Metilen gögi we leýkometilen gögi: bir redoks jübüti, iki reňk

Bir talyp kolba gök boýagyň birnäçe damjasyny goşýar, ony aýlap garyşdyrýar we reňkiň ýitişine syn edýär. Ol kolbany çaýkaýar, gök reňk bolsa gaýdyp gelýär. Bu iki ýagdaýyň arasynda elektronlardan we howa bilen galtaşmakdan başga hiç zat goşulmady ýa-da aýrylmady. Şol kolba bu makalanyň tutuş mowzugyny özünde jemleýär: metilen gögi we onuň gaýtarylan ýoldaşy leýkometilen gögi, reňkiň görkeziji bolup hyzmat edýän öwrülişikli redoks jübütinde biri-birine öwrülýär.

Ilki amaly manysy barada aýdalyň. Bu ýerde reňkiň üýtgemegi goşmaça täsir däl. Ol analitiki signaldyr. Metilen gögi bilen garyndy taýýarlaýan, titrleýän ýa-da sapak berýän her bir adam ýarym reaksiýany ýatdan ýazmagy, ony çepe ýa-da saga süýşürýän şertleri aýtmagy we netijäni bulaşdyrýan garyndylary atlandyrmagy başarmalydyr.

Jübüt bir deňlemede

Oksidlenen metilen gögi metiltioniniý kationydyr: merkezi halkasynda kükürt we azot, her ujunda bolsa dimetilamino topary bolan tekiz fenotiazin gurluşy; ol hlorid duzy görnüşinde üpjün edilýär. PubChem ony metiltioniniý hloridi, C.I. Basic Blue 9 hökmünde bellige alýar. Suwda monomer 664 nm töwereginde ýagtylygy siňdirýär; gözüň görýän gök reňki şundan döreýär.

Gaýtarylan leýkometilen gögi (LMB) şol bir esasy gurluşa eýedir, ýöne merkezi halkanyň azoty protonlaşandyr we hromofor bozulandyr. Bitarap pH-a golaý şertlerde ol zarýadsyz we diýen ýaly reňksiz bolýar; görünýän ýagtylygy örän ujypsyz siňdirýär, 258 nm töwereginde bolsa güýçli ultramelewşe siňdirme zolagy bar (leýkometilen gögi üçin PubChem ýazgysy, CAS 613-11-6). Ýarym reaksiýadaky protonlaryň sany pH-a baglydyr, sebäbi gaýtarylan görnüş kislotaly şertlerde protonlaşýar (takmynan pKa bahalary 4.5 we 5.8 töwereginde). Amaly aralygy üç düzgün öz içine alýar:

MB(+) + 2 e(-) + H(+) <=> LMB, gök <=> reňksiz (bitarap pH-a golaý, 1 proton)

MB(+) + 2 e(-) + 2 H(+) <=> LMBH(+), gök <=> reňksiz (aram kislotaly, 2 proton)

MB(+) + 2 e(-) + 3 H(+) <=> iki gezek protonlaşan leýko görnüş (güýçli kislotaly, 3 proton)

Bu üç ýazuwyň hemmesi dürli protonlaşma ýagdaýlarynda şol bir jübüti beýan edýär; tiazin boýaglarynyň redoks häsiýetleri baradaky edebiýat bu meselä ulgamlaýyn çemeleşýär. pH-a baglylyk Ox + mH(+) + 2e(-) <=> Red üçin Nernst deňlemesine eýerýär we m = 1, 2 ýa-da 3 bolanda, pH-yň her bir birligine takmynan 29.6, 59.2 ýa-da 88.7 mV eňňit berýär. pH-yň her bir birligine 28, 58 we 87 mV töwereginde ölçenen eňňitler bu düşündirişi tassyklaýar, şonuň üçin pH görkezilmän berlen potensialyň manysy ýok.

