Ю.А. Золотов - Методы химического анализа (Основы аналитической химии, том 2) (1110130), страница 80
Текст из файла (страница 80)
Наряду с люцифернном н люциферазой для протекания указанной реакции необходима аденозннтрнфосфорнаа кислота (АТФ), которая участвует в многочисленных метаболнческих реакциях в организме, являясь аккумулятором энергии н ее источником дла самых разных процессов, протекающих в живой клетке. Содержание АТФ в тканях, растительных н живых клетках свидетельствует об энергетическом состоянии клеток. Прн угнетающем илн стимулирующем действии каких-либо веществ на рост микроорганизмов содержание АТФ в них соответственно понижается илн повышается. Специфичность действия люциферазы светляков по отношению к АТФ, высокий квантовый выход реакции позволили создать на этой основе высокочувствнтельные н селективные методы определения АТФ, а также различных метаболитов, в процессе превращения которых образуется АТФ (см.
табл. 15.1). Бнолюмннесцентный метод определения содержания АТФ в живых (растущих илн гибнущих) клетках используют для экспресс-определения антибиотиков в крови, микробных бактерий в моче, изучения повреждения клеточных мембран н в других биохимических анализах н исследованиях Микроорганизмы широко применяют прн контроле технологических процессов промышленного производства антибиотиков, витаминов н аминокислот. Следует отмеппь еще один важный аспект применения микроорганизмов в химическом анализе — концентрирование н выделение микроэлементов нз разбавленных растворов.
Потребляя н усваивая микроэлементы в процессе жизнедеятельности, микроорганизмы могут селектнвно накапливать некоторые нз них в своих клетках, очищая прн этом питательные растворы от примесей. Например, плесневые грибы применяют для избирательного осаждения золота нз хлоридных растворов, 396 397 Вопросы Яснользование беспозвоночных в качестве индикаиюрных организмов Ответным сигналом беспозвоночных — простейших — на изменение химического состава среды является раздражение, приводящее к изменениям двигательных реакций, скорость размножения, характер питания, другие биохимические ифизиологические измененнв организма.
Наиболее изученными с точки зрения использования в аналитических целях являются инфузории. С их помощью возможно определение ионов тяжелых металлов (см. табл. 15.!). В то же время зги организмы непригодны для обнаружения и определения анионов. Скорость движения инфузорий повышается при введении в среду их обитания микроколнчеств зтанола, сахарозы, уксусной кислоты, хлоридов кальция и аммония; добавление хлорнда бария замедляег движение клеток.
Элементоорганические соединения при определенных концентрациях могут действовать как стимуляторы их размножения. Поведенческие реакции, скорость размножения инфузорий используют дла определения вышеуказанных соединений. Водных беспозвоночных — ракообразных (чаще всего рачков, дафний) — широко применяют для оценки санитарно-гигиенического состояния вод.
В качестве аналитического сигнала в атом случае используют некоторые физиологические показатели: выживаемость, частоту движения ножек, период сокращения сердца (у дафний), окраску тел погибших организмов и т. д. Наиболее исследованными и используемыми в качестве индикаторных организмов являются дафнии. Изменение частоты движения нх грудных ножек так же, как и изменение периода сокращения сердца, фиксируемые с помощью специальной аппаратуры, являются критерием оценки чистоты вод. Регистрацию изменения скорости и траектории движения насекомых, например, личинок комаров, выживаемость организмов используют для определения остаточных количеств пестицидов в воде, экстрактах из почв, растительных и животных тканях (см. табл. 15.1).
Наблюдения под микроскопом за формой и скоростью движения червей, фиксирование продолжительности их жизни позволяют определять микроколичества ионов металлов. Иснользование аозвоночных длл определения м икроколи веста элементов Классическими индикаторными организмами, широко используемыми для решения многих медико-биологических проблем, явлвются амфи- 398 бии. , На лированиых органах и тканях лягушки либо на всем организме веряют физиологическую активность многих фармацевтических препаратов. Биопотенциал нервной ткани можно использовать в качестве ~р~~цкатора для определения концентрации кислот и щелочеи, некоторых тяжелых металлов (см.
табл. 15.1). По повышению либо угнетению биозлектрической активности седалищного нерва лягушки можно оценить жанне хлорида марганца на уровне 1 нМ либо 1 мкМ соответственно. Растворы меди в концентрации 1 — 10 нМ снижают во уди ерзб масть н ва вплоть до полного блокирования. Таким образом, биологический метод анализа, основанный на использовании в качестве аналитического сигнала специфических отклонений индикаторных организмов от нормы, позволяет с высокой чувствиностью определять широкий круг как неорганических, так и органианапизе обьеатов окружающей среды.
