форм.

Интегральная токсичность (integral toxicity), по определению Л.П. Брагинского, токсичность сложных смесей, сточных вод, многокомпонентных факторов для водных организмов.

Количественно интегральная токсичность определяется как величина, обратная максимальному разведению (1:2, 1:5, 1:10, 1:50, 1:100 и т.д.), при котором не наблюдается каких-либо нарушений жизненно важных функций тест-организмов при 24-48 часовом биотестировании. Выражается в баллах токсичности (БТи) целыми числами (2, 5, 10, 50, 100 и т.д.) соответственно величинам разведения. Баллы токсичности могут быть четко ранжированы и позволяют выстраивать ряд исследуемых веществ или вод по снижению (повышению) уровня их токсичности.

Толерантность (tolerance) – выносливость (устойчивость) организма к повреждающим воздействиям. Диапазон толерантности – пределы колебаний концентраций токсических веществ, при которых не происходит нарушений функций организма.

Толерантный лимит (tolerance limit, TLm) – количественное выражение концентрации токсина, при которой гибнет или выживает 50% тест-организмов за 48 ч опыта.

Токсикорезистентность (toxin resistance) – сопротивляемость живых организмов к воздействию токсических веществ.

Токсикометрия (toxicometry) совокупность приемов оценки токсичности веществ. Основными приемами токсикометрии являются установление минимально переносимой или пороговой (threshold concentration) концентрации (LC), медианной летальной концентрации (LС50), или дозы (LD50), и зоны токсического действия (toxic effect limits) — диапазона токсических концентраций — от LC до абсолютно летальной (LC100).

Биомаркеры – это организмы и их характеристики, которые позволяют диагностировать текущее состояние окружающей среды. В качестве характеристик могут выступать физиологические, биохимические, иммунологические и другие свойства (процессы) организмов.

Биоиндикация (bioindication) – метод определения качества среды обитания организмов по видовому составу и показателям количественного развития видов биоиндикаторов и структуре образуемых ими сообществ.

Биоиндикатор (bioindicator) – организм, вид, популяция, сообщество, характеризующиеся специфическими особенностями обитания или указывающие на специфические изменения условий среды. Биоиндикаторы делят на следующие группы:

Читайте также:  Экспресс тест как взять кровь

1. Индивидуальные: размер особей, плодовитость, наличие аномальных особей и т.д.

2. Процессы: увеличение или уменьшение скоростей процесса (например, скорости фотосинтеза).

3. Структурные: видовая структура, число толерантных (интолерантных видов), биотические индексы и т.д.

4. Экосистемные: видовое разнообразие, видовая структура.

Биоиндикаторы загрязнения (bioindicators of contamonation) — 1) организмы, которые поглощают (накапливают) токсические вещества и способны в силу этого быть показателями загрязненности воды данным веществом; 2) организмы, свидетельствующие о загрязненности воды. По набору таких организмов в водоеме судят о качестве воды (Кузьменко и др., 1999).

В отличие от биомаркеров, биоиндикаторы не могут мгновенно реагировать на изменение экологических условий, т.к. их индикаторными свойствами являются популяционные процессы и процессы в сообществе в целом. Основным преимуществом биоиндикаторов перед биомаркерами является тот факт, что далеко не всегда кратковременное изменение условий, на которое реагирует биомаркеры, приводит к негативным изменениям в популяциях, сообществах и экосистемах.

Количественные меры токсичности веществ для живых организмов- это показатели острой токсичности NOEC, LC0, LC50, LC100, устанавливаемые для «чистого» вещества при его лабораторном исследовании. Показатели не имеет универсального значения и устанавливается для каждого тест-объекта индивидуально. NOEC — no observed effect concentration – максимально недействующая концентрация вещества; LC — минимальный порог чувствительности, при котором отмечаются специфические тест-реакции или смертность тест-объектов; LC50 — стандартная мера токсичности вещества, показывающая, какая концентрация вещества вызывает гибель 50% тест-организмов за установленное время (24, 48 или 96 ч);LC100 – высший смертельный порог для всех животных или тест-культуры водорослей, использованных в опыте.

