Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему Применение хроматографических методов в анализе порфиринов в различных биологических образцах

Содержание:

Оглавление
Введение 2
Глава 1. Биогенные порфирины, их природа и свойства 4
1.1 Физико-химические свойства порфиринов 4
1.2 Биохимия порфиринов 16
Глава 2. Хроматографические методы анализа 19
2.1 Газовая хроматография 19
2.2 Жидкостная хроматография 24
2.3 Тонкослойная хроматография 26
Глава 3. Применение хроматографических методов в анализе порфиринов в различных биологических образцах 28
3.1 Определение порфиринов в крови с использованием хроматографии 28
3.2 Хроматография как метод определения порфиринов в моче 34
Заключение 40
Список использованных источников 42

Введение:

Новейшее направление в неорганической химии, которое появилось столь недавно – это бионеорганическая химия.
Бионеорганика ставит перед собой ряд задач, а именно определение соединений неорганической природы, которые участвуют в процессах живой природы, кроме того построением моделей, химических и математических, используя эти вещества, и конечно же способность управления этими соединениями и веществами с их участием.
В процессе изучения бионеорганических соединений, необходимо особое внимание уделять их строению и значимости в биологических системах.
Методы исследования применяются те же, что и при биохимическом анализе, биологическом исследовании, с дополнительной физико-химической методологией, в результате чего получаем математические модели.
Область применения бионеорганических соединений достаточна разнообразно, это и медицина, экология, охрана среды, неорганическая технология.
Порфирины — это природные, пигменты, производные порфина. При включении в молекулы порфирина атомов металлов образуются металлопорфирины. Среди них большое биологическое значение имеют железопорфирины (гемы), входящие в состав гемоглобина, миоглобина, цитохромов и др. В организм человека порфирины могут поступать с пищей или синтезироваться из простых органических соединений.
Они обнаруживаются во всех клетках, принимают участие в энергетическом обмене и экскретируются с мочой в небольших количествах. Повышение в моче уровня порфиринов или порфириногенов свидетельствует о нарушении биосинтеза гема, которое бывает врожденным, например, при наследственных ферментопатиях, и приобретенным, например, при заболеваниях печени и гемолитической анемии.
Определение в моче уровня отдельных порфиринов или порфириногенов позволяет выявить недостаточность отдельных ферментов, участвующих в биосинтезе гема. В некоторых случаях количественному анализу предшествует проведение качественных скрининговых тестов (для этого используют произвольно взятую пробу мочи). В случае положительных результатов исследуют суточную мочу.
Сопоставление уровней порфиринов в моче, плазме крови и кале повышает достоверность диагностики порфирий.
Порфирины представляют собой оранжево-красные флюоресцирующие соединения, состоящие из 4 колец пиррола, которые образуются в процессе биосинтеза гема. Такое строение молекул порфиринов обуславливает возможность использования хроматографических методов анализа биологических жидкостей с целью выявления их уровня в организме.
Данный факт указывает на актуальность данного исследования.
Цель исследования: Изучить, как применяются хроматографические методы в анализе порфиринов в различных биологических образцах.
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
1. Изучить биогенные порфирины, их природу и свойства.
2. Рассмотреть основные хроматографические методы анализа.
3. Изучить как, применяются хроматографические методы в анализе порфиринов в различных биологических образцах.
Объект исследования: Хроматографические методы анализа
Предмет исследования: Хроматографические методы анализа порфиринов.

Заключение:

Хроматографические методы анализа постоянно совершенствуются и модифицируются. Появляются новые технологии, позволяющие определять компоненты смеси в наноконцентрациях. Благодаря этому удается повысить качество готовой продукции в различных отраслях промышленности, минимизировать экологические риски за счет установления жесткого контроля над составом сточных вод.
Однако возможности хроматографии ограничены не только применяющимися методами, но и используемым оборудованием. Важно, чтобы хроматографы отвечали следующим требованиям:
Простая подготовка и введение проб.
Быстрое получение результатов и легкая расшифровка хроматографических графиков.
Принцип работы, основанный на передовых методах.
Максимальная точность анализа.
Нивелирование погрешностей, возникающих из-за физико-химических свойств используемых подвижных и неподвижных фаз.
Минимальные затраты на ввод оборудования в эксплуатацию и его дальнейшее обслуживание.
Возможность анализа сырья или продукции без прерывания основного технологического процесса.
Определение широкого спектра соединений, включая летучие углеводороды и другие, сложные для обнаружения вещества.
Быстрое обучение персонала методам работы с лабораторным оборудованием.
Дальнейшее совершенствование хроматографов позволит удешевить хроматографические методы анализа и расширить области их применения.
В ходе работы цель исследования: Изучить, как применяются хроматографические методы в анализе порфиринов в различных биологических образцах, была достигнута.
Поставленные задачи:
1. Изучить биогенные порфирины, их природу и свойства.
2. Рассмотреть основные хроматографические методы анализа.
3. Изучить как, применяются хроматографические методы в анализе порфиринов в различных биологических образцах, были решены.

Фрагмент текста работы:

Глава 1. Биогенные порфирины, их природа и свойства
1.1 Физико-химические свойства порфиринов

Все живое неразрывно связано с химией, так в состав живых организмов входит порядка 20 химических элементов Периодической системы, а так же их соединения. Растения и животные включают в химический состав своих клеток и тканей различные химические вещества, которые делятся на металлы и неметаллы. Элементы с неметаллическими свойствами, которые имеют особое биологическое значение – C, H, O, N, P, S, F, Cl, Br.
А так же типичные металлы имеют место быть в органических соединениях: Na, K, Ca, Mg, Fe, Zn, Co, Cu, Mn, Mo и другие.
Чтобы математически и статистически подтвердить выше сказанное приведем состав и количественное соотношение элементов, которые входят в состав здорового среднестатистического человека. За средний вес примем 70 кг. Итак, элементы не металлы: кислород составляет большую часть от всех элементов, более 45 кг, углерод составляет 12, 5 кг, азот и фосфор по 2,2 кг. Металлы: Кальций – 1,8 кг, калий – 0,25 кг, магний – 43 г, натрий – 0,07 кг, железо не более 5 г, цинк и того меньше – 3г. Другие металлы, их называют микроэлементами, составляют менее 0,01 % от всей массы – медь, марганец.[3,4]

Рисунок 1. Положение биоэлементов в Периодической системе Д.И. Менделеева

Стоит отметить, что распространенность того или иного элемента в природе не влияет на его значимость и количество в составе живых существ. Кроме того, биоэлементы, или так называемые важнейшие органические элементы, которые имеют особую значимость в биологических системах, по своим химическим свойствам, строению электронных оболочек, атомным массам, значительно отличаются друг от друга.
К примеру, ряд важных биоорганических металлов (биометаллов) способны принимать ионную структуру, с завершенной электронной оболочкой, свойственную благородным газам, и как следствие у них нет переменной валентности. Так же есть элементы металлы (цинк, медь, кобальт, железо II, III, молибден V, VI), имеющие завершенный 18 – электронный энергетический уровень, поэтому имеют промежуточные степени окисления, которые особенно проявляются в окислительно – восстановительных реакциях.[1]