Essential toxicology - MO550P100

• Title: Základy toxikologie
• Czech title: Základy toxikologie
• Guaranteed by: Institute for Environmental Studies (31-550)
• Faculty: Faculty of Science
• Actual: from 2024
• Semester: winter
• E-Credits: 4
• Examination process: winter s.:oral
• Hours per week, examination: winter s.:3/0, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Note: enabled for web enrollment
• Guarantor: prof. RNDr. Tomáš Cajthaml, Ph.D.
• Teacher(s): prof. RNDr. Tomáš Cajthaml, Ph.D.

Annotation

English

The course introduces students to toxicology in its broadest concept, from the basic principles of poison exposure to the importance of toxic substances in the environment. Emphasis is placed on understanding the relationships between organism, poison and the environment in which toxic effects occur. Effects of toxic substances at various levels of biological organization are discussed, effects of poisons at the molecular level, biochemical effects, effects on cells and tissues, organisms, populations and ecosystems. Attention will also be focused on the human poisoning, the possible risks of the use of toxic substances in terrorist attacks, bud as well as on natural plant and animal poisons.

Last update: Tátosová Jolana, RNDr., Ph.D. (25.10.2019)

Czech

Anotace:Tématem předmětu je uvedení posluchačů do problematiky toxikologie v jejím nejširším pojetí od základních principů
působení jedů až po význam přítomnosti toxických látek v životním prostředí. Důraz je kladen na pochopení vztahů mezi
organismem jedem a prostředím, ve kterém dochází k toxickému působení. Diskutovány jsou účinky toxických látek na
různých úrovních biologické organizace, od účinků jedů na molekulární úrovni, přes biochemické účinky, účinky na
buňky a tkáně, organismy, populace až po ekosystémy. Pozornost bude věnována i praktickým otázkám působení jedů
na člověka, na možná rizika použití toxických látek v teroristických akcích i na přírodní rostlinné a živočišné jedy.

Last update: Tátosová Jolana, RNDr., Ph.D. (22.03.2019)

Literature

Doporučená studijní literatura:

Fargašová, A.: Environmentálna toxikológia a všeobecná ekotoxikológia. ORMAN Bratislava 2008.
Fargašová, A.: Ekotoxikologické biotesty. ORMAN Bratislava 2008.
Landis, W.G., Yu, M.H.: Environmental Toxicology. Lewis Publishers, CRC Press, 2004.
Lüllmann et al.: Farmakologie a toxikologie. Grada, 2002.
Marková.: Základy toxikologie. OU Ostrava 1998.
Marhold.: Přehled průmyslové toxikologie ? Anorganické látky. Avicenum Praha 1980.
Marhold.: Přehled průmyslové toxikologie ? Organické látky. Avicenum Praha 1986.
Paleček, Linhart, Horák.:Toxikologie a bezpečnost práce v chemii.VŠCHT Praha 1996.
Prokeš, J.: Základy toxikologie. Galén 2005.

Last update: Tátosová Jolana, RNDr., Ph.D. (22.03.2019)

Requirements to the exam

ústní zkouška

Last update: VKOCI/NATUR.CUNI.CZ (16.11.2011)