Биотестирование, как правило, используют до химического анализа, т.к. этот метод позволяет провести экспресс-оценку природной среды и выявить «горячие точки», указывающие на наиболее загрязненные участки акватории (территории, полигона). На участках, где методами биотестирования выявлены какие-либо отклонения, и исследуемая среда характеризуется как токсичная, аналитическим путем необходимо установить причины этого явления.

Существует два методических подхода для определения токсичности почв. Для экспресс-диагностики используют водные экстракты, содержащих водорастворимые фракции почв. В этом случае биотестирование выполняют на традиционных для водной токсикологии тест-объектах – ракообразных, инфузориях, водорослях. При необходимости исследовать фитотоксические свойства почв в качестве тест-объектов используют семена культурных растений – овса, кресс-салата и др. В этом случае показателями токсичности служат энергия прорастания семян, морфометрические характеристики листа и др.

Загрязнение окружающей среды нефтепродуктами может быть охарактеризовано по их содержанию в тканях живых организмов. Так, в тканях рыб и моллюсков из Северной Балтики (Финский архипелаг) определяли алифатические и ароматические углеводороды (Paasivirta et al., 1981).

Хромато-масс-спектрометрический анализ тканей мидий, выловленных в районе Севастопольской бухты, показал наличие насыщенных и ароматических углеводородов, состав которых соответствовал деградировавшим нефтепродуктам в интервале температур кипения дизельного топлива (Савчук, 1995).

Источник



Понятие о биотестировании и тест-объектах

date image2015-10-16
views image5154

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Биотестирование (bioassay) – это процедура установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов.

Тест-объект (test organism) — организм, используемый при оценке токсичности среды (химических веществ, природных и сточных вод, почв, донных отложений, кормов и др.)

Тест-функция (test function) – это жизненная функция или критерий токсичности (toxicity criterion), используемые для характеристики отклика тест-объекта на повреждающее действие среды.

Тест- функции для различных организмов

• для инфузорий, ракообразных, эмбриональных стадий моллюсков, рыб, насекомых — выживаемость (смертность) тест-организмов.

• для ракообразных, рыб, моллюсков — плодовитость, появление аномальных отклонений в раннем эмбриональном развитии организма, степень синхронности дробления яйцеклеток.

• для культур одноклеточных водорослей и инфузорий — гибель клеток, изменение (прирост или убыль) численности клеток в культуре, коэффициент деления клеток, средняя скорость роста, суточный прирост культуры.

• для растений — энергия прорастания семян, длина первичного корня и др.

Виды биотестов

Острые биотесты (acute tests) по показателям выживаемости, длятся от нескольких минут до 24-96 ч.

Краткосрочные(short-term chronic tests) хронические тесты длятся в течение 7 суток и заканчиваются, как правило, после получения первого поколения тест-объектов.

Хронические тесты (chronic tests) на общую плодовитость ракообразных, охватывающие 3 поколения.

Читайте также:  Тест кто твой демон покровитель

Алгоритм выполнения биотестирования

Отбор пробы среды (вода, донные отложения, почва). Пробы не подлежат консервированию химическими веществами или замораживанию

Подготовка исследуемых проб (приготовление водных вытяжек донных отложений, внесение в пробу необходимых химических веществ, подготовка проб почв и т.д.)

Подготовка проб сравнения(незагрязненная среда)

Внесение тест-объекта в исследуемую пробу и пробу сравнения

Выдерживание проб в определенных условиях определенное время

Определение откликатест-объектов на действие среды. Проводится визуально или с помощью приборов

Источник

1.3.3.1. Тест-объекты, используемые для биотестирования.

Основная задача любого токсикологического опыта – определение максимальной недействующей (или безвредной, пороговой, неэффективной) концентрации веществ, при которой не обнаруживается изменений в организмах. При проведении опытов с различными тест-объектами (рыбами, беспозвоночными и т.д.) устанавливают безвредную концентрацию вещества для наиболее чувствительного организма, которая служит отправной точкой для определения допустимой концентрации этого вещества.

