מעטילען־בלוי און וויטאַמין C: פֿאַרוואָס די לייזונג קען ווערן קאָלירלאָז

איר לייגט אַרײַן אַ וויטאַמין C־טאַבלעט אין אַ גלאָז מיט אַ בלויער מעטילען־בלוי־לייזונג, מישט, און זעט ווי די בלויע קאָליר פֿאַרשווינדט. נאָך אַ מינוט זעט די פֿליסיקייט אויס ווי פּשוט וואַסער. מע קען גרינג קומען צום אויספֿיר, אַז דער וויטאַמין C האָט צעשטערט אָדער נייטראַליזירט דעם פֿאַרבשטאָף.

אַזאַ פֿאָרשטעלונג איז פֿאַלש, און דער טעות איז וויכטיק. וואָס איר זעט איז אַ רעווערסיבלע ענדערונג פֿונעם אָקסידאַציע־צושטאַנד, נישט קיין צעשטערונג. דער פֿאַרבשטאָף איז נאָך אַלץ דאָ. אונטער די ריכטיקע באַדינגונגען קומט ער צוריק.

די צוויי צושטאַנדן פֿונעם פֿאַרבשטאָף

מעטילען־בלוי האָט צוויי גוט באַשריבענע צושטאַנדן. די אָקסידירטע פֿאָרעם, געוויינטלעך אָנגעשריבן ווי MB+, האָט אַן אויסגעשפּרייטע קאָניוגירטע רינג־סיסטעם, וואָס אַבזאָרבירט שטאַרק בײַ בערך 664 nm. די אַבזאָרפּציע גיט די בלויע קאָליר. די רעדוצירטע פֿאָרעם, לעוקאָמעטילען־בלוי (LMB), האָט פֿאַרלוירן דאָס שטאַרקע אַבזאָרפּציע־באַנד אינעם זעעוודיקן ספּעקטרום, דערפֿאַר זעט אַ פֿאַרדינטע לייזונג אויס קאָלירלאָז.

שטעלט זיך פֿאָר דעם פֿאַרבשטאָף ווי אַ קליינעם, ווידער־אָנלאָדבאַרן עלעקטראָנען־רעזערוו. ווען מע לאָדט אים אָן מיט עלעקטראָנען און אַ פּראָטאָן, פֿאַרלירט ער די קאָליר. ווען מע נעמט די עלעקטראָנען אַוועק, קערט זיך די קאָליר צוריק:

MB+ + H+ + 2e- to LMB (קאָלירלאָז)

וויטאַמין C גיט דעם עלעקטראָנען־צושטײַער. אַסקאָרבאַט ווערט אָקסידירט צו דעהידראָאַסקאָרבאַט און גיט אָפּ צוויי רעדוקציע־עקוויוואַלענטן. לויט אַן אידעאַליזירטן חשבון רעדוצירט דעריבער איין מאָל אַסקאָרבאַט בערך איין מאָל MB+. אין אמתע לאַבאָראַטאָריע־לייזונגען איז דער חשבון מער קאָמפּליצירט, ווײַל צעלאָזטער זויערשטאָף קאָנקורירט פֿאַר די זעלבע עלעקטראָנען. דערפֿאַר דאַרף מען געוויינטלעך אַן איבערשוס אַסקאָרבאַט, כּדי צו האַלטן די לייזונג קאָלירלאָז.

דער מעכאַניזם מוז נישט באַשטיין פֿון איין פּשוטן שריט מיט צוויי עלעקטראָנען. ראַדיקאַלן און טיילווײַז רעדוצירטע צווישן־פּראָדוקטן נעמען אויך אָנטייל, און דער פּינקטלעכער וועג ענדערט זיך לויטן לייזמיטל, דער זויערקייט און דער קאָנצענטראַציע. דער סוף־רעזולטאַט איז אָבער דער זעלבער. בלויער MB+ ווערט קאָלירלאָזער LMB, און וויטאַמין C ווערט פֿאַרברויכט אינעם פּראָצעס.

פֿאַרוואָס שאָקלען ברענגט צוריק די בלויע קאָליר

די קלאַסישע קלאַסצימער־ווערסיע פֿון דעם עקספּערימענט האָט אַ צווייטן אַקט. לאָזט די קאָלירלאָזע פֿלעשל שטיין רויִק, און זי בלײַבט קאָלירלאָז. שאָקלט זי, און די בלויע קאָליר קערט זיך צוריק. וואַרט, און זי פֿאַרשווינדט ווידער.

