மெத்திலீன் நீலமும் வைட்டமின் C-யும்: கரைசல் ஏன் நிறமற்றதாக மாறலாம்

நீல நிற மெத்திலீன் நீலக் கரைசல் உள்ள ஒரு கண்ணாடிக் குவளையில் வைட்டமின் C மாத்திரையைச் சேர்த்துக் கலக்குகிறீர்கள்; நீல நிறம் மறைவதைப் பார்க்கிறீர்கள். ஒரு நிமிடத்திற்குப் பிறகு, அந்தத் திரவம் சாதாரண நீரைப் போலத் தெரிகிறது. வைட்டமின் C அந்தச் சாயத்தை அழித்துவிட்டது அல்லது செயலிழக்கச் செய்துவிட்டது என்று முடிவுசெய்யத் தோன்றலாம்.

அந்தப் புரிதல் தவறானது; அந்தத் தவறு முக்கியமானதும் கூட. நீங்கள் பார்ப்பது ஆக்சிஜனேற்ற நிலையில் ஏற்படும் மீளக்கூடிய மாற்றமே அன்றி, அழிவு அல்ல. சாயம் இன்னும் அங்கேதான் உள்ளது. சரியான சூழ்நிலைகளில் அதன் நிறம் மீண்டும் திரும்புகிறது.

சாயத்தின் இரண்டு நிலைகள்

மெத்திலீன் நீலத்திற்கு நன்கு விவரிக்கப்பட்ட இரண்டு நிலைகள் உள்ளன. பொதுவாக MB+ என்று எழுதப்படும் ஆக்சிஜனேற்றப்பட்ட வடிவத்தில், விரிவான இணைவுற்ற வளைய அமைப்பு உள்ளது; அது 664 nm-க்கு அருகில் ஒளியை வலுவாக உறிஞ்சுகிறது. அந்த உறிஞ்சுதலே நீல நிறத்திற்குக் காரணம். ஒடுக்கப்பட்ட வடிவமான லியூகோமெத்திலீன் நீலம் (LMB), அந்த வலுவான காணக்கூடிய ஒளி உறிஞ்சும் பட்டையை இழந்துள்ளது. எனவே அதன் நீர்த்த கரைசல் நிறமற்றதாகத் தெரிகிறது.

சாயத்தை மீண்டும் மின்னேற்றக்கூடிய ஒரு சிறிய எலக்ட்ரான் சேமிப்பகமாகக் கருதுங்கள். எலக்ட்ரான்களையும் ஒரு புரோட்டானையும் சேர்த்து மின்னேற்றும்போது அதன் நிறம் மறைகிறது. அந்த எலக்ட்ரான்களை வெளியேற்றும்போது நிறம் மீண்டும் தோன்றுகிறது:

MB+ + H+ + 2e- to LMB (நிறமற்றது)

வைட்டமின் C இந்த மின்னேற்றத்தை வழங்குகிறது. அஸ்கார்பேட், டீஹைட்ரோஅஸ்கார்பேட்டாக ஆக்சிஜனேற்றமடைந்து, இரண்டு ஒடுக்கச் சமானங்களை வழங்குகிறது. எனவே எளிமைப்படுத்தப்பட்ட கணக்கீட்டில், ஒரு மோல் அஸ்கார்பேட் சுமார் ஒரு மோல் MB+-ஐ ஒடுக்குகிறது. நடைமுறை ஆய்வகக் கரைசல்களில் இந்தக் கணக்கு சிக்கலானது. ஏனெனில் கரைந்துள்ள ஆக்சிஜனும் அதே எலக்ட்ரான்களுக்காகப் போட்டியிடுகிறது. இதனால்தான் கரைசலை நிறமற்ற நிலையில் வைத்திருக்க பொதுவாக மிகையான அஸ்கார்பேட் தேவைப்படுகிறது.

இந்த வினைமுறை ஒரே நேரடியான இரண்டு எலக்ட்ரான் படியாக இருக்க வேண்டியதில்லை. தனி உறுப்பு மற்றும் பகுதியளவு ஒடுக்கப்பட்ட இடைநிலைப் பொருட்களும் இதில் பங்கேற்கின்றன. கரைப்பான், அமிலத்தன்மை மற்றும் செறிவுக்கு ஏற்ப துல்லியமான வினைப்பாதை மாறுகிறது. இருப்பினும் இறுதி நிலை ஒன்றுதான். நீல நிற MB+, நிறமற்ற LMB-ஆக மாறுகிறது; இந்தச் செயல்முறையில் வைட்டமின் C செலவாகிறது.

