Применение ионоселективных электродов для исследования биологических объектов
Аннотация
Одним из основных методов определения активности ионов H+ и других ионов является метод определения активности с использованием иончувствительных электродов, которые позволяют определять активности ионов в водных и неводных растворах, а также в различных биологических объектах. Целью данной лабораторной работы является изучение способов применения таких электродов в биологических исследованиях. В рамках работы проводилось определение крутизны водородной функции электрода для проверки устройства на исправность (теоретически рассчитанная величина (58 мВ/pH) оказалась равна экспериментально полученному значению (58.7 мВ/pH); определение константы диссоциации лимонной кислоты путем построения кривой ее титрования (выявлены 4 константы: 3,74; 5,04; 5,56; 6,31). Также была определена буферная емкость растворов различной концентрации — было выявлено, что при титровании щелочью она снижается ровно в 2 раза (для 0.05М раствора по отношению к 0.1М), а при титровании кислотой уменьшение происходит примерно в 1.3 раза для 0.05М раствора по отношению к 0.1М. Кроме этого, было определена буферная емкость биологической жидкости (слюны) – она оказалась ниже нормальной — 1,7 моль/л.
Введение
Непрерывная регистрация активности ионов может дать ценную информацию об условиях, скорости и механизмах протекания фундаментальных биологических процессов, так как их протекание связано с изменением активности ионов в клетке и окружающей среде. Регистрируемые активности ионов невелики.
Одним из основных методов определения активности ионов H+ и других ионов является метод определения активности с использованием иончувствительных электродов. Такими электродами определяют активности ионов в водных и неводных растворах, а также в различных биологических объектах. Все ИСЭ в основе своей конструкции имеют ионочувствительную мембрану, проницаемую для конкретного типа ионов. Отсюда, как правило, появляется возможность высокоселективного определения. Мембрана – основной компонент любого ИСЭ. Она разделяет внутренний раствор с постоянной концентрацией определяемого иона и исследуемый раствор. Одновременно мембрана служит средством электролитического контакта между ними. Мембрана обладает ионообменными свойствами, причем проницаемость ее к ионам разного типа различна.
Привлекательной особенностью ионометрии являются относительная простота и дешевизна необходимой аппаратуры, а также высокая экспрессность анализа, что, несомненно, способствует распространению метода.
Таким образом, ИСЭ – это аналитические устройства, позволяющие с помощью ионочувствительной мембраны узнавать конкретный тип ионов и давать информацию об их количестве в виде электрического сигнала – потенциала, который связан с активностью (концентрацией) определяемого иона в анализируемом растворе.
Электродный потенциал меняется при изменении активности ионов в окружающей среде в соответствии с законом Нернста. Концентрацию ионов в растворе обычно выражают в виде показательной функции, поэтому для удобства натуральный логарифм активности в уравнении заменяют десятичным с обратным знаком и этот отрицательный десятичный логарифм активности иона в растворе называют ионным показателем и обозначают pH, если речь идет об ионах H+.
Теоретически график зависимости потенциала стеклянного электрода от pH (электродная функция) представляет собой прямую линию с угловым коэффициентом 58мВ/pH и называется крутизной S электродной функции. Если крутизна конкретного стеклянного электрода значительно отличается от теоретически рассчитанной величины, то такой электрод необходимо заменить.