Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Тест-методы и экология

Голосов: 7

Рассмотрены принципы функционирования и области применения тест-методов, основанных на использовании химических, биохимических реакций и биотестирования.

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
                            TEST-METHODS                 ТЕСТ-МЕТОДЫ И ЭКОЛОГИЯ
                        AND ECOLOGY
                        M. I. EVGENIEV               е. а. ЦЗЙЦзъЦЗ
                                                     д‡Б‡МТНЛИ „УТЫ‰‡ ТЪ‚ВММ˚И ЪВıМУОУ„Л˜ВТНЛИ ЫМЛ‚В ТЛЪВЪ

                        Principles and application
                        of test methods based on                Одна из важных проблем, которая возникает
                        chemical and biochemical            при попытке обеспечить безопасность среды обита-
                        reactions and biological            ния человека, при диагностике различных заболе-
                                                            ваний, контроле в воздухе производственных поме-
                        testing are discussed.              щений за содержанием взрывоопасных примесей,
                                                            токсичностью вдыхаемого персоналом воздуха, –
                                                            это необходимость проведения анализа большого
                        к‡ТТПУЪ ВМ˚ Ф ЛМˆЛФ˚
                                                            количества проб сложного состава (воздуха, водных
                        ЩЫМНˆЛУМЛ У‚‡МЛfl Л                  сред, биологических жидкостей) на содержание тех
                        У·О‡ТЪЛ Ф ЛПВМВМЛfl                  или иных компонентов. Кроме того, на практике
                                                            часты случаи, когда соответствующие процедуры
                        ЪВТЪ-ПВЪУ‰У‚, УТМУ‚‡М-
                                                            должны проводиться в условиях дефицита времени
                        М˚ı М‡ ЛТФУО¸БУ‚‡МЛЛ                или в местах, когда сложное и громоздкое лабора-
                        ıЛПЛ˜ВТНЛı, ·ЛУıЛПЛ˜В-              торное оборудование недоступно. Такая ситуация
                                                            возникает, например, при массовом таможенном
                        ТНЛı В‡НˆЛИ Л ·ЛУЪВТ-
                                                            досмотре багажа в аэропортах с целью выявления
                        ЪЛ У‚‡МЛfl.                          наркотических или взрывоопасных средств. Инспек-
                                                            тор дорожного движения, выполняющий свои обя-
                                                            занности вдали от аналитической лаборатории, так-
                                                            же должен принять правильное решение о состоянии
                                                            опьянения водителя за считанные минуты.
                                                                Массовый характер анализов, кроме того, вызы-
                                                            вает проблему экономическую. Химический анализ
                                                            пробы (процесс установления ее состава и кон-
                                                            центрации определенных компонентов в ней) в
                                                            большинстве случаев дорогостоящая процедура.
                                                            Необходимость отыскать золотую середину между
                                                            массовостью анализов различных объектов как важ-
                                                            ного фактора обеспечения качества жизни человека
                                                            и в то же время уменьшить экономические пробле-
                                                            мы, связанные с этим, привела к развитию тест-ме-
                                                            тодов химического анализа.

                                                            унй нДдйЦ нЦлн-еЦнйСх
                                                               Тест-методы – это экспрессные, простые и де-
                                                            шевые приемы обнаружения и определения веще-
                                                            ства на месте (on site). Они, как правило, не требуют
                                                            сложных приемов подготовки пробы к анализу (на-
                                                            пример, разделения и концентрирования). При их
                                                            использовании резко сокращается и во многих слу-
                                                            чаях отпадает необходимость в использовании доро-
                                                            гостоящего и сложного лабораторного оборудования
                                                            и самих аналитических лабораторий. Естественно,
© Ц‚„ВМ¸В‚ е.а., 1999




                                                            что при этом уменьшается потребность в высоко-
                                                            квалифицированных специалистах, нехватка кото-
                                                            рых ощущается во всех странах.
                                                               Тест-методы в большинстве случаев служат для
                                                            оценки присутствия и содержания определенных
                                                            компонентов в анализируемых образцах. В идеаль-
                                                            ном случае роль этих аналитических средств должна
                                                            быть такой, чтобы любая домохозяйка, используя