குலுக்கும்போது நீல நிறம் ஏன் மீண்டும் வருகிறது

இந்தச் சோதனையின் வழக்கமான வகுப்பறைச் செயல்விளக்கத்தில் இரண்டாவது நிகழ்வும் உண்டு. நிறமற்ற குப்பியை அசைக்காமல் விட்டால் அது நிறமற்றதாகவே இருக்கும். அதைக் குலுக்கினால் நீல நிறம் திரும்பும். காத்திருந்தால் மீண்டும் நிறம் மறையும்.

நிறத்தை மீட்டெடுப்பது ஆக்சிஜன். கரைந்துள்ள O2, LMB-ஐ மீண்டும் MB+-ஆக ஆக்சிஜனேற்றுகிறது. எனவே குலுக்குவது சாயத்தைச் செயல்படுத்துவதில்லை. திரவத்தின் மேற்புற இடைவெளியில் உள்ள காற்றைத் திரவத்துடன் கலப்பதன் மூலம் கரைந்த ஆக்சிஜனை மீண்டும் நிரப்புகிறது; இது மீள்வினையைத் துரிதப்படுத்துகிறது. கூடுதல் அஸ்கார்பேட் இருக்கும் வரை, மீண்டும் உருவான MB+ மறுபடியும் ஒடுக்கப்படுகிறது. இதுவே பழக்கமான சுழற்சியை உருவாக்குகிறது: அசைக்காமல் விட்டால் நிறமற்றது, குலுக்கினால் நீலம், காத்திருந்தால் மீண்டும் நிறமற்றது. அஸ்கார்பேட் தீர்ந்துவிட்டதும், ஆக்சிஜன் நிரந்தரமாக மேலோங்குகிறது; கரைசல் நீலமாகவே இருக்கும்.

இதனால்தான் மெத்திலீன் நீலம்–வைட்டமின் C செயல்விளக்கத்தில் பாத்திரத்தின் வடிவமும் முக்கியமாகிறது. மேற்புறக் காற்று இடைவெளி குறைவாக உள்ள மூடிய கியூவெட், அகலமான பீக்கரைவிட நீண்ட நேரம் நிறமற்றதாக இருக்கும். தீவிரமாகக் காற்றூட்டுவது நிறமற்ற நிலையின் காலத்தைக் குறைக்கிறது. எனவே இந்தச் சோதனையைப் பற்றி அறிக்கை அளிப்பவர்கள் வினைப்பொருட்களின் அளவுகளை மட்டும் குறிப்பிடாமல், ஆக்சிஜன் நிலைமைகளையும் குறிப்பிட வேண்டும்.

கட்டுப்படுத்தப்பட்ட செயல்விளக்கமும் அதன் நிலைமைகளும்

இந்தக் கட்டுரையின் அட்டைப் படம் நோக்கமுள்ள ஒப்பீட்டைக் காட்டுகிறது: ஒரே ஒளியமைப்பில், நீல நிற MB+ கட்டுப்பாட்டு மாதிரிக்கு அருகில் அஸ்கார்பேட்டால் ஒடுக்கப்பட்ட LMB மாதிரி உள்ளது. முடிவை மீண்டும் பெறக்கூடியதாக மாற்ற, வினைவேகத்தை மாற்றும் ஒவ்வொரு மாறியையும் நிலையாக வைத்திருங்கள்:

இரண்டு குப்பிகளையும் நிர்ணயிக்கப்பட்ட நேரங்களில், எடுத்துக்காட்டாக 0, 1, 5 மற்றும் 15 நிமிடங்களில், புகைப்படம் எடுங்கள். பின்னர் குலுக்கி மீண்டும் புகைப்படம் எடுங்கள். நைட்ரஜன் செலுத்திக் காற்று அகற்றப்பட்ட குப்பி மிக நீண்ட நேரம் நிறமற்றதாக இருக்க வேண்டும். காற்றூட்டப்பட்ட குப்பி குலுக்கிய பிறகு விரைவாக மீண்டும் நீலமாக வேண்டும். குலுக்கியும் காற்றூட்டியும் ஒரு மாதிரி மீண்டும் நீலமாகவில்லை என்றால், எளிய ஒடுக்கத்திற்குப் பதிலாக மீளமுடியாத சிதைவு ஏற்பட்டிருக்கலாம் எனக் கருதுங்கள்.

