Metilen ko‘ki va C vitamini: eritma nega rangsizlanishi mumkin

Bir stakan ko‘k rangli metilen ko‘ki eritmasiga C vitamini tabletkasini qo‘shasiz, aralashtirasiz va ko‘k rang yo‘qolishini kuzatasiz. Bir daqiqadan so‘ng suyuqlik oddiy suvga o‘xshab qoladi. Shunda C vitamini bo‘yoqni parchalagan yoki neytrallagan, degan xulosaga kelish oson.

Bunday tasavvur noto‘g‘ri va bu xatoning ahamiyati bor. Siz parchalanishni emas, oksidlanish holatining qaytar o‘zgarishini kuzatyapsiz. Bo‘yoq hali ham eritmada mavjud. Tegishli sharoitlarda uning rangi qaytadi.

Bo‘yoqning ikki holati

Metilen ko‘kining yaxshi o‘rganilgan ikki holati bor. Odatda MB+ deb yoziladigan oksidlangan shakli kengaygan konjugatsiyalangan halqalar tizimiga ega bo‘lib, 664 nm atrofidagi yorug‘likni kuchli yutadi. Aynan shu yutilish ko‘k rangni hosil qiladi. Qaytarilgan shakli — leykometilen ko‘ki (LMB) — ko‘rinadigan spektrdagi shu kuchli yutilish tasmasini yo‘qotgan, shuning uchun uning suyultirilgan eritmasi rangsiz ko‘rinadi.

Bo‘yoqni qayta zaryadlanadigan kichik elektron ombori deb tasavvur qiling. Uni elektronlar va proton bilan zaryadlash rangsizlantiradi. Elektronlarni olib qo‘yish esa rangni qaytaradi:

MB+ + H+ + 2e- to LMB (colorless)

C vitamini bu zaryadni yetkazib beradi. Askorbat degidroaskorbatga aylanish tomon oksidlanib, ikkita qaytaruvchi ekvivalent beradi. Shuning uchun ideallashtirilgan hisobda bir mol askorbat taxminan bir mol MB+ ni qaytaradi. Haqiqiy laboratoriya eritmalarida hisob murakkabroq: erigan kislorod ham ayni elektronlar uchun raqobatlashadi. Shu sababli eritmani rangsiz holda saqlash uchun odatda ortiqcha askorbat kerak bo‘ladi.

Mexanizm bitta sof ikki elektronli bosqichdan iborat bo‘lishi shart emas. Unda radikal va qisman qaytarilgan oraliq mahsulotlar qatnashadi, aniq yo‘l esa erituvchi, kislotalilik va konsentratsiyaga qarab o‘zgaradi. Biroq yakuniy natija bir xil: ko‘k rangli MB+ rangsiz LMB ga aylanadi va bu jarayonda C vitamini sarflanadi.

Chayqatish nega ko‘k rangni qaytaradi

Bu tajribaning darslarda ko‘rsatiladigan klassik ko‘rinishida ikkinchi bosqich ham bor. Rangsiz flakonni tinch qo‘ysangiz, u rangsiz qoladi. Chayqatsangiz, ko‘k rang qaytadi. Kutsangiz, yana rangsizlanadi.

Rangni qaytaruvchi omil — kislorod. Erigan O2 LMB ni yana MB+ ga tomon oksidlaydi, demak, chayqatish bo‘yoqni faollashtirmaydi. U flakondagi suyuqlik ustida joylashgan havoni suyuqlikka aralashtirib, erigan kislorod miqdorini to‘ldiradi va teskari reaksiyani tezlashtiradi. Ortiqcha askorbat bor ekan, qayta hosil bo‘lgan MB+ yana qaytariladi. Natijada tanish sikl yuz beradi: tinch holatda rangsiz, chayqatilganda ko‘k, kutilganda esa yana rangsiz. Askorbat tugagach, kislorod uzil-kesil ustun keladi va eritma ko‘k bo‘lib qoladi.

Shu sababli metilen ko‘ki va C vitamini namoyish tajribasi idish shakliga sezgir. Suyuqlik ustidagi bo‘shlig‘i kichik bo‘lgan yopiq kyuvetadagi eritma keng laboratoriya stakanidagiga qaraganda uzoqroq rangsiz qoladi. Kuchli aeratsiya rangsiz bosqichni qisqartiradi. Shuning uchun tajriba haqida hisobot berishda faqat reagent miqdorlari emas, kislorod sharoitlari ham ko‘rsatilishi kerak.