Deňleme garyndy taýýarlaýana näme aýdýar

Stehiometriýadan üç netije gelip çykýar. Birinjiden, her molekula iki elektronyň düşmegi metilen gögüniň jemleýji reaksiýasynda bir elektron geçiriji däl-de, iki elektronly indikator we mediator bolandygyny aňladýar. Ikinjiden, protonlar hem gatnaşýar, şonuň üçin formal potensial ýokarda beýan edilişi ýaly pH bilen üýtgeýär. Üçünjiden, pH 7-de formal potensial standart wodorod elektrodyna görä +0.011 V töweregindedir (pH 0-da takmynan +0.53 V); bu bolsa jübüti gowşak oksidleýjileriň hataryna goşýar: NAD(P)H ýa-da askorbat ýaly gowy donorlardan elektron almaga ýeterlik derejede güýçli, olary erän kisloroda ýa-da üç walentli demir merkezlerine bermäge bolsa ýeterlik derejede gowşak. Hut şu aralyk ýagdaý boýagyň bir uçda saklanyp galman, aýlawly öwrülmegine mümkinçilik berýär.

Konsentrasiýa ýene bir çylşyrymlylyk goşýar. Suwda takmynan ýüz mikromolýardan ýokary konsentrasiýada, pH 7-de 170–250 uM töwereginde habar berlen monomer–dimer dissosiasiýa hemişeligine laýyklykda, oksidlenen kationlar biri-biriniň üstüne ýerleşip dimerleri we has uly agregatlary emele getirýär; olaryň siňdirme zolagy 610–615 nm töweregine süýşýär. Şonuň üçin garaşylýan maksimumdan süýşen spektr garyndyny däl-de, agregasiýany aňladyp biler. Ilki suwuklandyryň, soň baha beriň.

Her ugry kesgitleýän şertler

Aşakdaky tablisa laboratoriýa işi üçin gollanmadyr. Gaýtarylma üçin elektron donory gerek; gaýtadan oksidlenme üçin elektron akseptory gerek, adatça howa ýeterlik bolýar.

Her setir şol bir deňlemä eýerýär. Diňe hereketlendiriji güýç üýtgeýär. Jübütiň öwrülişiklidigi hut şu manydadyr: ýol şol bir, ýöne garşylykly şertlerde garşylykly ugurlarda geçilýär.

Gök çüýşäniň düşündirişi

Bu görkezmäniň mehanizmini aýdyň beýan etmek gerek, sebäbi ol jübütiň kiçi nusgasydyr. Aşgar glýukoza ergininde esas glýukozanyň enollaşmagyny güýçlendirýär, emele gelen enediolat bolsa metilen gögüni leýkometilen gögüne gaýtarýar, şonuň üçin kolbadaky ergin reňksiz bolýar. Çaýkamak kolbanyň ýokarky gaz boşlugyndaky kislorody ergine geçirýär, kislorod leýko görnüşini täzeden oksidleýär we gök reňk gaýdyp gelýär. Hereketsiz goýlanda üstki reaksiýa zolagynyň golaýyndaky erän kislorod azalýar we glýukoza ýene üstün çykýar. Glýukoza sarp edilip gutarýança aýlaw gaýtalanýar; her gezek çaýkamak Nernst deňlemesiniň göze görünýän görkezmesidir: oksidleýjiniň aktiwligini ýokarlandyryň, deňagramlylyk gök görnüşe tarap süýşer.

Aradaky radikal

Jemleýji reaksiýada iki elektron geçýär, ýöne elementar ädimlerde olar bir-birden geçýär. Gök kation bilen reňksiz leýko görnüşiniň arasynda ýarymhinon radikalynyň aralyk görnüşi bar; ol köplenç ýygnanmagyň ýerine disproporsionirlenip, ýene şol jübüti emele getirýär. Onuň pH 7-de minus 0.23 V töweregindäki bir elektronly potensialy jemleýji iki elektronly orta potensialdan ep-esli pesdir, şonuň üçin radikal durnukly ýagdaýda az mukdarda galýar. Bu iki sebäbe görä möhümdir. Ýagtylandyrylanda boýag radikal ýollary açýan oýandyrylan ýagdaýlara geçýär; şonuň üçin metilen gögi erginleri ýagtylyga duýgurdyr we fotohimiýa islendik durnuklylyk barlagynyň düzgünnamasynda göz öňünde tutulmalydyr. Şeýle hem ýokary konsentrasiýada oksidlenen görnüş dimerleşýär; bu esasy jübüti üýtgetmezden spektri we syn edilýän kinetikany üýtgedýär. Bu iki ýagdaýyň hiç biri öwrülişikligi bozmaýar. Olaryň ikisi-de başgaça seredilende yzyna gaýdyp bolmaýan ýaly görünýän hadysalary düşündirýär.