                                                     ЦЗЙЦзъЦЗ е.а. нЦлн-еЦнйСх а щдйгйЙаь                           29


     наборы реактивных бумажек, таблеток, ампул, тру-      веществ (200 наименований органических и неорга-
     бочек, могла на собственной кухне быстро и безо-      нических соединений) основано на измерении дли-
     шибочно оценить качество водопроводной воды,          ны изменившего первоначальную окраску слоя ин-
     наличие и содержание вредных, токсичных приме-        дикаторного порошка после пропускания через
     сей в пищевых продуктах [1]. Примером тест-метода,    него определенного объема воздуха, которая про-
     нашедшего широкое применение даже в школьных          порциональна его концентрации. Этот способ по-
     лабораториях, служит универсальная индикаторная       лучил название линейно-колористического метода.
     бумага для определения рН растворов, которую по       В тех случаях, когда анализируемый воздух содер-
     традиции называют лакмусовой бумагой.                 жит смесь веществ с близкими химическими свой-
         В тест-методах используются химические и био-     ствами, определение состава и содержания токсич-
     химические реакции. В экологическом мониторин-        ных компонентов можно провести после десорбции
     ге окружающей среды большое значение приобрета-       их производных с носителя методом высокоэффек-
     ют методы биологического тестирования. В основу       тивной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ, см.
     применения тест-методов положена методология          рис. 1). Несмотря на внешнюю простоту таких тест-
     скрининга (просеивания), используемая для анали-      устройств, они обеспечивают погрешность изме-
     за большого числа образцов с помощью тщательно        рения, не превышающую 25% при содержании оп-
     отработанных методов качественного и полуколи-        ределяемых веществ до 0,01 млн−1. Основная труд-
     чественного анализа. Эта методология допускает        ность при их создании – это подбор специфических
     неправильные положительные результаты на при-         хромогенных реагентов. Для определения фосгена,
     сутствие анализируемого компонента. В то же вре-      например, в качестве реагентов используют смесь
     мя она полностью исключает неправильные отри-         n-диметиламинобензальдегида и диэтиламина, се-
     цательные результаты. По этой причине все пробы,      роводорода – соединения ртути (II).
     давшие положительную реакцию (например, на при-          Важным достижением в развитии тест-методов
     сутствие пестицида в овощах), далее изучают с помо-   явилось создание индивидуальных пассивных дози-
     щью более информативного метода (хроматогра-          метров. Поглощение определяемых веществ слоем,
     фия). В свою очередь, все отрицательные результаты    содержащим хромогенные реагенты, происходит за
     скрининга обычно принимают как окончательные          счет свободной диффузии. Эти тест-устройства кре-
     без какой либо дополнительной проверки. Таким         пятся к одежде персонала, работающего в произ-
