Измерение аналитического сигнала в биологических методах. - Предмет аналитической химии
Биологические методы анализа-методы качественного обнаружения и количественного определения органических и неорганических соединений, основанные на применении живых организмов в качестве аналитических индикаторов. Для жизнедеятельности, роста, размножения, функционирования живых существ необходима среда строго определенного химического состава. При изменении этого состава, например при исключении из питательной среды какого-либо компонента или при введении дополнительного(определяемого) соединения, организм через какое-то время, иногда практически сразу падает соответствующий ответный сигнал. Установление связи характера или интенсивности ответного сигнала организма (называемого индикаторным) с количеством введенного в среду или исключенного из среды компонента служит для его обнаружения или определения. Ответный сигнал индикаторного организма на нарушение химического состава среды может быть самым разнообразным: изменение характера поведения, интенсивности роста, скорости метаморфоза, состава крови, биоэлектрической активности органов и тканей, нарушение функций органов пишеварения, размножения, дыхания, патологоанатомического изменения организма, летальный исход. Например, при применении микроорганизмов в качестве аналитических индикаторов исследуемый компонент можно определять по характеру и интенсивности пигментации и люминесценции (для фотобактерий), динамике накопления биомассы, диаметру зоны угнетения роста микробов, изменению электропроводности растворов рН, по качественному составу и интенсивности газообмена и другие. Все изменения оценивают визуально или измеряют с помощью приборов, например спектрофотометров, аналитических весов, потенциометров. Для обработки сигналов индикаторного организма применяют вычислительную технику. Диапазон определяемых содержаний веществ, как и предел обнаружения, зависит от ряда факторов: направленности и продолжительности воздействия химических соединений на организм, температуры и рН среды, уровня организации биологического объекта, его индивидуальных, возрастных половых особенностей и другие. Предел обнаружения понижается с увеличением продолжительности наблюдения за индикаторным организмом и повышением температуры (до температуры свертывания белка). Эксперимент может продолжаться до 40-50 суток. Предел обнаружения CMin Можно оценить по уравнению:
CMinФ=к
Ф-интервал времени с момента начала воздействия до появления аналитического сигнала, n и к-эмпирические константы, зависящие от биологической активности организма и определяемого вещества в растворе. Значения n и к неодинаковы для разных видов организмов и могут характеризовать избирательность биологических методов анализа. Иногда, даже при учете ряда переменных факторов, влияющих на предел обнаружения, ответная реакция организма на одно и то же количество определяемого вещества не воспроизводится. Эти отклонения трудно объяснимы и описываются законами математической статистики. Аналитическими индикаторами в биологических методах являются микроорганизмы (бактерии, дрожжи, плесневые грибы), водоросли и высшие растения, водные беспозвоночные и зпозвоночные животные (простейшие, ракообразные, моллюски, личинки комаров, олигохеты (малощетинковые черви), пиявки, рыбы и другие), насекомые, черви, а также ткани, различные органы и системы (нервная, кровеносная, половая и другие) теплокровных.
Все вещества по отношению к живым организмам можно условно разделить на:
- 1) жизненно необходимые 2) токсичные 3) физиологически неактивные
Очевидно, только в двух первых случаях можно ожидать сравнительно быструю ответную реакцию организма (аналитический сигнал). Физиологически неактивные вещества могут дать отдаленный результат, или их можно перевести в активное состояние в результате реакций взаимодейтвия с ингибиторами, либо стимуляторами процессов жизнедеятельности организмов. Выбор способа регистрации ответного сигнала на заключительной стадии выполнения анализа зависит как от целей анализа, так и от механизма и степени взаимодействия определяемого вещества и индикаторного организма. Чем сложнее организм, тем большее число его жизненных функций можно использовать в качестве аналитических индикаторов, тем выше информативность биологических методов анализа. Ответный сигнал индикатороного организма на одно и то же вещество зависит от концентрации последнего: малые концентрации обычно стимулируют процессы жизнедеятельности организма, высокие угнетают. Существенное повышение концетрации биологически активного вещества приводит к летальному исходу.
