Диссертация (1025841), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Одно из наиболее точных определений понятия молекулярнаябиология в 1970 году сформулировал в своей работе [4] А.Н. Белозерский,описав ее как науку, ставящую своей задачей познание природы явленийжизнедеятельности путём изучения биологических объектов и систем намолекулярном уровне. Целью молекулярной биологии является определениетого, как и в какой мере характерные проявления жизни, напримернаследственность, биосинтез, воспроизведение себе подобного, возбудимость,развитие и рост, хранение и передача информации, превращения энергии,подвижность и т. д., обусловлены свойствами, структурой и взаимодействиеммолекул биологически важных веществ, таких как белки и нуклеиновыекислоты [4]. Отличительная черта этой науки — изучение проявлений жизнина неживых объектах или таких, которым свойственны самые примитивныепроявления жизни. Такими проявлениями могут считаться биологическиеобразования от клеточного уровня и ниже: субклеточные органеллы, напримеризолированныеклеточныеядра,митохондрии,хромосомы,рибосомы,клеточные мембраны, вирусы, и наконец, молекулы нуклеиновых кислот ибелков.171.1.Обзор методов концентрированияВсе существующие методы, предназначенные для проведения анализов, всоответствии с целевым назначением разделяют на следующие группы [5, 6]:–методы пробоотбора, которые позволяют получить представительнойпробы определенного состава и размера (массы, объема);–методыопробывания,позволяющиепровестиизмельчениеисокращения до необходимого размера, а затем разложение, разделение иконцентрирование, перевод определяемого компонента в аналитическиактивную форму для подготовки пробы к анализу;–методы анализа (обнаружение, идентификация и определение);–методы обработки результатов и оперативной проверки точности,известные также как методы статистической обработки результатов измерений.Однимизважныхэтаповработвмолекулярнойбиологииианалитической химии занимает концентрирование микрокомпонентов.
Внекоторых работах применяют «абсолютное» концентрирование, позволяющееперевести микрокомпоненты из большего объема в меньший. Однако большеезначение имеет «относительное» концентрирование – отделение определяемыхмикрокомпонентов (полезного вещества) от основы (буферного раствора). Этотвид концентрирования используют при анализе чистых веществ, металлов исплавов. Относительное концентрирование осуществляется несколькимиспособами:выделениемнужныхдляпоследующегоисследованиямикроэлементов или удалением буферного раствора.Повышение концентрации химических, биологических и молекулярнобиологическихобразцовосуществляетсяприпомощиотносительногоконцентрирования – отделения определяемых микрокомпонентов (полезноговещества) от основы (буферного раствора). Обилие методов концентрирования(экстракционные,сорбционные,мембранные,электрохимические,дистилляционные, флотация и др.) свидетельствует об обилие задач и ихрешений в области подготовки проб к дальнейшему анализу.
Применение18концентрирования позволяет увеличить точность пробоподготовки за счетустранения различных мешающих влияний. Концентрирование облегчаетотбор проб. При увеличении размера забираемой пробы ошибка отборазначительносокращается.Концентрированиепозволяетвыделятьопределяемые компоненты из большого объема раствора, что способствуетуменьшению ошибки пробоотбора и в некоторых случаях позволяетзначительно устранить влияние неоднородности образцов.Однакоприпроведенииконцентрированиясприменениемсуществующего оборудования пользователь сталкивается с рядом проблем:–проведениеконцентрированияувеличиваетвремяпроведенияанализа, а также зачастую усложняет его;–для концентрирования необходимы специальная аппаратура иосвоение специфических приемов работы;–процессконцентрированияможетсопровождатьсяпотерямиполезного вещества или внесением в пробу загрязнений извне.При выборе приема концентрирования необходима информация оформахсуществованиямикрокомпонентов,присутствующихвпробе,равномерности распределения их по объему [7].
У каждого из методовконцентрирования есть свои особенности, ограничивающие их областьприменения. Для того чтобы определить, какой из методов является наиболееподходящим для концентрирования молекулярно-биологических образцов, былпроведен обзор существующих и используемых в настоящее время способов.Одним из таких методов является экстракция. Экстракция - процессразделения смеси жидких или твёрдых веществ с помощью избирательных(селективных)растворителей[8].Процессэкстракциизаключаетсявпроведении трех последовательных стадий: смешения исходной пробы срастворителем; механического расслаивания двух образующихся фаз; удалениярастворителя из обеих фаз и, в некоторых случаях, его дальнейшую очистку сцелью повторного использования. После разделения получают высокоепроцентное содержание полезного вещества в растворителе и остаток19исходного раствора [9, 10].
Выделение полезного вещества из получившегосяраствораиочисткабуфераможетосуществлятьсядистилляцией,выпариванием, кристаллизацией и др. В качестве достоинств экстракцииследует отметить низкие температуры протекания процесса; низкая стоимостьизвлечения веществ из разбавленных растворов; доступность разделениямногокомпонентных смесей, состоящих из веществ с близкими температурамикипения; простота оборудования. В качестве недостатков экстракции следуетотметить сложность окончательного удаления растворителя из пробы.Сорбция – процесс поглощения твердым телом или жидкостьюразличных веществ из раствора [11]. Достоинствами сорбции являютсянесложность управления процессом, отсутствие необходимости в сложныхприборах,высокуютехнологичностьивозможностьавтоматизации.Сорбционные процессы применяются для разделения элементов с близкимифизическими и химическими свойствами [12-14].