     образом удается значительно сократить как объем,      водственных помещениях в контакте с вредными
     так и стоимость анализа. В то же время к тест-ме-     веществами. Такие индикаторные устройства позво-
     тодам в соответствии с этой методологией предъ-       ляют оценивать среднесменную дозу воздействовав-
     являются высокие требования по специфичности          шего на человека токсиканта по длине окрашенной
     наблюдаемого при его применении отклика на            зоны и представляют собой персональные дозимет-
     присутствие определенных компонентов в анализи-       ры химической радиации.
     руемых образцах.
                                                              Индикаторные трубки, содержащие закреплен-
                                                           ный на носителе комлексообразующие реагенты,
     паеауЦлдаЦ нЦлн-еЦнйСх                                оказались удобными линейно-колористическими
         Общий принцип большей части химических            тест-методами для определения ионов тяжелых
     тест-методов заключается в использовании реак-        металлов. Химические тест-методы могут реализо-
     ций с так называемыми хромогенными (цветообра-        вываться и в виде полосок из бумаги или полимер-
     зующими) реагентами. Реакции проводят в таких         ного материала. Так, хлорорганические пестициды
     условиях, чтобы можно было визуально зафиксиро-       ДДТ, альдрин, хлордан, эндосульфан можно обна-
     вать их результат. Этим результатом могут быть ин-    руживать в овощах по появлению окрашенных
     тенсивность окрашивания, цвет бумажной полоски        пятен на индикаторной бумаге, пропитанной рас-
     или длина окрашенной части индикаторной трубки        твором о-толидина в ацетоне, после контакта ее с
     (см. рис. 1). Большинство используемых тест-мето-     влажным срезом растения. Таким же образом оп-
     дов служат измерительным средством однократно-        ределяют содержание нитратов в овощах. Естест-
     го применения.                                        венно, при этом используют другой состав реаген-
                                                           тов индикаторной бумаги.
         Большое распространение получили индика-
     торные трубки для измерения концентрации вред-           Экспресс-тестирование наркотических веществ
     ных и взрывоопасных веществ в воздухе рабочей зо-     проводится с использованием хромогенных реак-
     ны [2]. Индикаторная трубка – это стеклянная          ций в пробирках, на фильтровальной бумаге, спе-
     трубка, заполненная твердым носителем. На порис-      циальных пластинках или полосках (стрипах), тест-
     тую поверхность носителя наносят хромогенные          ампулах промышленного изготовления. Появление
     реагенты (см. рис. 1). В качестве носителей приме-    специфической окраски в результате проведения
     няют порошкообразные материалы: силикагель,           нескольких независимых испытаний с помощью
     фарфор, стекло. Используют и химически модифи-        разных реактивов позволяет предположить нали-
     цированные носители [3]. Определение токсичных        чие наркотического вещества (предположительное