וואָס ברענגט די קאָליר צוריק איז זויערשטאָף. צעלאָזטער O2 אָקסידירט LMB צוריק צו MB+, אַזוי אַז דאָס שאָקלען אַקטיווירט נישט דעם פֿאַרבשטאָף. עס דערפֿרישט דעם צעלאָזטן זויערשטאָף דורך אַרײַנמישן אין דער פֿליסיקייט די לופֿט פֿונעם רוים איבער איר, וואָס פֿאַרגיכערט די צוריק־רעאַקציע. אַזוי לאַנג ווי עס בלײַבט איבער אַסקאָרבאַט, ווערט דער ווידער־געשאַפֿענער MB+ ווידער רעדוצירט. דאָס גיט דעם באַקאַנטן ציקל: בײַם שטיין ווערט עס קאָלירלאָז, בײַם שאָקלען בלוי, און נאָך אַ ביסל וואַרטן ווידער קאָלירלאָז. ווען דער אַסקאָרבאַט איז אויסגעניצט, געווינט דער זויערשטאָף אויף שטענדיק, און די לייזונג בלײַבט בלוי.

דערפֿאַר איז די דעמאָנסטראַציע מיט מעטילען־בלוי און וויטאַמין C סענסיטיוו צו דער פֿאָרעם פֿונעם געפֿעס. אַ פֿאַרמאַכטע קיוועט מיט ווייניק לופֿט־רוים איבער דער פֿליסיקייט בלײַבט לענגער קאָלירלאָז ווי אַ ברייטער בעכער. שטאַרקע אַעראַציע פֿאַרקירצט די קאָלירלאָזע פֿאַזע. ווער עס באַריכט וועגן דעם עקספּערימענט זאָל דעריבער אָנגעבן די זויערשטאָף־באַדינגונגען, נישט בלויז די קוואַנטיטעטן פֿון די רעאַגענטן.

אַ קאָנטראָלירטע דעמאָנסטראַציע און אירע באַדינגונגען

דאָס דעקל־בילד פֿון דעם אַרטיקל ווײַזט דעם געפּלאַנטן פֿאַרגלײַך: אַ בלויע MB+־קאָנטראָלפּראָבע לעבן אַ LMB־פּראָבע וואָס איז רעדוצירט געוואָרן מיט אַסקאָרבאַט, אונטער דער זעלבער באַלײַכטונג. כּדי מע זאָל קענען רעפּראָדוצירן דעם רעזולטאַט, האַלט יעדן בײַטעוודיקן פֿאַקטאָר וואָס ענדערט די גיכקייט אויף אַ באַשטימטן ווערט:

פֿאָטאָגראַפֿירט ביידע פֿלעשלעך אין באַשטימטע צײַט־פּונקטן, למשל נאָך 0, 1, 5 און 15 מינוט, דערנאָך שאָקלט און פֿאָטאָגראַפֿירט ווידער. דאָס פֿלעשל וואָס איז אויסגעשווענקט געוואָרן מיט שטיקשטאָף זאָל בלײַבן קאָלירלאָז דאָס לענגסטע. דאָס אַערירטע פֿלעשל זאָל גיכער ווידער בלוי ווערן נאָכן שאָקלען. אויב אַ פּראָבע ווערט קיינמאָל נישט ווידער בלוי, אַפֿילו מיט שאָקלען און אַעראַציע, דאַרף מען חושד זײַן אַן איררעווערסיבלן צעפֿאַל, נישט בלויז אַ פּשוטע רעדוקציע.

פֿאָרמולאַציע־מומחים ניצן די זעלבע לאָגיק אויף אַ גרעסערן מאָסשטאַב. ווי מעטילען־בלוי פֿירט זיך אויף אין אַ געמיש ווענדט זיך אינעם גאַנצן רעדאָקס־ און פֿאָרמולאַציע־קאָנטעקסט. בײַ סטאַביליטעט־טעסטן דאַרף מען, צוזאַמען מיט דער קאָליר־אָבסערוואַציע, פֿאַרשרײַבן pH, צעלאָזטן זויערשטאָף, ליכט־דאָזע און שפּור־מעטאַלן.

pH, ליכט און קאָנצענטראַציע ציען אין פֿאַרשידענע ריכטונגען

אָנהייבער פֿרעגן אָפֿט צי אַ זויערע אָדער אַ באַזע פֿאַרגיכערט די רעאַקציע. דער ערלעכער ענטפֿער איז, אַז pH ווירקט אויף צוויי פֿאַרשידענע טיילן פֿונעם ציקל. אונטער זויערע באַדינגונגען אין וואַסער קען די פֿאַראַנענקייט פֿון פּראָטאָנען פֿאַרגיכערן דעם שריט, אין וועלכן אַסקאָרבאַט רעדוצירט MB+. אָבער LMB אַליין איז אַ סך מער קעגנשטעליק קעגן אָקסידאַציע דורך לופֿט אין אַ זויערער סבֿיבֿה, און ווערט ווידער אָקסידירט אַ סך גיכער ווען דער pH שטײַגט. דעריבער קען אַ זויערע פּראָבע גיך פֿאַרלירן די קאָליר און דערנאָך בלײַבן קאָלירלאָז, בעת אַן אַלקאַלישע פּראָבע פֿאַרלירט די קאָליר און ווערט גיך ווידער בלוי. ביידע אָבסערוואַציעס זענען ריכטיק אונטער זייערע אייגענע באַדינגונגען.