கலவை வடிவமைப்பாளர்கள் இதே அணுகுமுறையைப் பெரிய அளவிலும் பயன்படுத்துகிறார்கள். ஒரு கலவையில் மெத்திலீன் நீலம் நடந்துகொள்ளும் விதம், முழுமையான ஆக்சிஜனேற்ற–ஒடுக்க மற்றும் கலவைச் சூழலைச் சார்ந்துள்ளது. நிலைத்தன்மைச் சோதனையில் நிறத்தைக் கவனிப்பதுடன், pH, கரைந்த ஆக்சிஜன், ஒளி வெளிப்பாட்டின் அளவு மற்றும் சுவடு உலோகங்களையும் பதிவு செய்ய வேண்டும்.

pH, ஒளி மற்றும் செறிவு வெவ்வேறு திசைகளில் செயல்படுகின்றன

அமிலமா அல்லது காரமா வினையை வேகப்படுத்துகிறது என்று தொடக்கநிலையினர் அடிக்கடி கேட்கிறார்கள். pH இந்தச் சுழற்சியின் இரண்டு வெவ்வேறு கட்டங்களில் செயல்படுகிறது என்பதே நேர்மையான பதில். அமிலத்தன்மையுள்ள நீர்க்கரைசல் நிலைமைகளில், புரோட்டான்கள் கிடைப்பது அஸ்கார்பேட்டால் MB+ ஒடுக்கப்படும் படியைத் துரிதப்படுத்தலாம். ஆனால் LMB தானே அமிலச் சூழலில் காற்றால் ஆக்சிஜனேற்றப்படுவதை மிகவும் எதிர்க்கிறது; pH அதிகரிக்கும்போது அது மிக வேகமாக மீண்டும் ஆக்சிஜனேற்றப்படுகிறது. எனவே அமிலத்தன்மையுள்ள மாதிரி விரைவாக நிறமிழந்து, பின்னர் நிறமற்றதாகவே இருக்கலாம். காரத்தன்மையுள்ள மாதிரியோ விரைவாக நிறமிழந்து மீண்டும் நீலமாகலாம். அந்தந்த நிலைமைகளில் இரு கவனிப்புகளுமே சரியானவை.

ஒளி ஒரு தனி வினைப்பாதையைச் சேர்க்கிறது. ஒளியால் கிளர்வூட்டப்பட்ட மெத்திலீன் நீலம், நீண்ட நேரம் நீடிக்கும் மும்மை நிலையை அடைகிறது; அந்த நிலையில் அஸ்கார்பேட் மற்றும் ஆக்சிஜனுடன் எலக்ட்ரான் பரிமாற்றத்தில் ஈடுபடுகிறது. அலைநீளம், ஆக்சிஜன் அளவு மற்றும் செறிவைப் பொறுத்து, இந்த ஒளிவேதியியல் நிறமிழப்பைத் துரிதப்படுத்தலாம், நிறத்தை மீண்டும் உருவாக்கலாம் அல்லது வினைத்திறனுள்ள ஆக்சிஜன் இனங்களை உண்டாக்கலாம். ஒளியூட்டலை ஒரு சோதனை மாறியாகக் கருதி, அதைப் பதிவு செய்யுங்கள்.

எந்தத் திசை மேலோங்குகிறது என்பதைச் செறிவு நிர்ணயிக்கிறது. அதிக அஸ்கார்பேட் இருந்தால் நிறம் வேகமாக மறையும்; குலுக்குதல்–நிறமிழத்தல் சுழற்சிகளும் அதிகமாகும். அதிக சாயத்திற்கு அதற்கேற்ற விகிதத்தில் அதிக ஒடுக்கச் சமானங்கள் தேவை. அதிக கரைந்த ஆக்சிஜன் நீல நிறத்தை ஆதரிக்கிறது. அதிக சாயச் செறிவுகளில் மேலும் ஒரு சிக்கல் தோன்றுகிறது. மெத்திலீன் நீலம் தன்னுடன் இணைந்து, மாறுபட்ட நிறமாலைகளைக் கொண்ட இரட்டையங்களையும் திரள்களையும் உருவாக்குகிறது. எனவே சாயத்தை இரட்டிப்பாக்குவது அதே நடத்தையை இரட்டிப்பாக்குவதில்லை.