30                                                           лйкйлйЗлдав йЕкДбйЗДнЦгъзхв ЬмкзДг, ‹11, 1999


                                                              Визуальное детектирование токсикантов
                Реагенты, иммобилизованные                    (по окраске, толщине окрашенной зоны)
                       на силикагеле



      Анализируемый
          воздух
           2–10 л



                                                                             ОФ-ВЭЖХ
                                                            После десорбции с силикагеля (MeOH, CH3CN)
                                                                     и упаривания растворителя


   Рис. 1. Схематическое изображение индикаторной трубки для определения токсичных и взрывоопасных веществ
   в воздухе

доказательство). Окончательное заключение можно               Тест-методы для определения боевых отравляю-
сделать после проведения специальных исследова-            щих веществ (зарин, зоман, иприт) выполняют в
ний. Анализ опиума в тест-методах можно провести           виде индикаторных трубок. При определении фо-
с помощью реактива Марки (формальдегид, уксус-             сфорорганических веществ они содержат тот же
ная и серная кислота) или сульфата железа (III).           состав реагентов, что и тест-полоски. Разработаны
Морфин, кодеин, героин обнаруживают с помощью              ферментные тест-методы для определения много-
реактива Марки и концентрированной азотной                 численных органических и неорганических загряз-
кислоты.                                                   нителей окружающей среды. Они различаются по
                                                           составу используемых для их изготовления субстра-
                                                           тов, ферментов, хромогенных индикаторов.
ЕайпаеауЦлдаЦ (оЦкеЦзнзхЦ)
нЦлн-еЦнйСх
                                                           нЦлн-еЦнйСх З дгазауЦлдйе ДзДгабЦ
   В основу ферментных тест-методов положено
свойство ионов металлов и органических токсикан-              Особый интерес представляет применение тест-
тов ингибировать (замедлять) процессы каталити-            методов в клинической химии. Это связано с тем,
ческого превращения веществ в присутствии био-             что основой целенаправленного и эффективного
логических катализаторов-ферментов. Принцип их             лечения пациентов является установление правиль-
действия можно рассмотреть на примере тест-поло-           ного и своевременного диагноза. В свою очередь,
ски для определения фосфорорганических веществ             объективную информацию о состоянии больного
(ФОВ). Она представляет собой полоску фильтро-             врач получает на основе биохимического анализа
вальной бумаги, на один из концов которой иммо-            биологических жидкостей, чаще всего сыворотки
билизован фермент холинэстераза. Другой конец              крови и мочи. Эффективность медицинской помо-
этой полоски содержит субстрат (ацетилхолин), ско-         щи во многом определяется оперативностью биохи-
рость каталитического гидролиза которого подав-            мического анализа. Тест-методы (или диагностиче-
ляется в присутствии ФОВ:                                  ские полоски) для клинической химии выполняют
                                                           чаще в виде волокнистой полоски, на которую им-
          ⊕                                Холинэстераза   мобилизованы специальные составы. Зоны индика-
   ( CH 3 ) 3 NCH 2 CH 2 OCOCH 3 + H 2 O
                 ⊕                                         ции этих полосок после контакта с биологической
        ( CH 3 ) 3 NCH 2 CH 2 OH + CH 3 COOH               жидкостью пациента (например, мочой) приобрета-
                                                           ют характерную окраску, интенсивность которой
   Вместе с субстратом иммобилизовывается кис-             позволяет оценивать содержание тех или иных ком-
лотно-основной индикатор. Определение ФОВ про-             понентов (рис. 2). Такие диагностические полоски
водят по окраске зоны индикации тест-полоски по-           предназначены для использования в биохимичес-
сле того, как полоска складывается для совмещения          ких лабораториях поликлиник и больниц, служб
пятен, содержащих субстрат и фермент, и на нее вы-         скорой помощи, при массовых обследованиях насе-
жимают сок анализируемого продукта. Если продукт           ления и, что очень важно, в домашних условиях. Ас-
содержит пестицид, уменьшается скорость фермен-            сортимент выпускаемых диагностических полосок
тативной реакции, приводя к уменьшению количе-             достаточно многообразен и позволяет определять
ства выделившийся при этом кислоты. Это вызывает           рН, содержание белка, аскорбиновой кислоты, би-
изменение окраски индикатора. По цветовой шкале            лирубина, глюкозы, гемоглобина в крови, уробили-
на упаковке тест-полосок можно оценить эколо-              ногена, кетовеществ, обнаруживать бактериурию и
гичность продукта питания.                                 проводить тесты на беременность. Диагностические