Syllabus

Syllabus předmětu

1. Toxikologie. Humánní a environmentální toxikologie. Toxikologie v monitoringu životního prostředí. Toxicita ?
vlastnost látek vyvolávat poškození organismu. Vztah chemické analýzy a toxických účinků látek a environmentálních
vzorků. Toxikologie a ekotoxikologie v legislativě. REACH. Havarijní úniky toxických látek. Historický přehled poškození
zdraví člověka a ekosystémů antropogenními úniky toxických látek. Zneužívání jedů a úmyslné otravy. Forenzní
toxikologie. Analytické stanovení toxických látek.
2. Toxicita na různé úrovni organizace biologického systému. Molekulární, buněčná, tkáňová, orgánová,
organismální, populační, ekosystémová a biomová úroveň toxicity. Humánní toxikologie vs. ekotoxikologie. Typy
toxického účinku. Toxokinetika. Mutagení, genotoxické a teratogenní účinky látek. Toxicita vůči producentům,
konzumentům a destruentům.
3. Mechanismy působení jedů. Expozice a účinek jedu. Narušení buněčné struktury. Přímá chemická reakce s
buněčnými složkami. Účinky na enzymy. Iniciace druhotného účinku. Reakce volných radikálů. Endokrinní disrupse.
4. Toxicita na molekulární úrovni. Biochemické účinky xenobiotik. Molekulární účinky jedů. Toxicita persistentních
látek. Dioxinová toxicita. TEF a TEQ. Toxicita halogenovaných látek. Receptorová teorie. Methemoglobinizující látky.
Dušení tkání. Toxické plyny.
5. Toxicita na vyšších organizačních úrovních. Účinky na buňky, tkáně a orgány. Subletální účinky. Akutní a
chronické účinky. Účinky na populace, společenstva a ekosystémy. Toxické účinky biocidních látek. Toxické látky v
potravním řetězci.
6. Toxické účinky kovů. Toxické účinky rozpouštědel. Účinky na molekulární a orgánové úrovni. Akutní a
chronické účinky. Dvojí toxické účinky stejných látek.
7. Osobní dekontaminace. Primární a sekundární eliminace jedu z organismu. Toxikologická analýza. Vstup
toxických látek do organismu. Biologická dostupnost. Receptory. Vylučování. Eliminační poločas. Metody léčení akutních
otrav. Základní antidota.
8. Terorismus a toxické látky. Předpoklady teroristických akcí. Přehled teroristických skupin. Chemické a
biologické agens představující riziko v terorismu.
9. Přírodní jedy. Toxiny sinic a řas, hygienické aspekty cyanotoxinů, toxické účinky. Toxiny hub. Rostlinné toxiny,
přehled jedovatých rostlin, allelopatie, rostlinné účinné látky, chemismus otrav, medicinální aplikace, rizika otrav. Toxiny
živočichů, přehled chemických skupin toxinů, přehled jedovatých živočichů, toxické bílkoviny, prevence a léčení, rizika
otrav.
10. Faktory ovlivňující toxicitu látek. Chemickofyzikální faktory. Environmentální faktory. Interakce mezi jedy.
Toxicita směsí jedů. Biologické faktory. Faktory ovlivňující výsledky testování toxicity. Metody předúpravy vzorků a
význam těchto metod pro testování. Předúprava s cílem odstranit rušivé vlivy. Předúprava na podmínky přijatelné pro
organismy. Předúprava pro odlišení různých toxických látek. Postup při testování toxicity směsných vzorků a vzorků z
životního prostředí. Vzorkování pro testy toxicity. Limitní a orientační testy. Základní test. Postup při testování toxicity
chemických látek.
11. Zpracování toxikologických dat. Toxikologické indexy LD50, LC50, IC50, EC50. Teratogenní index. Křivka
dávka odpověď. Interpretace křivky dávka ? odpověď. Interpolační metody výpočtu efektivních koncentrací.
Parametrické metody výpočtu efektivních koncentrací. Výpočty NOEC, LOEC, EC50. Multivariační přístup hodnocení
toxikologických dat. Ordinační metody, PCA.
12. Testy toxicity. Experimentální určování toxicity. Design testů toxicity. Základní toxikologické indexy.
Biokoncentrace, biomagnifikace. Vztah struktury látky a toxicity. Odhady toxických účinků látek na základě strukturní
analýzy. Křivka dávka-odpověď a její interpretace. Členění a druhy testů toxicity. Biomárkry a bioindikátory. Biomárkry
expozice. Biomárkry účinku. Vícedruhové testy toxicity. Mikrokosmy, mesokosmy a in-situ testy toxicity.
13. Testování toxicity látek v různých složkách prostředí. Toxicita látek vůči vodním a půdním organismům.
Expoziční scénáře. Akvatické, terestrické testy toxicity. Testy toxicity na rostlinách. Vodní a suchozemské rostliny.
Význam těchto testů pro fytoremediace. Testy toxicity na jednobuněčných organismech. Protozoa. Řasové testy. Testy
toxicity na konzumentech. Vodní organismy. Půdní organismy. Heterogenita půd. Testování toxicity sedimentů.
14. Hodnocení rizik. Zdraví vs. toxické látky v prostředí. Identifikace rizika. Určení vztahu dávka ? účinek.
Hodnocení expozice. Charakterizace rizika. Přehled expozičních scénářů a výpočet přijatých dávek.
15. Degradabilita a persistence látek v prostředí. Základní procesy degradability a biodegradability škodlivých látek
v prostředí. Environmentální faktory ovlivňující degradabilitu látek. Příčiny perzistence látek v prostředí. Přirozená
atenuace.

Last update: Tátosová Jolana, RNDr., Ph.D. (22.03.2019)

Learning outcomes

Po úspěšném absolvování předmětu Základy toxikologie studenti získají komplexní znalosti základních principů toxikologie, jejich aplikací a důsledků pro lidské zdraví a životní prostředí. Konkrétně budou studenti schopni:

1. Základy toxikologie

    Definovat toxikologii a rozlišovat mezi toxikologií pro člověka a pro životní prostředí.