К недостаткам использованияметода сорбции можно отнести необходимость использования расходныхматериалов, таких как активные угли, цеолиты, глинистые минералы,силикагель, оксид алюминия, модифицированные сорбенты на основесиликагеля и целлюлозы.В основе мембранных методов концентрирования лежат процессытечение исходного раствора через мембрану, которая является проницаемойтолько для исследуемого вещества. Основными двумя процессами подобногоразделенияявляютсямембранныхпроницаниеметодовпроизводительностиизаключаютсяипростотедиффузияв[15-18].Достоинствадоступности,используемыхприборов.большойОсновнымнедостатком мембранного концентрирования является необходимость подборасоответствующих исследуемому веществу мембран.Электрохимическиеметодыконцентрированияоснованынаизбирательном распределении компонентов в двухфазной или однофазнойсистеме в результате различия в электрохимических свойствах [19].
В основеэтихметодовлежатпроцессы,протекающиевпространствемежду20электродами или на их поверхности. Существует огромное количестворазличных типов электрохимического концентрирования, которые подробноописаны в работах [20-22]. К основным достоинствам электрохимическихметодов концентрирования следует отнести низкую вероятность загрязненияанализируемого объекта посторонними веществами, находящимися в исходнойпробе, высокую чувствительность и возможность определения несколькихкомпонентов одновременно. Однако электрохимические методы неприменимыдля исследования органических и биологических проб.Дистилляционные методы концентрирования основаны на удалениирастворителя из пробы путем его испарения.
Широкое распространение методполучил для концентрирования жидких проб [23-30]. Преимуществамидистилляционных методов являются: малое время их проведения, высокаястепень концентрирования и простота. Недостатками методов являютсявысокая вероятность загрязнения или потери пробы и низкая скоростьпроцесса при замерзании образца.Таким образом, каждый метод концентрирования имеет свою сферуприменения в зависимости от поставленных задач, свои достоинства иограничения.
Выбор методики концентрирования зависит от следующихфакторов: природы и процентного содержания определяемых элементов врастворе, основными характеристиками метода, технико-экономическимипоказателями,возможностьюконцентрированиявполевыхусловиях,длительностью процесса концентрирования, возможностью автоматизации,доступностью и удобством оборудования [31].Задачейконцентрированияприиспользованиилюбогоизвышеперечисленных методов является полное извлечение всех определяемыхкомпонентов из анализируемого раствора при максимальной степени ихконцентрирования и минимальных затратах времени и реактивов.Следовательно,наиболееподходящимметодомконцентрированиямикроколичеств химических, биологических и молекулярно-биологических212обраазцовяявляетсяметоддвыпарривания(дистиилляционнныйметодконццентрироования).1.22.СовремменныеОбзоор сущесттвующихх установвокклиникко-диагноостическииеиисслеедовательскиелабооратории не могутт обойтиссь без коннцентратооров жидккостей.
В связи с этимэвннастоящееевремяясущесствуетмножествмвоконфиигурациййподобнногооборрудованиия, различчающиесяя принципом дейсствия, коннструкциией, обласстьюпримменения и др.В аналлитическиих лаборааториях, где требууется скоонцентрирровать прробуболььшого оббъема заа короткоое время, широкоое распр остранение получчилиротоорные испарителии.
Принциип работыы с данныым концеентратороом жидкоостейсхемматично показанпнан Рисункее 1.1.Рисуноок 1.1. Сххема работты роторнного испаарителяДля тоого, чтоббы сконцентрироовать расствор с помощьюю роторнногоиспаарителя, егое помещщают в сфферическуую колбуу 1, разме щенную над «водяянойбанеей» 2. Длля повышшения скоррости исппарения к колбе пподключеен вакууммныйнасоос 3, котоорый понижает в нней давлеение, тем самым ууменьшаяя температтурукипеения расттворителяя.
При ммедленномм вращеннии колбыы с проббой, частиично222поммещенной в горяччую водуу или маасло, вокрруг оси, достигаеется быстроеиспаарение жидкостижиз тонкой пленкки, которрая постооянно обновляетсяя навнуттренней поверхности коллбы 1, а такжее постояннное перремешивааниерасттвора, прредотвращщающее выброс пробы при вскиппании ниижних сллоев.«Воодяная баня»б2 также играет рольртеррмостатиррующего устройсства,преддотвращааязамеррзаниеппробыприпконцентрироовании.Впроццессеупарривания парыпрасттворителяя конденссируются на стенкаах колбыы-ловушкии4истеккают в прриемник 5, что поозволяет сохранитть его поччти в поллном объъеме.Коннструкцияяпозволляетввоодитьдоополнитеельноеккреплениееэлеменнтовконсструкциии с помощью штаатива 6 и держаттеля 7, еесли это требуетсся впроццессе работы. Даавление в системме регулиируется пположениием кранна 8.Коннструкцияяроторрногоииспарителляпроиизводстваафирммы«Stuuart»(Велликобриттания) преедставленна на Рисуунке 1.2.Рисуноок 1.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
