БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
, методы качеств. обнаружения и количеств.
определения неорг. и орг. соединений, основанные на применении живых организмов
в кач-ве аналит. индикаторов. Живые организмы всегда обитают в среде строго
определенного хим. состава. Если нарушить этот состав, напр., исключив
из питательной среды определяемый компонент или введя его дополнительно,
организм через нек-рое время подаст соответствующий сигнал. В Б. м. а.
устанавливаются связи характера и (или) интенсивности ответного сигнала
с кол-вом определяемого компонента. В кач-ве индикаторов применяются микроорганизмы
(бактерии, дрожжи, плесневые грибы), водоросли и высшие растения, водные
беспозвоночные и позвоночные животные (простейшие, ракообразные, моллюски,
личинки комаров, олигохеты, пиявки, рыбы и др.), насекомые, черви, а также
ткани, разл. органы и системы (нервная, кровеносная, половая и др.) теплокровных.
Питательная среда м. б. естественной, искусственной или синтетической.
Ответный сигнал индикаторного организма на нарушение хим. состава среды
м.б. самым разнообразным: изменение характера поведения, интенсивности
роста, скорости метаморфоза, состава крови, биоэлектрич. активности органов
и тканей, нарушение ф-ций органов пищеварения, дыхания, размножения, патологоанатомич.
изменения организма, летальный исход. Напр., при применении микроорганизмов
в кач-ве аналит. индикаторов исследуемый компонент можно определять по
характеру и интенсивности пигментации и люминесценции (для фотобактерий),
динамике накопления биомассы, диаметру зоны угнетения роста микробов, изменению
электропроводности р-ров, рН, по качеств. составу и интенсивности газообмена
и др. Все изменения оценивают визуально или измеряют с помощью приборов,
напр. спектрофотометров, потенциометров, аналит. весов. Для обработки сигналов
индикаторного организма применяют вычислительную технику.
Диапазон определяемых содержаний в-в, как и предел обнаружения, зависит
от ряда факторов: направленности и продолжительности воздействия хим. соед.
на организм, т-ры и рН среды, уровня организации биол. объекта, его индивидуальных,
возрастных, половых особенностей и др. Предел обнаружения, как правило,
понижается с увеличением продолжительности наблюдения за индикаторным организмом
и повышением т-ры (до т-ры свертывания белка). Эксперимент может продолжаться
до 40-50 сут. Предел обнаружения Сmin можно оценить по ур-нию:
, где-интервал
времени с момента начала воздействия до появления аналит. сигнала, п и
K-эмпирич. константы, зависящие от биол. активности организма и определяемого
в-ва в р-ре. Значения п и К неодинаковы для разных видов организмов
и могут характеризовать избирательность Б. м. а. Иногда, даже при учете
ряда переменных факторов, влияющих на предел обнаружения, ответная р-ция
организма на одно и то же кол-во определяемого в-ва не воспроизводится.
Эти отклонения трудно объяснимы и описываются законами мат. статистики.
Как правило, Б. м. а. отличаются высокой чувствительностью и избирательностью
определения биологически активных в-в, напр. предел обнаружения тиамина
с помощью бактерий Streptococcus salivarius составляет 1*10-5
мкг/мл, хлорофоса с помощью нек-рых ветвистоусых рачков - 1*10-4
мкг/мл. Кроме того, в ходе анализа можно получить информацию о воздействии
определяемых в-в на жизнедеятельность организмов.
Б. м. а. применяют для определения ядов разл. назначения (в т. ч. ср-в
защиты растений), витаминов, аминокислот, большого числа продуктов орг.
и неорг. синтеза, в частности при контроле загрязнений окружающей прир.
среды, оценке эффективности работы промышленных очистных сооружений.
При своем росте и развитии организмы извлекают из среды нек-рые элементы
и накапливают их в клетках, что можно использовать для концентрирования
и селективного извлечения катионов.
Лит.: Рубенчик Л. И., Микроорганизмы -биологические индикаторы.
К., 1972; Микробиологические методы определения витаминов, аминокислот
и антибиотиков, пер. с англ., М., 1968; Туманов А. А., в кн.: Анализ окружающей
природной среды, Горький, 1980, с. 3-13: Ausgewahlte Methoden der Wasserun-tersuchung,
2 Aufl., Bd 2, Jena, 1982. А. А. Туманов.
|