வைட்டமின் C மெத்திலீன் நீலத்தைச் செயலிழக்கச் செய்கிறதா?

மெத்திலீன் நீலம் மற்றும் வைட்டமின் C பற்றிய பெரும்பாலான தேடல்களுக்குப் பின்னால் உள்ள கேள்வி இதுதான்; இதற்குத் துல்லியமான பதில் தேவை. இல்லை, நிறம் மறைவது செயலிழக்கச் செய்வதைக் குறிக்காது. நிறம் தரும் பகுதி தனது நிலையை மாற்றியுள்ளது; ஆனால் ஃபீனோதையசீன் மைய அமைப்பும் அதன் ஆக்சிஜனேற்ற–ஒடுக்கச் செயல்பாடும் கரைசலில் நீடிக்கின்றன. காற்றால் இந்த வினையை மீளச் செய்ய முடியும். ஒடுக்கப்பட்ட வடிவமும் வினைத்திறன் கொண்டதே: MB+-உடன் ஒப்பிடும்போது LMB மின்சுமையற்றதும் கொழுப்பை நாடும் தன்மையுடையதும் ஆகும். செல் ஆய்வுகளில் அது சவ்வுகளைக் கடந்து சென்ற பிறகு, உள்ளே மீண்டும் ஆக்சிஜனேற்றப்படுகிறது.

செல் ஆய்வு இலக்கியம் இதைத் தெளிவுபடுத்துகிறது. வளர்க்கப்பட்ட எண்டோதீலியல் செல்களில், குறைந்த micromolar செறிவிலுள்ள மெத்திலீன் நீலம், NADPH மற்றும் NADH-ஐ ஆக்சிஜனேற்றும் அதே நேரத்தில் பென்டோஸ் பாஸ்பேட் செயல்பாட்டைத் தூண்டுகிறது. சுமார் 5 micromolar-க்கு மேல், குளுக்கோஸ் ஆதரவு இல்லாதபோது செல்லுக்குள் ஆக்சிஜனேற்றிகள் இருப்பதைக் காட்டும் குறியீடுகளை அதிகரிக்கிறது. அஸ்கார்பேட் நிரப்பப்பட்ட செல்கள் சாயத்திற்கு வெளிப்படுத்தப்படும்போது, அந்த அஸ்கார்பேட்டை படிப்படியாக ஆக்சிஜனேற்றுகின்றன. மேலும், அஸ்கார்பேட் நிரப்புதல் ஆக்சிஜனேற்றி சமிக்ஞையை ஓரளவு மட்டுமே அடக்குகிறது என்று சாயத்தின் எண்டோதீலியல் ஆக்சிஜனேற்ற–ஒடுக்க ஆய்வு தெரிவிக்கிறது. வேறு வார்த்தைகளில் கூறினால், அஸ்கார்பேட் ஆக்சிஜனேற்ற–ஒடுக்கப் பரிமாற்றத்தில் பங்கேற்கிறது. அது சாயத்தின் செயல்பாட்டை நிறுத்துவதில்லை.

ஒளி இந்த நிலையை மேலும் தெளிவாக்குகிறது. ஒளியூட்டும்போது, மெத்திலீன் நீலம், அஸ்கார்பேட் மற்றும் ஆக்சிஜன் கலவைகள் ஆக்சிஜனைச் செலவழித்து, ஹைட்ரஜன் பெராக்சைடைச் சேர்க்கின்றன. வினையூக்கியாகச் செயல்படும் இரும்பு இருக்கும்போது, ஃபென்டன் வேதியியல் மூலம் ஹைட்ராக்சில் தனி உறுப்பை உருவாக்குகின்றன. இது ஸ்பின் டிராப்பிங் மற்றும் ஆக்சிஜன் உட்கொள்ளல் சோதனைகள் மூலம் காட்டப்பட்டுள்ளது. ஹைட்ராக்சில் தனி உறுப்புகள் உயிர்மூலக்கூறுகளை மீளமுடியாத வகையில் சேதப்படுத்தவும், சாயத்தையே சிதைக்கவும் முடியும். எனவே ஒளி மற்றும் இரும்பு மாசுபாட்டின் கீழ் நிரந்தரமாக நிறமிழந்த மாதிரி, பக்கவினைகள் இல்லாத ஒடுக்கத்தைக் காட்டுவதில்லை. அது பக்கவினை வேதியியலால் ஏற்பட்ட அழிவைக் காட்டக்கூடும்.