Nazoratli namoyish tajribasi va uning sharoitlari

Ushbu maqolaning muqova tasviri ko‘zda tutilgan taqqoslashni ko‘rsatadi: bir xil yoritish sharoitida ko‘k rangli MB+ nazorat namunasi yonida askorbat bilan qaytarilgan LMB namunasi turibdi. Natijani takrorlash mumkin bo‘lishi uchun tezlikka ta’sir qiladigan har bir o‘zgaruvchini belgilangan holda saqlang:

Ikkala flakonni belgilangan vaqtlarda, masalan, 0, 1, 5 va 15 daqiqada suratga oling, so‘ng chayqatib, yana suratga oling. Azot o‘tkazilgan flakon eng uzoq vaqt rangsiz qolishi kerak. Aeratsiya qilingan flakon chayqatilgandan keyin tezroq yana ko‘karishi kerak. Namuna chayqatish va aeratsiyaga qaramay qayta ko‘karmasa, oddiy qaytarilishdan ko‘ra qaytmas parchalanishdan shubhalaning.

Formulyatsiya ishlab chiquvchilar ham katta miqyosda shu mantiqdan foydalanadi. Aralashmadagi metilen ko‘kining xatti-harakati umumiy oksidlanish-qaytarilish sharoiti va formulyatsiya tarkibiga bog‘liq. Barqarorlik sinovlarida rangni kuzatish bilan birga pH, erigan kislorod, yorug‘lik dozasi va iz miqdoridagi metallar ham qayd etilishi kerak.

pH, yorug‘lik va konsentratsiya turli yo‘nalishlarda ta’sir qiladi

Yangi boshlovchilar ko‘pincha kislota yoki asos reaksiyani tezlashtiradimi, deb so‘rashadi. To‘g‘ri javob shuki, pH siklning ikki turli bosqichiga ta’sir qiladi. Kislotali suvli sharoitda protonlarning mavjudligi askorbat orqali MB+ ning qaytarilish bosqichini tezlashtirishi mumkin. Ammo LMB ning o‘zi kislotali muhitda havodan oksidlanishga ancha chidamli bo‘ladi va pH oshgan sari ancha tez qayta oksidlanadi. Shu bois kislotali namuna tez rangsizlanib, keyin rangsiz qolishi mumkin, ishqoriy namuna esa tez rangsizlanib, tez qayta ko‘karadi. Har ikkala kuzatuv o‘z sharoitida to‘g‘ri.

Yorug‘lik alohida yo‘lni qo‘shadi. Yorug‘lik bilan qo‘zg‘atilgan metilen ko‘ki uzoq yashovchi triplet holatga o‘tadi va shu holatda askorbat hamda kislorod bilan elektron almashinuviga kirishadi. To‘lqin uzunligi, kislorod darajasi va konsentratsiyaga qarab, bu fotokimyo rangsizlanishni tezlashtirishi, rangni qayta tiklashi yoki kislorodning reaktiv shakllarini hosil qilishi mumkin. Yoritishni tajriba o‘zgaruvchisi sifatida ko‘ring va qayd eting.

Konsentratsiya qaysi yo‘nalish ustun kelishini belgilaydi. Ko‘proq askorbat tezroq rangsizlanish va ko‘proq chayqatish-rangsizlanish sikllarini anglatadi. Ko‘proq bo‘yoq mutanosib ravishda ko‘proq qaytaruvchi ekvivalentlarni talab qiladi. Ko‘proq erigan kislorod ko‘k holatni qo‘llab-quvvatlaydi. Bo‘yoq konsentratsiyasi yuqori bo‘lganda yana bir murakkablik paydo bo‘ladi: metilen ko‘ki molekulalari o‘zaro birikib, spektrlari o‘zgargan dimerlar va agregatlar hosil qiladi. Shu sababli bo‘yoq miqdorini ikki baravar oshirish endi ayni xatti-harakatni ikki baravar kuchaytirmaydi.

C vitamini metilen ko‘kini neytrallaydimi?

Metilen ko‘ki va C vitamini haqidagi qidiruvlarning aksariyati ortida shu savol turadi va unga aniq javob kerak. Yo‘q, rangning yo‘qolishi neytrallanish emas. Xromoforning holati o‘zgargan, ammo fenotiazin yadrosi va uning oksidlanish-qaytarilish faolligi eritmada saqlanib qoladi. Reaksiya havo ta’sirida teskari yo‘nalishda kechishi mumkin, qaytarilgan shaklning o‘zi ham reaksiyaga kirishuvchan: LMB MB+ ga nisbatan zaryadsiz va lipofil bo‘lib, hujayralar bilan olib borilgan tajribalarda membranadan o‘tadi, so‘ng hujayra ichida qayta oksidlanadi.