По чувствительности биологические методы анализа превосходят химические методы, сопоставимы, как правило, с традиционными физическими методами анализа, уступая таким современным спектроскопическим методам, как атомная адсорбция с термической атомизацией, атомная эмиссия с возбуждением в высокочастотной плазме, методу инверсионной вольтамперометрии и некоторым другим. Важным преимуществом биологических методов является их простота, отсутствие дорогостоящего и сложного оборудования, необходимого для выше указанных методов. Избирательность этих методов, которая не всегда достаточно высока, может быть повышена обычными способами: разделением, маскированием, изменением параметров среды (температура, pH).Биологические методы часто не являются экспрессными, но их достоинства заключаются в том, что они не требуют специальной пробоподготовки и выделения определяемого соединения, позволяют проводить анализ вод, почв в экспедиционных условиях непосредственно на месте отбора проб. С их помощью возможно значительно упростить анализ самых разных, в частности природных объектов, оценивая на первой его стадии степень общего загрязнения и общей токсичности объекта для живого организма и целесообразность его дальнейшего детального анализа другими более сложными и дорогостоящими методами.
Следует отметить, что в последнее время все большее внимание ученых привлекают растительные индикаторы. Так, например по скорости роста, увеличению массы, разветвленности корней растений можно оценить содержание в почве тяжелых металлов (Pb, Cd).Рассмотрим применение индикаторных организмов в анализе.
Похожие статьи
-
Принцип определения химического состава вещества любым методом сводится к тому, что состав вещества определяется по его Свойствам . Свойства веществ...
-
Наибольшее значение имеют следующие группы инструментальных методов анализа (рис. 2). Рис. 2. Классификация инструментальных методов анализа §...
-
Для получения аналитического сигнала используют: § химические Реакции различных типов (кислотно-основные, окислительно-восстановительные,...
-
Предмет, задачи и методы аналитической химии - Основы аналитической химии
Аналитическая химия-это наука, которая разрабатывает теоретические основы и методы химического анализа. С помощью нее определяют химический состав...
-
Задачи и методы количественного анализа - Основы аналитической химии
Количественный анализ - это совокупность химических, физико-химических и физических методов определения количественного соотношения компонентов, входящих...
-
При проведении анализа с использованием инструментального титрования измеряют какое-либо свойство раствора в процессе титрования. Кривые титрования...
-
Метод стандартов (метод молярного свойства), Метод добавок - Аналитический сигнал
Метод стандартов - это расчетный прием нахождения неизвестной концентрации. Он имеет две разновидности (рис. 5). 1. Метод одного стандарта. Для...
-
Для определения неизвестной концентрации вещества по величине АС химики-аналитики используют несколько Прямых и Косвенных приемов , общих для всех...
-
Радиоактивационный анализ - Предмет аналитической химии
Радиоактивационный анализ - метод определения элементов и изотопов. Хотя с его помощью можно в принципе определять основные компоненты, полностью...
-
Задачи и методы качественного анализа - Основы аналитической химии
Обнаружение или, как иногда говорят, "открытие" отдельных элементов или ионов, входящих в состав веществ - это задачи качественного анализа. Качественный...
-
Радиометрический анализ. - Предмет аналитической химии
Радиометрический метод анализа - метод анализа химического состава веществ, основанный на использовании радиоактивных изотопов и ядерных излучений....
-
Что такое гравиметрический фактор F - Основы аналитической химии
Если мы знаем A - навеску анализируемой пробы, b - массу осадка и его состав, то мы можем вычислить содержание определяемого вещества X . X = a*F*100/b...
-
КАТАЛИТИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ - Химия и методы переработки нефти
Катализатор - это вещество, которое ускоряет протекание химических реакций без изменения сути самих реакций. Каталитическими свойствами обладают многие...
-
Аналитическая химия, наука об определении химического состава веществ и, в некоторой степени, химическим строения соединений. Аналитическая химия...
-
Адсорбционные методы исследования свойств поверхности позволяют количественно охарактеризовать происходящие при адсорбции межмолекулярные взаимодействия,...
-
Активационный анализ Активацией называется процесс получения радиоактивного вещества в результате ядерных реакций при облучении стабильных ядер...
-
Методика отбора и хранения проб Отбор и хранение проб производилось согласно ГОСТ Р 51592-2000 "Общие требования к отбору проб".[35,36] Пробы воды в...