நிறமற்ற கரைசல் எதை நிரூபிப்பதில்லை

பொதுவான மூன்று முடிவுகள் சான்றுகள் ஆதரிப்பதைத் தாண்டிச் செல்கின்றன. ஆய்வகக் குறிப்புகள், அடையாளச் சீட்டுகள் மற்றும் கற்பித்தல் படவில்லைகளில் அவற்றைத் தவிர்க்க வேண்டும்.

முதலாவதாக, நிறமற்றது என்பதால் தீங்கற்றது என்று பொருளல்ல. LMB, ஆக்சிஜன் மற்றும் சுவடு உலோகங்கள் சேர்ந்தால், குறிப்பாக ஒளியின் கீழ், பெராக்சைடு மற்றும் தனி உறுப்பு வினைப்பாதைகளை ஊக்குவிக்கலாம். தீங்கற்ற தன்மையை உறுதிப்படுத்த நச்சியல் ஆய்வு தேவை; நிற அளவீடு அல்ல.

இரண்டாவதாக, நிறமற்றது என்பதால் மாசு நீக்கப்பட்டது என்று பொருளல்ல. சாயமும் அதன் ஆக்சிஜனேற்ற–ஒடுக்க இணைப் பொருட்களும் இன்னும் உள்ளன. கசிவுகள், கழிவுநீரோட்டங்கள் மற்றும் சாயம் படிந்த பொருட்களில் அஸ்கார்பேட்டைச் சேர்ப்பதால் அவற்றின் மாசு நீங்குவதில்லை. பகுப்பாய்வு மூலம் உறுதிப்படுத்துவது அவசியம்; எச்சம் மற்றும் மாசுநீக்கச் சோதனை நடைமுறைகளில் இந்தப் பொருள் விவாதிக்கப்படுகிறது.

மூன்றாவதாக, நிறமற்ற நிலை ஒரு பயனுள்ள ஒருங்கிணைந்த பயன்பாட்டு முறையை வரையறுப்பதில்லை. சோதனைக் குழாயில் நடைபெறும் வினை, மனிதர்களில் உறிஞ்சுதல், திசுக்களில் பரவல், அளவு நிர்ணயம் அல்லது இடைவினைப் பாதுகாப்பு குறித்து எதையும் கூறுவதில்லை. உடல்நல நோக்கத்திற்காக இந்த இரண்டு பொருட்களையும் சேர்த்துப் பயன்படுத்த எண்ணுபவர்கள், ஒரு குப்பியில் நடந்ததை வைத்து முடிவெடுக்காமல், முதலில் இடைவினை மற்றும் பாதுகாப்பு ஆய்வு இலக்கியங்களைப் படித்து, தகுதிவாய்ந்த ஆதாரங்களை அணுக வேண்டும்.

சரியான புரிதல் குறுகிய வரம்புடையது; ஆனால் அதிக பயனுள்ளது. மெத்திலீன் நீலமும் அஸ்கார்பேட்டும் சேர்ந்த அமைப்பு, ஆக்சிஜனேற்ற–ஒடுக்கச் சுழற்சியின் ஒரு எளிய மாதிரி: வைட்டமின் C எலக்ட்ரான்களை வழங்குகிறது, சாயம் நிறமற்றதாகிறது, ஆக்சிஜன் அந்த எலக்ட்ரான்களை மீண்டும் எடுத்துக்கொள்கிறது, நிறம் திரும்புகிறது. ஒளி, pH, செறிவு மற்றும் இரும்பு ஆகியவை வேகத்தையும் துணை விளைபொருட்களையும் நிர்ணயிக்கின்றன. இந்தக் கருத்து தெளிவானதும், செயல்விளக்கம் ஒரு வித்தையாக இருப்பதை நிறுத்தி, காரணங்களைக் கண்டறியும் கருவியாக மாறுகிறது. உங்கள் மாதிரி வேறுவிதமாக நடந்துகொண்டால், சாயத்தைச் சந்தேகிப்பதற்கு முன் ஆக்சிஜன் கிடைக்கும் நிலை, ஒளி வெளிப்பாட்டின் அளவு, pH மற்றும் உலோக மாசுபாட்டைச் சரிபாருங்கள்.