Тест-организмы – это высокочувствительные организмы, широко представленные в определенных географических зонах, доступные для сбора, удобные для содержания и культивирования в лаборатории и хорошо изученные.

Например, для биотестирования водных объектов используют различных гидробионтов – водорослей, микроорганизмов, беспозвоночных, рыб. Наиболее популярные объекты – ювенильные формы (juvenile forms) планктонных ракообразных-фильтраторов Daphnia magna, Ceriodaphnia affinis. Важное условие правильного проведения биотестирования – использование генетически однородных лабораторных культур, так как они проходят поверки чувствительности, содержатся в специальных, оговоренных стандартами лабораторных условиях, обеспечивающих необходимую сходимость и воспроизводимость результатов исследований, а также максимальную чувствительность к токсическим веществам.

В биотестировании для характеристики отклика тест-объекта на повреждающее действие среды используют критерий токсичности (toxicity criterion) – тест-функцию. Тест-фукнкции, используемые в качестве показателей биотестирования для различных объектов:

– для инфузорий, ракообразных, эмбриональных стадий моллюсков, рыб, насекомых – выживаемость (смертность) тест-организмов;

– для ракообразных, рыб, моллюсков – плодовитость, появление аномальных отклонений в раннем эмбриональном развитии организма, степень синхронности дробления яйцеклеток;

– для культур одноклеточных водорослей и инфузорий – гибель клеток, изменение (прирост или убыль) численности клеток в культуре, коэффициент деления клеток, средняя скорость роста, суточный прирост культуры;

– для растений – энергия прорастания семян, длина первичного корня и др.

Начальное, оценочное тестирование токсичности различных химикатов – это, как правило, острые опыты с высокими концентрациями добавок продолжительностью до 5 суток. Такие опыты необходимы, так как они демонстрируют возможную вредность меньших доз вещества при более длительном воздействии. Следовательно, при определении подпороговой концентрации вещества главное внимание в острых токсикологических опытах должно быть уделено поиску наиболее чувствительных организмов.

Основным методом оценки чувствительности тест-организмов к токсикантам является регистрация их смертности. Основная (классическая) продолжительность теста – 96 часов. Как отмечают А.Н. Тюрин и Н.К. Христофорова (Биология моря, 1995), причина «классической» длительности токсикологических тестов в 96 часов, скорее, социальная, чем фундаментальная, и имеет корни в исторически сложившейся продолжительности рабочей недели ученых разных стран – 5 суток.

В начале XX века основным методом оценки токсичности среды был метод определения выживания рыб – так называемый метод «рыбной пробы». Основоположники метода – российские ученые Гримм, Арнольд, Чермак, Долгов, Никитинский. Метод получил широкое распространение и за рубежом; благодаря простоте и удобству его применяют до сих пор. Недостаток метода заключается в необходимости длительного периода адаптации рыб к лабораторному содержанию (15–20 сут.), которое само по себе является стрессом. Дальнейшее развитие метод «рыбной пробы» получил в США после разработки систем для бесконтактной регистрации двигательной активности и некоторых поведенческих реакций рыб, по изменению которых определяли наличие токсикантов в среде[53].

По чувствительности и степени изученности среди тест-организмов, используемых для биотестирования водных объектов, выделяют дафний (Daphnia magna, Daphnia рulex), несколько видов микроскопических одноклеточных зелёных водорослей из класса протококковых (сценедесмус Scenedesmus quadricauda, хлорелла Chlorella sp.) и пять-шесть видов рыб как аквариумных (гуппи, данио-рерио), так и мелких аборигенных (голец, гольян). Кроме того, для биотестового анализа можно использовать инфузорию туфельку – Paramecium caudatum. Каждый из этих объектов имеет свои преимущества и ограничения при использовании, и ни один из организмов не может служить универсальным «тестером», одинаково чувствительным ко всем ЗВ. Однако опыт токсикологического нормирования показывает, что при использовании этих видов методом биотестирования может быть охвачено более 80 % подлежащих контролю загрязняющих воду веществ [51].

Источник