Metil toparlary aýrylan meňzeş birleşmeler şkalany süýşürýär

Iki dimetilamino şahasyndan metil toparlary aýrylanda, jübüt häsiýetleri üýtgän görnüşde saklanýar. Her demetilleşme bilen siňdirme maksimumy yzygiderli gök tarapa süýşýär: metilen gögi 664 nm töwereginde, Azure B 654 töwereginde, Azure A 630 töwereginde, Azure C 615 töwereginde we tionin 600 nm töwereginde. Bir metil topary kem bolan Azure B iň ýakyn meňzeş birleşmedir: ol metilen gögüniň esasy metabolitleriniň biri we metilen gögi materialynda resminamalaşdyrylan garyndydyr. Azure A we Azure C şol bir redoks-aktiw esasy gurluş bilen hatary dowam etdirýär. Iki amino toparyndan hem metil toparlary doly aýrylan tionin hataryň ahyrynda ýerleşýär; onuň pH 7-de formal potensialy +0.06 V töwereginde, metilen gögüniňki bolsa +0.011 V, şonuň üçin tionin ep-esli aňsat gaýtarylýar. Bu hatardaky redoks potensiallary gurşawa we elektroda baglydyr, şonuň üçin bahalary diňe birmeňzeş şertler toplumynyň çäginde deňeşdiriň. Şonuň üçin garyndylaryň düzümini kesgitlemek diňe arassalygy barlamak däl-de, redoks meselesidir. Azure B-niň birnäçe göterim bolmagy çüýşede başga bir redoks jübütiniň birnäçe göterim bardygyny aňladýar; garyndy we metabolit hökmünde Azure B makalasy bu paýyň nähili gözegçilikde saklanýandygyny düşündirýär.

Biologiýa nirede goşulýar

Gyzyl gan öýjüginiň içinde NADPH metilen gögüni leýkometilen gögüne gaýtarýar, leýko görnüşi bolsa elektronlary gemdäki üç walentli demre geçirip, gemoglobiniň iki walentli demir ýagdaýyny dikeldýär. Elektronyň şu ýeke-täk geçirilmegi gazanylan metgemoglobinemiýada metilen gögüniň ulanylmagynyň himiki esasydyr. Şol geçirilişden soňky ähli zat — energiýa çalşygy, mitohondriýalardaky elektron akymy we islendik biologik netije — mitohondrial elektron geçirilişi mowzugyna degişlidir we bilkastlaýyn şol ýerde goýulýar.

Diňe reňki däl, jübüti satyn alyň

Redoks boýagynyň hili onuň spesifikasiýasyna baglydyr. Ýokary arassalyk möhümdir, sebäbi USP talaplaryna laýyk gelmeýän metilen gögi adatça dokma senagatyna niýetlenendir; onuň düzüminde redoks ölçeglerini üýtgedýän we ahyrky nokatlary bulaşdyrýan Azure B, agyr metallar ýa-da galyndy eredijiler bolup biler, emma hiç bir boýama düzgünnamasy olary barlamaýar. USP talaplaryna laýyklygy öňe sürýän satyjylaryň köpüsi diňe agyr metallary barlap, işi tamamlanan hasaplaýar. Doly laýyklyk maddanyň şahsyýetini, mukdar taýdan kesgitlenmegini, organiki garyndylary, galyndy eredijileri, element garyndylaryny, ýakylandan soňky galyndyny, mikrobiologik çäkleri we bakterial endotoksinleri öz içine alýar; farmasewtik derejeli metilen gögüni nädip saýlamaly makalasy bu resminamalary okamagyň ýoluny düşündirýär. Blupreme metilen gögüniň farmasewtik öndürijisi bilen işleýär, USP spesifikasiýasynyň ähli talaplaryny barlaýar we doly COA-ny çap edýär. Reňk ölçeg bolanda, şol resminamalar ölçeg guralynyň bir bölegidir.