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Dosis-Wirkung und LD50: ein virtueller Toxizitätstest

GeografieBöden, Biosphäre und UmweltAlter 17–18Virtuelles Labor

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Ein virtueller Biotest in drei Ansichten. Toxizitätstest: Setzen Sie Salatsamen, Salinenkrebs-Larven oder kleine Fische einer Kontrolle und fünf Konzentrationen von Kupfer(II)-sulfat, Natriumchlorid, Ethanol oder einem Tensid aus, zählen Sie nach der Standardzeit die betroffenen Tiere oder Samen und zeichnen Sie die Dosis-Wirkungs-Kurve im logarithmischen Maßstab, um LC50 (EC50 bei Samen) und Schwelle (NOEC und LOEC) abzulesen. Wiederholen Sie den Test, um Parallelversuche zu sammeln, ändern Sie Bereich und Abstufung der Dosen und fügen Sie einen zweiten Stoff hinzu, um additive, synergistische oder antagonistische Wirkungen zu sehen. LD50-Werte: Vergleichen Sie orale und dermale LD50 bekannter Stoffe mit den GHS-Gefahrenkategorien. Hormon-Imitat: Eine Fischpopulation mit wenigen Nanogramm pro Liter des synthetischen Östrogens EE2 erleidet keine direkten Todesfälle, pflanzt sich aber nicht mehr fort und bricht zusammen.

Lektion: Toxikologie: Dosis-Wirkungs-Kurven, LD50 und LC50, Schwellenwerte, Aufnahmewege, Synergismus und endokrine Disruptoren

Was sie zeigt

Die Toxikologie beschreibt die Schädlichkeit eines Stoffes mit einer Dosis-Wirkungs-Kurve: Der Anteil betroffener Organismen steigt mit der Konzentration von keinem bis zu allen, meist als S-Kurve im logarithmischen Maßstab. Die Konzentration, die die Hälfte betrifft, ist die LC50 (EC50); die höchste Konzentration ohne deutliche Wirkung ist die NOEC. Jeder Organismus hat hier seine eigene Toleranz, daher streuen Wiederholungen, und die Kurve wird nach der Maximum-Likelihood-Methode angepasst. Die Werte sind beispielhaft, aber realistisch. Die LD50-Tabelle nutzt typische veröffentlichte Werte für Ratten; das Populationsmodell ist vereinfacht.

So funktioniert es

Wählen Sie unter Toxizitätstest Organismus und Giftstoff, stellen Sie Niedrigste Konzentration und Verdünnungsfaktor ein und drücken Sie Test starten. Jeder Test fügt sechs Tabellenzeilen und Punkte im Graphen hinzu; mit Wiederholen kommen Parallelversuche dazu. Kreuzen Sie Angepasste Kurve zeigen an, um die LC50 zu sehen, und testen Sie einen Zweiten Stoff. Wechseln Sie unter LD50-Werte den Aufnahmeweg und tippen Sie auf einen Balken oder wählen Sie einen Stoff. Stellen Sie unter Hormon-Imitat EE2-Konzentration und Expositionsjahre ein und drücken Sie Test starten.

Einstellbare Parameter

  • Ansicht Toxizitätstest, LD50-Werte, Hormon-Imitat
  • Organismus Salatsamen, Salinenkrebse, Kleine Fische
  • Giftstoff Kupfer(II)-sulfat, Natriumchlorid, Ethanol, Tensid (SDS)
  • Niedrigste Konzentration 0,01–10000 mg/L
  • Verdünnungsfaktor ×2, ×3,16, ×10
  • Organismen pro Schale 10–30
  • Zweiter Stoff Keiner, B, additiv, B, synergistisch, B, antagonistisch
  • Angepasste Kurve zeigen
  • Aufnahmeweg Verschluckt (oral), Auf der Haut (dermal)
  • EE2-Konzentration 0–10 ng/L
  • Expositionsjahre 1–10 Jahre

Fragen zum Erkunden

  1. Warum wird die Dosis-Wirkungs-Kurve gegen den Logarithmus der Konzentration aufgetragen?
  2. Welche unterschiedlichen Informationen liefern LC50 und NOEC über denselben Giftstoff?
  3. Wie kann ein Stoff, der keinen einzigen Fisch tötet, trotzdem eine Fischpopulation zusammenbrechen lassen?

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