-
Методы защиты бетона от коррозии - Основы химии
Для защиты бетона и повышения его долговечности вам следует применять первичную и вторичную защиту. К методам первичной защиты относится введение...
-
Полимерами называют вещества, молекулы которых (макромолекулы) состоят из одного или большего числа составных звеньев. Молекулярная масса (число атомов)...
-
Современные методы исследования в химии - Этапы становления химии
С середины 20 в. происходят коренные изменения в методах химических исследований, в которые вовлекается широкий арсенал средств физики и математики....
-
Коррозия - это самопроизвольный процесс разрушения металлов и сплавов в результате окислительно-восстановительного (химического, электрохимического и...
-
Адсорбционные явления чрезвычайно широко распространены в живой и неживой природе. Толщи горных пород и почвы являются огромными колоннами с...
-
Преимущества метода ПЦР - Полимеразная цепная реакция
Высокая чувствительность исследования Чувствительность метода такова, что амплифицировать в ПЦР и выявить целевую последовательность можно даже в том...
-
Полярографический метод анализа
Полярография -- метод качественного и количественного химического анализа, основанный на получении кривых зависимости величины тока от напряжения в цепи,...
-
Деление путей поступления веществ в организм на энтеральный и парентеральные пути связано с обозначением введения веществ через ЖКТ или минуя ЖКТ....
-
Инверсионная вольамперометрия - Электрохимические методы анализа
Инверсионная вольтамперометрия позволяет существенно увеличить чувствительность. Идея метода инверсионной полярографии состоит в выделении определяемого...
-
Литературный обзор, Марганец - Методы определения марганца в бронзе
Анализ металлов представляет собой раздел технического анализа, занимающегося анализом металлов, руд, полупродуктов, масел, воды и др. Технический анализ...
-
Количественный анализ - это совокупность, химических, физико-химических и физических методов определения количественного соотношения компонентов,...
-
Вещество [Co] Лиганды и Комплексообразователь Координационное число 6 Для комплексов с координационным числом 6 характерно октаэдрическое расположение...
-
При подготовке пробы к анализу следует обращать внимание на внешний вид доставленных биообъектов, который может служить важной подсказкой при проведении...
-
Метод аналитического выравнивания - Эконометрическое моделирование финансовых рынков
Более совершенным приемом изучения общей тенденции в рядах динамики является аналитическое выравнивание. При изучении общей тенденции методом...
-
Легирование стали повышает ее антикоррозионные свойства. Например, совершенную стойкость к атмосферной коррозии показывают нержавеющие легированные...
-
В основе метода площадей лежит предположение, что объект может быть описан линейным дифференциальным уравнением с постоянными коэффициентами, а его...
-
ХИМИЧЕСКИЕ ПРОДУКТЫ ИЗ НЕФТИ - Химия и методы переработки нефти
Получение нефтепродуктов путем фракционирования. Нефтяная промышленность - это главный производитель химикатов. Ее первые успехи в разделении...
-
ОЧИСТКА ЛЕГКИХ ПРОДУКТОВ, МАСЛА И СМАЗКИ - Химия и методы переработки нефти
Гидроочистка в настоящее время - наиболее распространенный метод гидрогенизации олефинов и повышения качества легких продуктов за счет удаления серы и...
-
Методы измерения параметров тренда - Ряды динамики в статистике
Тенденция ряда динамики (тренд). Важнейшим направлением в исследовании закономерностей динамики социально-экономических процессов является изучение общей...
-
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ VI ГРУППЫ, Кислород - Химия элементов VI группы
Кислород Биологическая роль кислорода Основной (фактически единственной) функцией кислорода является его участие как окислителя в...
-
Предмет и структура химии - Этапы становления химии
Современная химия тесно связана как с другими науками, так и со всеми отраслями народного хозяйства. Качественная особенность химической формы движения...
-
Попытаемся дать общее представление о свойствах и применении адсорбентов на примере весьма распространенных углеродных материалов. Углеродные адсорбенты...
-
Знаменитая теория полимолекулярной адсорбции Брунауэра, Эммета и Теллера, получившая название теории БЭТ (по первым буквам фамилий ученых), основана на...
Измерение аналитического сигнала в биологических методах. - Предмет аналитической химии