Аналитическая химия

Беспозвоночные как индикаторные организмы
К беспозвоночным или простейшим относят инфузории, рачки, личинки комаров и др. Ответным сигналом их на изменение химического состава среды является раздражение, приводящее к изменению двигательных реакций, скорость размножения, характера питания и другие биохимические и физиологические изменения организма.
Так, скорость движения инфузории повышается при введении в среду их обитания микроколичеств этанола, сахарозы, уксусной кислоты, хлоридов кальция и аммония; добавления хлорида бария замедляет их движение. С помощью инфузорий возможно определение Ag (I), Hg (II), Cu (II) от 0,01 до 0,1 мкг/мл, в то же время эти организмы непригодны для определения анионов. Элементоорганические соединения при определенных концентрациях могут действовать как стимуляторы их размножения.
Для оценки санитарно-гигиенического состояния вод применяют водных беспозвоночных – ракообразных (рачков, дафний). В качестве аналитического сигнала в этом случае служат некоторые физиологические показатели: выживаемость, частота движения ножек, период сокращения сердца (у дафний), окраска тел погибших организмов и.т.д.
Регистрируя изменения скорости и траектории движения насекомых, например, личинок комаров делают выводы о содержании пестицидов в воде, экстрактах из почв, растительных и животных тканей. Так, с помощью личинок комаров определяют от 0,006–5 мкг/мл пестицидов.
Наблюдение под микроскопом формы и скорости движения червей, фиксирование продолжительности их жизни позволяют определить микроколичества ионов металлов.
Использование позвоночных для определения микроколичеств элементов
Классическими индикаторными организмами, используемыми для решения многих медико-биологических проблем, являются амфибии. На изолированных тканях и органах лягушки либо на всем организме проверяются физиологическая активность фармацевтических препаратов. Биопотенциал нервной ткани можно использовать в качестве индикатора для определения концентрации кислот и щелочей, некоторых тяжелых металлов, например, меди (II) (до 0,06 нг/мл). По повышению или угнетению биоэлектрической активности седалищного нерва лягушки можно оценить содержание хлорида марганца на уровне 1нМ либо 1мкМ соответственно. Растворы меди в концентрации 1–10 нМ снижают возбудимость нерва вплоть до полного блокирования.
Таким образом, биологические методы анализа, основанные на использовании в качестве аналитического сигнала специфических отклонений индикаторных организмов от нормы, позволяют с высокой чувствительностью определить широкий круг как неорганических, так и органических физиологически активных соединений, что особенно важно при анализе объектов окружающей среды. Они отличаются высокой избирательностью, которую можно повысить методами маскирования, разделения, изменения физико-химических параметров среды (pH, температура и др.). С помощью биологических методов возможно значительно упростить анализ и сократить его время, оценивая степень загрязненности объекта и целесообразность его дальнейшего детального химического анализа. Биологические методы позволяют также решить ряд задач, не решаемых химическими или физическими методами, например, оценить общую токсичность анализируемого объекта (природной или сточной воды).


Вопросы

1. На чем основаны биологические методы анализа?

2. Что может являться аналитическим сигналом в биологических методах?
3. Какие индикаторные организмы используют в биологических методах?
4. Какие металлы и в каких количествах можно определять с помощью плесневых грибов?
5. Почему можно использовать микроорганизмы для концентрирования микроэлементов?
6. Какие задачи химического анализа решают с помощью биологических методов?
7. Назовите области применения биологических методов анализа.