ЦЗЙЦзъЦЗ е.а. нЦлн-еЦнйСх а щдйгйЙаь                                                                            31


       Норма       6          17         56        >170     погружается в мочу на несколько секунд), в упро-
                                                            щенном виде можно записать в следующем виде:
                                                                                 Глюкозооксидаза
                                                            C6H12O6 + O2 + H2O                     C6H12O7 + H2O2 ,
                                                                            Пероксидаза
                                                                      H2O                 1/2O2 + H2O,
        Рис. 2. Шкала окраски зоны индикации диагнос-                        Indвос       Indокс
        тической полоски для определения глюкозы в моче
                                                               Глюкоза, содержащаяся в исследуемой моче,
                                                            при контакте с ферментом глюкозооксидазой пре-
     полоски могут быть полифункциональными, поз-
                                                            терпевает каталитическое превращение с образова-
     воляя определять одновременно 3–7 биохимичес-
                                                            нием глюконовой кислоты и перекиси водорода.
     ких показателей. В этом случае тест-полоска содер-
                                                            Поскольку активность катализатора при этом не
     жит несколько зон индикации с разным составом          меняется, содержание перекиси водорода в зоне
     реагентов, которые окрашиваются при контакте с         индикации будет пропорционально концентрации
     мочой в разные цвета. Например, существуют поли-       глюкозы в моче. Второй фермент, иммобилизован-
     функциональные полоски, позволяющие одновре-           ный в зоне индикации полоски (пероксидаза), ката-
     менно исследовать мочу на кровь, кетоны, глюкозу,      литически превращает перекись водорода в воду.
     белок и рН. Комбинации индикаторных составов           Одновременно происходит окисление редокс-ин-
     на полифункциональных диагностических полос-           дикатора (Ind), также иммобилизованного в зоне
     ках составляют таким образом, чтобы получаемая         индикации. Очевидно, что соотношение концентра-
     при их использовании информация как можно луч-         ций окисленной (Indокс) и восстановленной (Indвос)
     ше отвечала требованиям биохимических исследо-         форм индикатора будет пропорционально содержа-
     ваний при диагностике определенных заболеваний.        нию перекиси водорода и соответственно глюкозы
     Естественно, что применение таких диагностичес-        в моче. Поскольку для иммобилизации на тест-по-
     ких полосок кроме ускорения процесса анализа           лоску подбирают индикаторы (о-толидин и др.),
     позволяет существенно снизить стоимость клини-         имеющие разную окраску окисленной и восстанов-
     ческих исследований.                                   ленной форм, итоговая окраска зоны индикации
                                                            тест-метода и ее интенсивность являются критери-
         Индикация компонентов биологических сред           ем количественного содержания глюкозы в иссле-
     диагностическими полосками основана на исполь-         дуемой моче.
     зовании химических и биохимических реакций. В
     качестве реагентов в зонах индикации химических           Такие диагностические полоски во многих слу-
     тест-методов используют буферные смеси, фосфор-        чаях помогают поддержать нормальное состояние
     номолибденовую кислоту, реактив Грисса, органиче-      организма пациента. Тест-полоски на глюкозу, на-
     ские гидроперекиси, нитропруссид натрия и другие       пример, жизненно необходимы для людей, страдаю-
     хромогенные вещества. Эти реагенты сочетаются          щих инсулинзависимой стадией сахарного диабета.
     при изготовлении полосок таким образом, чтобы          Как известно, правильная дозировка нужных ле-
     при достижении определенного содержания анали-         карств или очередная инъекция инсулина означают
     зируемого вещества в моче (или в сыворотке кро-        для них возможность сохранить жизнь. Концентра-
     ви) зона индикации окрашивалась в определенный         ция глюкозы в крови и моче для них коррелирует с
     цвет. При этом интенсивность окраски этой зоны         содержанием инсулина в организме. При гипергли-
     должна быть пропорциональна количеству вещест-         кемии (недостатке инсулина) содержание глюкозы
     ва. Концентрацию биохимического параметра мож-         начинает превышать допустимые пределы. Содер-
     но определить сопоставляя интенсивности окраски        жание глюкозы зависит от многих факторов (физи-
     зоны индикации тест-полоски с окраской шкалы           ческое состояние, наличие ран, питание), во многих
                                                            случаях у пациентов наблюдается резкое понижение
     стандартов, которая нанесена на упаковке.
                                                            концентрации глюкозы в организме (гипоглике-
        Принцип действия ферментных тест-методов            мия). Этот эффект может сопровождаться потерей
     можно рассмотреть на примере диагностической по-       сознания и другими опасными последствиями. Ис-
     лоски для определения глюкозы в моче (см. рис. 2).     пользование диагностических полосок в таких слу-
     Зона индикации этих полосок содержит ферменты          чаях означает для пациента возможность проводить
     глюкозооксидаза и пероксидаза, а также редокс-ин-      диабетический контроль без помощи врачебного
     дикатор с подходящим значением стандартного по-        персонала и целенаправленно регулировать содер-
     тенциала Е0 . Для закрепления этих реагентов на зоне   жание глюкозы в организме.
     индикации используют гелеобразующие вещества,             Как видно, простые в употреблении и дающие
     например агарозу. Совокупность реакций, протека-       важную информацию о состоянии здоровья челове-
     ющих при контакте диагностической полоски с            ка тест-полоски отнюдь не примитивны по прин-
     глюкозой, содержащейся в моче пациента (полоска        ципам своего действия, в них заложены новейшие