Он отличается часто высокой избирательностью, которую можно еще более повысить, нсполъзуя обычные способы: разделение, маскирование, изменение физико-химических параметров среды н в ы (например, рН). С помощью биологического метода возможно значительно упростить и сокриппь время анализа, оценивая степень загрязнения обьекта и целесообразносп его дальнейшего детального химического анализа.
Биологический метод позволяет также решить ряд задач, не ре не шаемых химическими или физическими методами, например, оценить нить общую токсичность анализируемого объекта (в частности, природной или сточной воды). 1. На чем основан биологический метод. ? 2. Ч ется аналитическим сигналом в биологическом методе? то явпяетс орган в е? 3. Какие индикаторные органв организмы используют в биологическом метод 4.
Канне задачи можно решать с помощью биологического метода; каковы области его прнменепвя? 16.1. Различные подходы к автоматизации анализа Глава 16. Автоматизация и компьютеризация анализа К автоматызации аналитических процедур относят оснащение аналитических приборов сервисными механизмами и электронными схемами; создание автономных анализаторов для промышленности, клинических и других анализов, разработку и оптимизацию схем непрерывного анализа и лр.
(последняя з ач ад а особенно важна — часто массовый автоматизированный анализ диктует совсем не ту логику, что применяется в единичных анализах). К автоматизации примыкает комлью»2еризацил — как аналитических приборов, так и всего аналитического цикла, включая интерпретаци результатов. На компь интерпретацию ьютер возлагшот фулкции управления приборами ние) и другие операции с аналитическими сигналами. В массовый вне яются компь массовый анализ 1лЬога2огу 1п(онпз!!оп Мапакешепг Зуззепж; ведение электронных «лабораторных журналов»), особенно важные в автоматизированной лаб атории. Межлаб ат ные ор ор е обмены данными ускоряются и упрощакпся из-за наличия компьютерных сетей связи. Формируются банки аналитических методик; на их основе в б в удущем должны возникнуть автоматические системы поиска и выбора методик анализа конкретных обь ласти примыкают уже существующие системы библиографического поиска и хранения литературных сведений.
Некоторые методы анализа вообще невозможно представить без компьютера ( хромато-масс-спектрометрия, жид костная хроматография с ставить многоканальным детектированием, Фурье-спе -спектромегрия). Успешно развиваются методы идентификации органических кнх соединений, прежде всего по данным ИК-, ЯМР- и масс-спектроскопи . В и. этом случае компьютер еллекга», сопоставляя реализует некоторые функции «искусственного инт экспериментальную картину с имеющимися теорети етическнми поедставлениями и делая выводы. 400 В многообразии методов и средств автоматизации можно выделить три глав главных направления: механизация анализа, его автоматизация и, наконец, ец автоматический анализ.
Между ними есть существенные различия. Под механизацией анализа понимают лишь замену ручного труда машинным (рис. 16.1, а). В ее сферу попадает задача более широкого ис- 1Ч П П1 3~ )2-1'Ы4 О и ~~ ~ ~! а 1 И ?1? ?Ч !--- и и ы.м ьь "ы'в 1в'в в'в'в'в'в в1йяь с! б ?Ч 1,П Поток Рис. !б.!. Сравнение различных способов фотометрического определения: а — «ручной»; б — мехаиюированная конвейерная схема; в — непрерывный проточный анализ в сегментировавном потоке; 1 — отбор пробы; 11 — добавление реагента; Ш вЂ” перемешивание и дос- тижение РавновесиЯ; Л' — измеРение оптической плотности; ! — »вздуя. 26 — 4312 401 пользования механических и электронных устройств на всех этапах анализа.
Говоря об автоматизаиии, имеют в виду передачу машине (компь. ютеру) функций контроля и управления (например, микропроцессорное управление сканированием спектра в современном спектрофотомегре), Пример автоматизации — лабораторные роботы и лабораторные компьютерные системы, интегрирующие в единое целое разнородное оборудование. Автоматический анализ базируется на несколько ином подходе.
Если автоматизашш и механизация относятся главным образом к отдельным стадиям аналитического цикла (пробоотбор, пробоподготовка, определение), то автоматический анализ подразумевает «вытеснение» человека из всего цикла (рис. 16.1, 6, в). Для химика естественно отдельно разлагать образец, проводить необходимые реакции и выполнять определение (все зто может происходить в разных помещениях и, во всяком случае, в разной посуде). Такой подход ограничивает рост производительности в массовом анализе однотипных обьектов. При серийном амализе образцу было бы естественнее проходить все стадии сразу, с минимальными задержками и по возможности в минимальном рабочем пространстве. Этому требованию удовлетворяют схемы автоматического анализа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