    Vysvětlit principy toxicity a faktory ovlivňující toxické účinky látek.

    Pochopit úlohu toxikologie při monitorování životního prostředí a chemické bezpečnosti.

    Popsat předpisy v oblasti toxikologie a ekotoxikologie, včetně nařízení REACH.

 

2. Toxické účinky na různých biologických úrovních

    Identifikovat a vysvětlit toxicitu na molekulární, buněčné, tkáňové, orgánové, organismální, populační a ekosystémové úrovni.

    Rozlišovat mezi toxikologií pro člověka a ekotoxikologií.

    Pochopit základní toxikokinetiku, včetně absorpce, distribuce, metabolismu a vylučování toxických látek.

    Posoudit mutagenní, genotoxické a teratogenní účinky látek.

    Vyhodnotit dopad toxických látek na producenty, konzumenty a rozkladače v ekosystémech.

 

3. Mechanismy toxického působení

    Popište, jak jedy ovlivňují buněčné struktury a biochemické procesy.

    Porozumět přímým chemickým interakcím mezi toxickými látkami a buněčnými složkami.

    Analyzovat toxické účinky na enzymy, tvorbu volných radikálů a endokrinní poruchy.

    Vyhodnotit mechanismy působení perzistentních toxických látek, včetně dioxinů, halogenovaných sloučenin a toxických plynů.

 

4. Toxické účinky na organismy a životní prostředí

    Rozlišit akutní a chronickou toxicitu.

    Posoudit toxické účinky na buňky, tkáně, orgány, populace a ekosystémy.

    Prozkoumat úlohu biocidů a toxických látek v potravním řetězci.

    Vysvětlit toxicitu kovů a rozpouštědel na molekulární a orgánové úrovni.

 

5. Toxikologická analýza a detoxikace

    Porozumět metodám osobní dekontaminace a eliminace jedů.

    Popsat techniky toxikologické analýzy používané k detekci a měření toxických látek.

    Vysvětlit biologickou dostupnost toxických látek a jejich eliminační cesty.

    Diskutovat o antidotech a metodách léčby akutních otrav.

 

6. Toxikologické aspekty terorismu a přírodních toxinů.

    Identifikovat chemické a biologické látky používané při teroristických aktivitách.

    Posoudit rizika spojená s teroristickým použitím toxických látek.

    Rozpoznat přírodní toxiny ze sinic, řas, hub, rostlin a živočichů.

    Porozumět chemii otrav, prevenci a lékařskému využití toxinů.

 

7. Faktory ovlivňující toxicitu a metodiky testování

    Analyzovat chemické, fyzikální, biologické a environmentální faktory, které ovlivňují toxicitu.

    Prozkoumat interakce mezi toxickými látkami a jejich vliv na testování toxicity.

    Porozumět metodám přípravy vzorků pro testování toxicity.

    Popsat protokoly testování toxicity, včetně limitních testů, orientačních testů a základních testů.

 

8. Zpracování a interpretace toxikologických dat

    Použít toxikologické indexy (LD50, LC50, IC50, EC50) a teratogenní indexy.

    Interpretovat vztahy mezi dávkou a odezvou a extrapolovat údaje o toxicitě.

    Používat statistické metody, jako jsou NOEC, LOEC a vícerozměrné přístupy při hodnocení toxicity.

 

9. Experimentální testování toxicity

    Navrhovat a provádět testy toxicity pro různé složky životního prostředí.

    Porozumět biokoncentraci a biomagnifikaci toxických látek.

    Vyhodnotit toxicitu pomocí biomarkerů, bioindikátorů a vícedruhových testů.

    Posuzovat toxicitu v mikrokosmech, mezokosmech a v podmínkách in-situ.

 

10. Hodnocení rizik a environmentální toxikologie

    Identifikovat a charakterizovat rizika spojená s toxickými látkami.

    Provádět hodnocení závislosti dávky na účinku a hodnocení expozice.

    Analyzovat rizikové scénáře a vypočítat přijatelné úrovně expozice.

    Porozumět perzistenci a degradaci toxických látek v životním prostředí.

 

Po zvládnutí těchto témat budou studenti schopni analyzovat účinky toxických látek, hodnotit rizika pro životní prostředí a lidské zdraví a přispívat k bezpečnosti životního prostředí a dodržování právních předpisů.

Last update: Cajthaml Tomáš, prof. RNDr., Ph.D. (10.03.2025)