32                                                            лйкйлйЗлдав йЕкДбйЗДнЦгъзхв ЬмкзДг, ‹11, 1999


достижения аналитической химии и смежных науч-      торным признаком воздействия на живую природу
ных дисциплин.                                      газопылевых выбросов предприятий или токсич-
                                                    ных компонентов сточных вод.
ЕайгйЙауЦлдаЦ нЦлн-еЦнйСх                              На фиксации морфологических отклонений
(ЕайнЦлнакйЗДзаЦ)                                   растений от нормы под действием загрязнителей
   Особую роль в оценке состояния окружающей        основана биоиндикация на тканевом уровне. Исто-
среды играют биологические тесты. Это связано с     рически именно морфологические реакции орга-
тем, что результаты химического анализа, проводи-   низмов на техногенные факторы вошли в практику
мого с помощью сложного аналитического обору-       оценки качества среды. Еще в середине XIX века
дования, во многих случаях не позволяют оценить     бельгийские и английские ученые описывали факты
истинную опасность тех или иных загрязнителей на    повреждений растений вблизи фабрик. К морфоло-
среду обитания, прогнозировать последствия их       гическим отклонениям высших растений относят
воздействия на живые организмы. Многообразные       изменение окраски листьев, хлороз, пожелтение,
загрязняющие вещества, попадая в окружающую         некроз (омертвление), увядание листвы и ее опада-
среду, могут претерпевать в ней различные превра-   ние. Разработаны специальные шкалы некрозов,
щения, усиливая при этом свое токсическое дейст-    позволяющие оценивать интегральную степень за-
вие. По этой причине оказались необходимыми ме-     грязнения данной местности. Морфологические
тоды интегральной оценки качества среды (воды,      индикаторы на основе лишайников нашли примене-
почвы, воздуха). Огромную роль при этом играют      ние в системах экологического мониторинга многих
методы биотестирования и биоиндикации [4].          стран. Хорошими примерами таких морфологичес-
   Под биотестированием понимают приемы ис-         ких индикаторов являются обыкновенный кресс-
следования, при котором о качестве среды, факто-    салат и табак сорта BEL W3, который выведен специ-
рах, действующих самостоятельно или в сочетании     ально для мониторинга содержания озона в промы-
с другими, судят по выживаемости, состоянию и       шленных регионах. Даже малые дозы О3 в атмосфере
поведению специально помещенных в эту среду ор-     вызывают на листьях этого табака некротические
ганизмов – тест-объектов. Биоиндикация – родст-     пятна. Для сравнения рядом с биотестом высажива-
венный биотестированию прием, использующий          ют озоноустойчивый сорт табака BEL B. В свою
для этих же целей организмы, обитающие в иссле-     очередь, кресс-салат, выращенный в чашках Петри,
дуемой среде. При выборе таких организмов прихо-    служит хорошим тестом на загрязнение почвы и во-
дится соблюдать определенные требования, среди      ды. Биологическими параметрами являются длина
которых возможность фиксировать четкий, воспро-     проростков и корешков, общая масса растений по
изводимый и объективный отклик на воздействие       сравнению с контрольными. Биоиндикацию мно-
внешних факторов, чувствительность этого отклика    голетнего воздействия антропогенных факторов на
на малые содержания загрязнителей и др. Известен    растительность можно провести измеряя ширину
пример биотестирования, основанный на исполь-       годичных колец у контрольных деревьев. Биологи-
зовании канареек для индикации появления руд-       ческим индикатором служит также прирост в длину
ничного газа в горных выработках горняками в        горизонтальных ветвей взрослых деревьев. Несмот-
средние века. Поведение птицы или ее гибель опо-    ря на специфичность отклика этих факторов на воз-
вещали шахтеров о грозящей им опасности.            действие загрязнителей, такой способ позволяет
                                                    проводить довольно точную биоиндикацию с малы-
   Биоиндикацию можно проводить на уровне мо-       ми затратами.
лекул, клеток, органов (систем органов), организ-
мов, популяций и даже биоценоза. Повышение уров-       При проведении биологического тестирования
ня организации живой природы может приводить к      на уровне организмов выбор биологических пере-
усложнению, неоднозначности взаимосвязи биоло-      менных предполагает, что отклик должен корре-
гического отклика с антропогенными факторами        лировать с изменениями на экосистемном уровне.
исследуемой среды, поскольку на них могут накла-    Выявить такую зависимость на практике достаточ-
дываться и природные факторы. Поэтому в качест-     но сложно. Однако такие показатели организмов,
ве биотестов выбирают наиболее чувствительные к     как рост особей, их продуктивность, выживаемость,
исследуемым загрязнителям организмы.                состояние органов дыхания, состава крови и плаз-
                                                    мы удается использовать для биологического тести-
   Использование биохимических реакций (моле-
                                                    рования состояния среды.
кулярный уровень индикации) связано с тем, что
они наиболее чувствительны к воздействию внеш-         При мониторинге природных и сточных вод пред-
них загрязнителей. В присутствии загрязнителей      приятий оказались удобными фитопланктон, даф-
окружающей среды, например, происходит умень-       нии. Показателем при этом служит выживаемость
шение содержания хлорофилла в мембранах хло-        гидробионта. Для биоиндикации состояния водо-
ропластов растений или понижается способность       емов применяют так называемые рыбные пруды, в
фитопланктона к продуцированию кислорода в          которых тест-объектами служат караси и аквариум-
процессе фотосинтеза. Это может служить индика-     ные рыбы гуппи.