ליכט לייגט צו אַ באַזונדערן רעאַקציע־וועג. מעטילען־בלוי וואָס איז עקסציטירט געוואָרן דורך ליכט דערגרייכט אַ לאַנג־לעביקן טריפּלעט־צושטאַנד, אין וועלכן עס קומט פֿאָר עלעקטראָנען־אַריבערפֿיר מיט אַסקאָרבאַט און זויערשטאָף. די פֿאָטאָכעמיע קען פֿאַרגיכערן דעם קאָליר־פֿאַרלוסט, צוריקברענגען די קאָליר, אָדער שאַפֿן רעאַקטיווע זויערשטאָף־פֿאָרמען, לויט דער כוואַליע־לענג, דעם זויערשטאָף־ניוואָ און דער קאָנצענטראַציע. באַהאַנדלט די באַלײַכטונג ווי אַן עקספּערימענטעלן בײַטעוודיקן פֿאַקטאָר און פֿאַרשרײַבט זי.

די קאָנצענטראַציע באַשטימט וועלכע ריכטונג געווינט. מער אַסקאָרבאַט מיינט אַ גיכערדיקן קאָליר־פֿאַרלוסט און מער ציקלען פֿון שאָקלען און פֿאַרבלאַסן. מער פֿאַרבשטאָף פֿאָדערט פּראָפּאָרציאָנעל מער רעדוקציע־עקוויוואַלענטן. מער צעלאָזטער זויערשטאָף באַגינסטיקט די בלויע קאָליר. בײַ הויכע פֿאַרבשטאָף־קאָנצענטראַציעס קומט צו נאָך אַ קאָמפּליקאַציע: מעטילען־בלוי פֿאַרבינדט זיך מיט זיך אַליין צו דימערן און אַגרעגאַטן מיט געענדערטע ספּעקטרען. דעריבער גיט אַ טאָפּלטע קוואַנטיטעט פֿאַרבשטאָף שוין נישט אַ טאָפּלטן אויסמאָס פֿון דער זעלבער אויפֿפֿירונג.

נייטראַליזירט וויטאַמין C מעטילען־בלוי?

דאָס איז די פֿראַגע וואָס שטייט הינטער רובֿ זוכענישן וועגן מעטילען־בלוי און וויטאַמין C, און זי דאַרף אַ פּינקטלעכן ענטפֿער. ניין, קאָליר־פֿאַרלוסט איז נישט קיין נייטראַליזאַציע. דער כראָמאָפֿאָר האָט געביטן זײַן צושטאַנד, אָבער דער פֿענאָטיאַזין־קערן און זײַן רעדאָקס־אַקטיוויטעט בלײַבן אין דער לייזונג. לופֿט קען אומקערן די רעאַקציע, און די רעדוצירטע פֿאָרעם איז אַליין רעאַקטיוו: LMB איז אָן עלעקטרישן לאַדונג און ליפּאָפֿיל אין פֿאַרגלײַך מיט MB+, און אין צעל־עקספּערימענטן גייט ער דורך מעמבראַנען איידער ער ווערט ווידער אָקסידירט אינעווייניק.

די צעל־ליטעראַטור מאַכט דעם פּונקט קאָנקרעט. אין קולטיווירטע ענדאָטעל־צעלן סטימולירט מעטילען־בלוי אין נידעריקע מיקראָמאָלאַרע קאָנצענטראַציעס די פּענטאָז־פֿאָספֿאַט־אַקטיוויטעט בעת ער אָקסידירט NADPH און NADH. איבער בערך 5 מיקראָמאָלאַר הייבט ער דעם ניוואָ פֿון אינטראַצעלולערע אָקסידאַנט־מאַרקערס, ווען עס פֿעלט אַ גלוקאָז־צושטעלן. צעלן וואָס זענען אָנגעלאָדן מיט אַסקאָרבאַט אָקסידירן דעם אַסקאָרבאַט ביסלעכווײַז ווען זיי ווערן אויסגעשטעלט צום פֿאַרבשטאָף, און דער אַסקאָרבאַט־אינהאַלט אונטערדריקט נאָר טיילווײַז דעם אָקסידאַנט־סיגנאַל, ווי עס ווערט באַריכט אין אַ שטודיע פֿון דעם פֿאַרבשטאָף וועגן רעדאָקס אין ענדאָטעל־צעלן. מיט אַנדערע ווערטער, אַסקאָרבאַט נעמט אָנטייל אינעם רעדאָקס־אויסטויש. ער שאַלט נישט אויס דעם פֿאַרבשטאָף.

ליכט מאַכט דעם ענין נאָך קלאָרער. בײַ באַלײַכטונג פֿאַרברויכן געמישן פֿון מעטילען־בלוי, אַסקאָרבאַט און זויערשטאָף זויערשטאָף, זאַמלען אָן וואַסערשטאָף־פּעראָקסיד, און אין דער אנוועזנהייט פֿון קאַטאַליטישן אײַזן שאַפֿן זיי דעם הידראָקסיל־ראַדיקאַל דורך פֿענטאָן־כעמיע. דאָס איז געוויזן געוואָרן דורך עקספּערימענטן מיט ספּין־פֿאַנגען און זויערשטאָף־אויפֿנאַם. הידראָקסיל־ראַדיקאַלן קענען איררעווערסיבל באַשעדיקן ביאָמאָלעקולן און צעפֿאַלן דעם פֿאַרבשטאָף אַליין. אַ פּראָבע וואָס איז שטענדיק פֿאַרבלאַסט אונטער ליכט און מיט אײַזן־פֿאַרפּעסטיקונג ווײַזט דעריבער נישט קיין ריינע רעדוקציע. זי קען ווײַזן צעשטערונג דורך זײַט־רעאַקציעס.

וואָס די קאָלירלאָזע לייזונג באַווײַזט נישט

דרײַ געוויינטלעכע אויספֿירן גייען ווײַטער ווי די באַווײַזן דערלויבן, און מע זאָל זיי אויסמײַדן אין לאַבאָראַטאָריע־נאָטיצן, אויף עטיקעטן און אין לערן־סלײַדן.

ערשטנס, קאָלירלאָז מיינט נישט אומשעדלעך. LMB מיט זויערשטאָף און שפּור־מעטאַלן קען שטיצן פּעראָקסיד־ און ראַדיקאַל־רעאַקציע־וועגן, בפֿרט אונטער ליכט. אומשעדלעכקייט דאַרף טאָקסיקאָלאָגישע באַווײַזן, נישט קאָלאָרימעטריע.

צווייטנס, קאָלירלאָז מיינט נישט דעקאָנטאַמינירט. דער פֿאַרבשטאָף און זײַנע רעדאָקס־פּאַרטנערס זענען נאָך אַלץ פֿאַראַן. דאָס צוגעבן אַסקאָרבאַט באַזײַטיקט נישט די פֿאַרפּעסטיקונג פֿון פֿאַרגאָסענער פֿליסיקייט, אָפּפֿליסן און פֿאַרפֿאַרבטע מאַטעריאַלן. מע דאַרף אַן אַנאַליטישע באַשטעטיקונג — אַ טעמע וואָס ווערט באַהאַנדלט אין דער פּראַקטיק פֿון רעשט־ און דעקאָנטאַמינאַציע־טעסטן.

דריטנס, קאָלירלאָז באַשטימט נישט קיין נוצלעכן קאָמבינירטן באַניץ־פּלאַן. די רעאַקציע אין אַ פּראָבירקע זאָגט גאָרנישט וועגן אַבזאָרפּציע, פֿאַרטיילונג אין געוועבן, דאָזירונג אָדער דער זיכערקייט פֿון אינטעראַקציעס בײַ מענטשן. ווער עס וויל קאָמבינירן די צוויי סובסטאַנצן פֿאַר אַ געזונט־צוועק זאָל קודם לייענען די ליטעראַטור וועגן אינטעראַקציעס און זיכערקייט און זיך באַראַטן מיט קוואַליפֿיצירטע קוואַלן, אַנשטאָט אַרויסצוציען אויספֿירן פֿון אַ פֿלעשל.

די ריכטיקע אויסטײַטשונג איז שמאָלער, אָבער מער נוצלעך. מעטילען־בלוי מיט אַסקאָרבאַט איז אַ קאָמפּאַקטער מאָדעל פֿון רעדאָקס־ציקלען: וויטאַמין C גיט אָפּ עלעקטראָנען, דער פֿאַרבשטאָף ווערט קאָלירלאָז, זויערשטאָף נעמט די עלעקטראָנען צוריק, די קאָליר קערט זיך צוריק, און ליכט, pH, קאָנצענטראַציע און אײַזן באַשטימען די גיכקייט און די זײַט־פּראָדוקטן. ווען דער באַגריף איז קלאָר, איז די דעמאָנסטראַציע שוין נישט קיין קונץ, נאָר אַ דיאַגנאָסטישער מיטל. אויב אײַער פּראָבע פֿירט זיך אויף אַנדערש, קאָנטראָלירט דעם צוטריט פֿון זויערשטאָף, די ליכט־דאָזע, דעם pH און מעטאַל־פֿאַרפּעסטיקונג איידער איר שטעלט אין פֿראַגע דעם פֿאַרבשטאָף.