Hujayralar haqidagi ilmiy adabiyotlar bu fikrni aniq misol bilan ko‘rsatadi. Kulturada o‘stirilgan endoteliy hujayralarida past mikromolyar konsentratsiyadagi metilen ko‘ki NADPH va NADH ni oksidlagan holda pentozafosfat yo‘li faolligini rag‘batlantiradi. Glyukoza bilan ta’minlash bo‘lmaganda esa taxminan 5 mikromolyardan yuqori konsentratsiyada hujayra ichidagi oksidlovchi markerlarni oshiradi. Askorbat bilan boyitilgan hujayralar bo‘yoq ta’siriga uchraganda undagi askorbat asta-sekin oksidlanadi va askorbat zaxirasi oksidlovchi signalni faqat qisman susaytiradi. Bu bo‘yoqning endoteliydagi oksidlanish-qaytarilish xususiyatlarini o‘rgangan tadqiqotda qayd etilgan. Boshqacha aytganda, askorbat oksidlanish-qaytarilish almashinuvida qatnashadi. U bo‘yoqni faoliyatsiz qilib qo‘ymaydi.

Yorug‘lik bu holatni yanada yaqqol qiladi. Yoritilganda metilen ko‘ki, askorbat va kislorod aralashmalari kislorodni sarflaydi, vodorod peroksidini to‘playdi va katalitik temir mavjud bo‘lsa, Fenton kimyosi orqali gidroksil radikalini hosil qiladi. Bu spin tutib qolish va kislorod yutilishi tajribalarida ko‘rsatilgan. Gidroksil radikallari biomolekulalarga qaytmas zarar yetkazishi va bo‘yoqning o‘zini parchalashi mumkin. Shuning uchun yorug‘lik ostida, temir bilan ifloslangan sharoitda doimiy rangsizlangan namuna sof qaytarilishni ko‘rsatmaydi. U yon kimyoviy jarayonlar tufayli parchalanishni ko‘rsatayotgan bo‘lishi mumkin.

Rangsiz eritma nimani isbotlamaydi

Keng tarqalgan uchta xulosa dalillar doirasidan chiqib ketadi; laboratoriya qaydlari, yorliqlar va o‘quv slaydlarida ulardan qochish kerak.

Birinchidan, rangsiz degani zararsiz degani emas. LMB, kislorod va iz miqdoridagi metallar birgalikda, ayniqsa yorug‘lik ostida, peroksid va radikal hosil bo‘lish yo‘llarini qo‘llab-quvvatlashi mumkin. Zararsizlikni aniqlash uchun kolorimetriya emas, toksikologiya kerak.

Ikkinchidan, rangsiz degani ifloslanishdan tozalangan degani emas. Bo‘yoq va uning oksidlanish-qaytarilish sheriklari hali ham mavjud. Askorbat qo‘shish to‘kilgan eritmalar, oqova suyuqliklar va bo‘yoq tekkan materiallarni tozalamaydi. Analitik tasdiq zarur; bu masala qoldiq va ifloslanishdan tozalashni tekshirish amaliyotida ko‘rib chiqiladi.

Uchinchidan, rangsiz holat ikki moddani birgalikda qo‘llashning foydali tartibini belgilamaydi. Probirkadagi reaksiya odam organizmida so‘rilish, to‘qimalarda taqsimlanish, dozalash yoki o‘zaro ta’sir xavfsizligi haqida hech narsa demaydi. Bu ikki moddani sog‘liq maqsadida birlashtirishni o‘ylayotgan kishi avval o‘zaro ta’sir va xavfsizlik haqidagi adabiyotlarni o‘qishi hamda flakondagi natijani odamga tatbiq etish o‘rniga malakali manbalarga murojaat qilishi kerak.

To‘g‘ri talqin torroq, ammo foydaliroq. Metilen ko‘ki va askorbat oksidlanish-qaytarilish siklining ixcham modelidir: C vitamini elektron beradi, bo‘yoq rangsizlanadi, kislorod elektronlarni qaytarib oladi, rang qaytadi, yorug‘lik, pH, konsentratsiya va temir esa tezlik hamda yon mahsulotlarni belgilaydi. Bu tushuncha ravshan bo‘lgach, namoyish tajribasi fokus bo‘lishdan chiqib, diagnostik vositaga aylanadi. Namunangiz boshqacha tutsa, bo‘yoqdan shubhalanishdan oldin kislorod kirishini, yorug‘lik dozasini, pH ni va metallar bilan ifloslanishni tekshiring.