ЦЗЙЦзъЦЗ е.а. нЦлн-еЦнйСх а щдйгйЙаь                                                                     33


        Чувствительность отклика биотестов на содер-       бДдгыуЦзаЦ
     жание биологически активных веществ в испытуе-
     мой среде можно проиллюстрировать на примерах.           Проблема установления химического состава
     Некоторые микроорганизмы позволяют определять         различных объектов, содержания опасных для здо-
     рибофлавин, никотиновую кислоту и другие веще-        ровья человека компонентов решается различными
     ства при их содержании 10− 7 %. Фолиевая кислота и    методами, однако наблюдается стремительный рост
     другие соединения обнаруживаются при более низ-       так называемых полевых аналитических техноло-
     ких концентрациях – до 10−10 %. Многие организмы      гий. Они предполагают все более возрастающее ис-
     способны аккумулировать (накапливать) химичес-        пользование в аналитических процедурах биосен-
     кие загрязнители выше их естественного содержания     соров [5], химических сенсоров [6] и тест-методов.
     в воде и почве без быстро проявляющихся наруше-       Эта тенденция связана с необходимостью прибли-
     ний. Такая способность тест-организмов оказалась      зить источник получения информации о составе сре-
     полезной в качестве индикаторного признака за-        ды непосредственно к месту события, по возможно-
     грязнения окружающей среды и используется для         сти сделать его индивидуальным и экономичным.
     аккумулятивной биоиндикации. Этот прием биоте-        Можно наблюдать и определенное сходство прин-
     стирования применяют при исследовании процес-         ципов работы тест-методов и био(химических) сен-
     сов миграции токсичных веществ в окружающей           соров. Во многих случаях главным отличием этих
     среде. В качестве тест-организмов выбирают те из      аналитических методов является то, что в тест-ме-
     них, которые имеют высокий коэффициент биоло-         тодах измерительным инструментарием выступает
     гического накопления (КН) токсикантов из окру-        глаз человека. Можно ожидать, что потребность в
     жающей среды. Фитопланктон, например, имеет           диагностике объектов экологии, медицине, пище-
     значение КН по тяжелым металлам от 102 до 104, для    вой промышленности приведет к возрастанию роли
     полихлорированных бифенилов величина КН до-           тест-методов.
     стигает 1,7 ⋅ 105. Величина КН зависит от природ-
     ных факторов. Бензпирен в гидробиоте Берингова        ганЦкДнмкД
     моря накапливается с КН, равным 2,9 ⋅ 103, а в теп-
                                                              1. Золотов Ю.А. Тест-методы // Журн. аналит. химии.
     лых водах Средиземного моря накопление возрас-           1994. Т. 49, № 2. С. 149.
     тает в пять раз. Знание КН оказалось удобным для
     глобального и регионального мониторинга окружа-          2. Муравьева С.И., Буковский М.И., Прохорова Е.К. и др.
                                                              Руководство по контролю вредных веществ в воздухе
     ющей среды. Для оценки загрязнения природных             рабочей зоны: Справ. изд. М.: Химия, 1991. 368 с.
     вод кадмием можно использовать результаты ана-
     лиза его содержания в водорослях, полихлориро-           3. Лисичкин Г.В. Химическое модифицирование по-
                                                              верхности минеральных веществ // Соросовский Об-
     ванными бифенилами Мирового океана – в жиро-             разовательный Журнал. 1996. № 4. С. 52.
     вых тканях морских млекопитающих, никелем
     Средиземного моря – в устрицах. Содержание рту-          4. Биоиндикация загрязнителей наземных экосистем /
                                                              Под ред. Р. Шуберта.М.: Мир, 1988. 350 с.
     ти в почвах региона удобно отследить по накопле-
     нию токсиканта в капусте, галогенидов – по иглам         5. Варфоломеев С.Д. Биосенсоры // Соросовский Об-
     сосны, лишайникам. Наконец, лучший индикатор             разовательный Журнал. 1997. № 1. С. 45.
     загрязнения автострад свинцом и кадмием – подо-          6. Будников Г.К. Что такое химические сенсоры // Там
     рожник, растущий вдоль них.                              же. 1998. № 3. С. 72.

        Перечисленные методы не исчерпывают облас-                                   * * *
     ти применения биотестов для оценки загрязнения
     биосферы и прогноза влияния загрязнителей на жи-         Михаил Иванович Евгеньев, доктор химических
     вую природу. Несмотря на сложность выявления          наук, профессор кафедры аналитической химии
     биологического отклика на воздействие внешних         Казанского государственного технологического
     факторов, озабоченность состоянием экологии, оче-     университета. Автор более 200 работ по аналити-
     видно, будет стимулировать дальнейшее развитие        ческой химии органических веществ, учебных по-
     этих биоаналитических методов.                        собий, изобретений.




34                                                           лйкйлйЗлдав йЕкДбйЗДнЦгъзхв ЬмкзДг, ‹11, 1999



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика