Makala
Metilen gögi we C witamini: ergin näme üçin reňksizleşip bilýär
Siz gök reňkli metilen gögi ergini guýlan stakana C witamininiň bir tabletýasyny goşýarsyňyz, garyşdyrýarsyňyz we gök reňkiň soluşyny synlaýarsyňyz. Bir minutdan soň suwuklyk adaty suw ýaly görünýär. Şonda C witamini boýagy ýok etdi ýa-da zyýansyzlandyrdy diýen netijä gelmek aňsat.
Bu düşünje nädogry, bu ýalňyşlygyň bolsa ähmiýeti bar. Siziň synlaýan zadyňyz ýok edilme däl-de, okislenme ýagdaýynyň yzyna öwrülýän üýtgemesidir. Boýag henizem erginde bar. Degişli şertlerde onuň reňki gaýtadan peýda bolýar.
Boýagyň iki ýagdaýy
Metilen gögüniň gowy öwrenilen iki ýagdaýy bar. Adatça MB+ diýlip ýazylýan okislenen görnüşinde 664 nm töwereginde ýagtylygy güýçli siňdirýän giň konýugirlenen halka ulgamy bolýar. Hut şol siňdiriliş gök reňki döredýär. Gaýtarylan görnüşi bolan leýkometilen gögi (LMB) görünýän spektrdäki şol güýçli siňdiriş zolagyny ýitirýär, şonuň üçin suwuklandyrylan ergin reňksiz görünýär.
Boýagy gaýtadan zarýad berip bolýan kiçijik elektron ammary hökmünde göz öňüne getiriň. Oňa elektronlar we bir proton berilende, ol reňksizleşýär. Şol elektronlar aýrylanda bolsa reňki dikeldilýär:
MB+ + H+ + 2e- to LMB (colorless)
C witamini şol zarýady üpjün edýär. Askorbat dehidroaskorbata çenli okislenip, iki gaýtaryjy ekwiwalenti berýär. Şonuň üçin ideallaşdyrylan hasaplamada askorbatyň bir moly takmynan bir mol MB+-y gaýtarýar. Hakyky laboratoriýa erginlerinde bu hasap has çylşyrymly bolýar, sebäbi erän kislorod şol bir elektronlar üçin bäsleşýär. Şol sebäpli ergini reňksiz saklamak üçin adatça askorbatyň artykmaç mukdary gerek bolýar.
Mehanizm hökmany suratda iki elektronyň bir gezekde geçirilýän ýeke-täk tapgyryndan ybarat däldir. Oňa radikal we bölekleýin gaýtarylan aralyk birleşmeler gatnaşýar, takyk ýol bolsa eredijä, turşulyga we konsentrasiýa görä üýtgeýär. Emma ahyrky netije birmeňzeşdir. Gök reňkli MB+ reňksiz LMB-ä öwrülýär we bu hadysada C witamini sarp edilýär.
Çaýkamak näme üçin gök reňki yzyna getirýär
Bu tejribäniň synpda görkezilýän nusgawy görnüşiniň ikinji tapgyry hem bar. Reňksiz ergini bolan kiçijik çüýşäni gymyldatman goýsaňyz, ol reňksizligine galýar. Ony çaýkasaňyz, gök reňk gaýdyp gelýär. Garaşsaňyz, ýene solýar.
Reňki dikeldýän zat kisloroddyr. Erän O2 LMB-ni MB+ görnüşine tarap yzyna okisleýär, şonuň üçin çaýkamak boýagy işjeňleşdirmeýär. Ol erginiň üstündäki howany suwuklyga garyşdyryp, erän kislorodyň mukdaryny artdyrýar we şeýlelikde ters reaksiýany çaltlaşdyrýar. Artykmaç askorbat galýança, gaýtadan emele gelen MB+ ýene gaýtarylýar. Bu tanyş aýlawy döredýär: dynçlykda reňksiz bolýar, çaýkalanda gögerýär, garaşylanda bolsa ýene reňksizleşýär. Askorbat gutarandan soň, kislorodyň täsiri agdyklyk edýär we ergin gök reňkde galýar.
Metilen gögi bilen C witamininiň görkezme tejribesiniň gabyň geometrik görnüşine duýgur bolmagynyň sebäbi hem şudur. Üstünde az howa boşlugy bolan, gapagy ýapyk kýuwetadaky ergin giň stakandakydan has uzak wagt reňksiz galýar. Güýçli howalandyrmak reňksiz tapgyry gysgaldýar. Şonuň üçin tejribe barada hasabat berýän adam diňe reagentleriň mukdaryny däl, kislorod bilen bagly şertleri hem görkezmelidir.
Gözegçilikli görkezme tejribesi we onuň şertleri
Bu makalanyň baş suraty göz öňünde tutulan deňeşdirmäni görkezýär: birmeňzeş ýagtylandyryş şertlerinde gök reňkli MB+ gözegçilik nusgasynyň ýanynda askorbat bilen gaýtarylan LMB nusgasy ýerleşýär. Netijäni gaýtalap almak üçin tizligi üýtgedýän her bir üýtgeýjini hemişelik saklaň:
| Üýtgeýji | Maslahat berilýän şert | Näme üçin ähmiýetli |
|---|---|---|
| Metilen gögi | Fosfat buferinde 10-dan 90 mikromolýara çenli, pH 7 | Çap edilen redoks barlaglarynda ulanylan konsentrasiýalara laýyk gelýär we optiki siňdirilişi ölçeg çäginde saklaýar |
| Askorbat | Täze taýýarlanan 1 mM natriý askorbaty | Reňksizleşmegiň doly tamamlanmagy üçin artykmaç gaýtaryjy ekwiwalentleri üpjün edýär |
| Bufer we pH | 50 mM fosfat, pH 7.0, otag temperaturasy | Askorbatyň haýsy himiki görnüşlerde bolýandygyny we LMB-niň durnuklylygyny kesgitleýär |
| Ýagtylyk | Gowşak daşky ýagtylyk, täsir wagtyny belläň | Güýçli ýagtylyk fotoredoks we peroksid ýollaryny goşýar |
| Kislorod | Bir çüýşedäki ergin howa bilen doýgunlaşdyrylan, beýlekisine azot geçirilip kislorod aýrylan | Diňe redoks aýlawynyň täsirini gaýtadan okislenmeden tapawutlandyrýar |
| Metallar | Analitik arassalykly reagentler we goşmaça helatlaýjy maddaly bir gözegçilik nusgasy | Demriň yz mukdarlary Fenton himiýasyna ýol açýar (aşakda serediň) |
Iki çüýşäni hem öňünden bellenen wagtlarda, mysal üçin 0, 1, 5 we 15 minutda surata düşüriň, soňra çaýkap, ýene surata düşüriň. Azot geçirilip kislorody aýrylan çüýşedäki ergin iň uzak wagt reňksiz galmalydyr. Howalandyrmak geçirilen çüýşedäki ergin çaýkalandan soň has çalt gök reňke dolanmalydyr. Nusga çaýkalanda we howalandyrylanda-da hiç wagt gaýtadan gögermeýän bolsa, ýönekeý gaýtarylma däl-de, yzyna öwrülmeýän dargama bolandygyny güman ediň.
Garyndylary taýýarlaýan hünärmenler şol bir ýörelgäni has uly möçberde ulanýarlar. Metilen gögüniň garyndydaky häsiýeti tutuş redoks gurşawyna we garyndynyň düzümine baglydyr. Durnuklylyk synaglarynda reňk baradaky gözegçilik bilen birlikde pH, erän kislorod, ýagtylyk täsiriniň mukdary we yz mukdardaky metallar hem ýazga alynmalydyr.
pH, ýagtylyk we konsentrasiýa dürli ugurlara täsir edýär
Täze öwrenýänler köplenç reaksiýany turşulygyňmy ýa-da aşgarlygyňmy çaltlaşdyrýandygyny soraýarlar. Takyk jogap şudur: pH aýlawyň iki dürli tapgyryna täsir edýär. Turşy suwly şertlerde protonlaryň elýeterliligi askorbatyň MB+-y gaýtarmak tapgyryny çaltlaşdyryp biler. Emma LMB-niň özi turşy gurşawda howa bilen okislenmä has durnuklydyr we pH ýokarlandygyça has çalt gaýtadan okislenýär. Şonuň üçin turşy nusga çalt reňksizleşip, soňra reňksizligine galyp biler, aşgar nusga bolsa çalt reňksizleşip, ýene gögerip biler. Iki gözegçilik hem öz şertlerinde dogrudyr.
Ýagtylyk aýratyn bir ýol goşýar. Ýagtylyk bilen oýandyrylan metilen gögi uzak ömürli triplet ýagdaýa geçýär we bu ýagdaýda askorbat hem-de kislorod bilen elektron geçirilişine gatnaşýar. Şol fotohimiýa tolkun uzynlygyna, kislorodyň derejesine we konsentrasiýa baglylykda reňksizleşmegi çaltlaşdyryp, reňki dikeldip ýa-da kislorodyň reaktiw görnüşlerini emele getirip biler. Ýagtylandyrmagy tejribäniň bir üýtgeýjisi hökmünde kabul ediň we ýazga alyň.
Konsentrasiýa haýsy ugruň agdyklyk etjekdigini kesgitleýär. Askorbatyň köpelmegi has çalt reňksizleşmegi we has köp çaýkamak–solmak aýlawyny aňladýar. Boýagyň köpelmegi şoňa proporsional derejede has köp gaýtaryjy ekwiwalenti talap edýär. Erän kislorodyň köpelmegi gök reňki goldaýar. Boýagyň ýokary konsentrasiýalarynda goşmaça çylşyrymlylyk ýüze çykýar: metilen gögi öz-özi bilen birleşip, spektrleri üýtgän dimerleri we agregatlary emele getirýär. Şonuň üçin boýagyň mukdaryny iki esse artdyrmak indi öňki häsiýeti iki esse güýçlendirmeýär.
C witamini metilen gögüni zyýansyzlandyrýarmy?
Metilen gögi we C witamini baradaky gözlegleriň köpüsiniň aňyrsynda şu sorag durýar, oňa takyk jogap gerek. Ýok, reňkiň ýitmegi zyýansyzlandyrma däldir. Hromoforyň ýagdaýy üýtgedi, emma fenotiazin özeni we onuň redoks işjeňligi erginde galýar. Reaksiýa howanyň täsiri bilen yzyna öwrülýär, gaýtarylan görnüşiň özi hem reaktiwdir: LMB MB+ bilen deňeşdirilende zarýadsyz we lipofildir. Öýjük barlaglarynda ol membranalardan geçýär we soňra öýjügiň içinde gaýtadan okislenýär.
Öýjükler baradaky ylmy edebiýat muny anyk görkezýär. Ösdürilip ýetişdirilen endotelial öýjüklerde pes mikromolýar konsentrasiýadaky metilen gögi NADPH we NADH-ni okislemek bilen birlikde pentoza-fosfat ýolunyň işjeňligini höweslendirýär. Glýukoza bilen üpjünçilik ýok wagty bolsa takmynan 5 mikromolýardan ýokary konsentrasiýalarda öýjük içindäki oksidant görkezijilerini ýokarlandyrýar. Askorbat bilen baýlaşdyrylan öýjükler boýagyň täsirine sezewar edilende şol askorbaty kem-kemden okisleýärler. Askorbat bilen baýlaşdyrmak oksidant signalyny diňe bölekleýin peseldýär; bu boýagyň endotelial öýjüklerdäki redoks täsirini öwrenen barlagda habar berildi. Başgaça aýdylanda, askorbat redoks geçişlerine gatnaşýar. Ol boýagyň işjeňligini öçürmeýär.
Ýagtylyk bu ýagdaýy has aýdyň görkezýär. Ýagtylandyrylanda metilen gögüniň, askorbatyň we kislorodyň garyndylary kislorody sarp edýär, wodorod peroksidini toplaýar we katalitik täsir edýän demir bar bolsa, Fenton himiýasy arkaly gidroksil radikalyny emele getirýär. Bu spin tutmak we kislorodyň sarp edilişini ölçemek tejribelerinde görkezildi. Gidroksil radikallary biomolekulalara yzyna öwrülmeýän zeper ýetirip, boýagyň özüni hem dargadyp biler. Şonuň üçin ýagtylygyň we demir hapalanmasynyň täsirinde hemişelik reňksizleşen nusga diňe gaýtarylma hadysasyny görkezmeýär. Ol gapdal himiki reaksiýalar arkaly ýok edilmäni görkezýän bolup biler.
Reňksiz ergin nämäni subut etmeýär
Giňden ýaýran üç netije subutnamalaryň çäginden çykýar we olardan laboratoriýa ýazgylarynda, etiketkalarda hem-de okuw slaýdlarynda gaça durulmalydyr.
Birinjiden, reňksiz diýmek zyýansyz diýmek däldir. LMB, kislorod we yz mukdardaky metallar bilelikde, aýratyn-da ýagtylygyň täsirinde, peroksid we radikal ýollaryny goldap biler. Zyýansyzlygy kesgitlemek üçin kolorimetriýa däl-de, toksikologiýa gerek.
Ikinjiden, reňksiz diýmek hapalanmadan arassalanan diýmek däldir. Boýag we onuň redoks hyzmatdaşlary henizem bar. Dökülen erginler, akyndy suwlar we reňklenen materiallar askorbat goşmak bilen hapalanmadan arassalanmaýar. Muny analitik usullar bilen tassyklamak gerek; bu mesele galyndylary we hapalanmadan arassalamagy barlamak tejribesinde öwrenilýär.
Üçünjiden, reňksiz bolmagy maddalary bilelikde ulanmagyň peýdaly düzgünini kesgitlemeýär. Synag turbajygyndaky reaksiýa adamlarda siňdiriliş, dokumalara paýlanyş, doza kesgitlemek ýa-da özara täsiriň howpsuzlygy barada hiç zat aýtmaýar. Saglyk maksady bilen bu iki maddany birleşdirmek isleýän adam kiçijik çüýşedäki tejribeden netije çykarmagyň ýerine, ilki özara täsir we howpsuzlyk baradaky ylmy edebiýaty okamalydyr we ygtybarly hünär çeşmelerine ýüz tutmalydyr.
Dogry düşündiriş has çäkli, ýöne has peýdalydyr. Metilen gögi bilen askorbat redoks aýlawynyň ykjam modelidir: C witamini elektronlary berýär, boýag reňksizleşýär, kislorod elektronlary yzyna alýar, reňk gaýdyp gelýär, ýagtylyk, pH, konsentrasiýa we demir bolsa tizligi hem-de gapdal önümleri kesgitleýär. Bu düşünje aýdyň bolansoň, görkezme tejribesi bir täsinlik bolmagyny bes edip, şertleri anyklaýan synaga öwrülýär. Nusgaňyz başgaça hereket edýän bolsa, boýaga şübhelenmezden öň kislorodyň elýeterliligini, ýagtylyk täsiriniň mukdaryny, pH-ny we metal hapalanmasyny barlaň.