RESPIROMETRYCZNY TEST TOKSYCZNOŚCI

RESPIROMETRYCZNY TEST TOKSYCZNOŚCI
WPROWADZENIE
Niektóre substancje obecne w wodach lub ściekach mogą oddziaływać toksycznie
na mikroorganizmy biorące udział w procesach oczyszczania. Oddziaływanie to jest w
pewnym zakresie wprost proporcjonalne do stężenia substancji toksycznej. Aby określić
toksyczność związku chemicznego, należy stwierdzić występowanie obserwowalnego
i dobrze zdefiniowanego efektu końcowego. Najłatwiejszym do zaobserwowania
punktem końcowym w eksperymentach in vivo jest śmierć obiektu doświadczalnego.
Ponieważ skutek toksycznego działania związku chemicznego zależy od wielkości
organizmu, na który działa, dawka musi zostać zdefiniowana raczej w kategoriach
stężenia niż wartości bezwzględnej.
W toksykologii spotykane są następujące terminy:
LD (ang. lethal dose) - dawka śmiertelna,
IC (ang. inhibitory concentration) - stężenie hamujące rozwój (np. grzybów),
ED (ang. effective dose) - dawka efektywna.
Opracowano wiele różnorodnych testów służących do oceny toksyczności.
Najprostszym jest respirometryczny test z drożdżami. W teście tym mierzy się objętość
wydzielonego ditlenku węgla (CO2) powstającego w wyniku fermentacji alkoholowej
sacharozy:
H2O + C12H22O11 = 4C2H5OH + 4CO2
W ćwiczeniu jako substancje toksyczne stosuje się roztwory soli metali ciężkich
np. chlorku rtęci(ll) (HgCl2), chloran(l) sodu (NaCIO) lub ścieki przemysłowe wg wyboru
prowadzącego.
Rys.1
przedstawia
schemat
zestawu
do
wykonania
testu
respirometrycznego.
1
50
50
40
40
30
30
20
20
10
10
0
0
50
50
40
40
30
30
20
20
10
10
0
0
Rys.1. Schemat aparatury badawczej
Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie IC50 tj. takiego stężenia
substancji toksycznej, które obniża o 50% aktywność życiową drożdży.
Odczynniki:
sacharoza (cukier), drożdże spożywcze, chlorek rtęci(ll) (HgCl2) - roztwór 0,1%, kwas
siarkowy(VI) (H2SO4) - roztwór 1 mol/L, oranż metylowy - roztwór alkoholowy 0,1%.
Sprzęt laboratoryjny:
termostat, butelki o poj. 90 mL z wężykami (4 szt.), kuweta na wodę, biureta o poj.
100 mL (4 szt.), cylinder miarowy 100 mL, pipeta wielomiarowa o poj. 1 mL.
SPOSÓB WYKONANIA
Nastawić termostat na temperaturę 40°C. Do kuwety pod statywem z biuretami
nalać wody do połowy jej wysokości. Biurety umieszczone w statywie napełnić wodą
wodociągową zakwaszoną kwasem siarkowym(VI) wobec oranżu metylowego.
Sporządzić w zlewce ok. 400 mL 10% roztworu sacharozy i rozetrzeć z 8 g
drożdży. W butelkach przygotować próby o poniższym składzie:
1) 90 mL 10% roztworu sacharozy z drożdżami,
2) 90 mL 10% roztworu sacharozy z drożdżami + 0,5 mL 0,1% roztworu chlorku
rtęci(ll) HgCl2,
2
3) 90 mL 10% roztworu sacharozy z drożdżami + 0,7 mL 0,1% roztworu chlorku
rtęci(lI) HgCl2,
4) 90 mL 10% roztworu sacharozy z drożdżami + 1,0 mL 0,1% roztworu chlorku
rtęci(ll) HgCl2.
Roztwory dokładnie wymieszać. Butelki szczelnie zamknąć korkiem z wężykiem.
Po
przygotowaniu
wszystkich
prób,
butelki
równocześnie
umieścić
w termostacie, wprowadzając końcówki wężyków do odpowiednich biuret. Co 15 minut
notować objętości gazu zbierające się w poszczególnych cylindrach. Na 1-2 minuty
przed pomiarem objętości wydzielonego gazu zawartość butelek delikatnie zamieszać.
Po upływie 120 minut zanotować końcowe objętości.
OPRACOWANIE WYNIKÓW
Na podstawie danych doświadczalnych uzyskanych dla czasu końcowego
i pośrednich punktów), sporządzić wykres zależności objętości wydzielonego gazu od
stężenia substancji toksycznej w badanych roztworach oraz objętości wydzielonego
gazu od czasu trwania pomiaru. Metodą interpolacji wyznaczyć stężenia (wyniki podać
w mg/mL), przy których objętości wydzielonego gazu wynosiłyby 50% objętości
zebranych w próbie kontrolnej. Zinterpretować uzyskane wyniki. Poszukać w literaturze
wartość IC50 wyznaczonej dla drożdży i porównać z wartościami uzyskanymi
w ćwiczeniu.
Instrukcja opracowana na podstawie: Fizykochemiczne metody analizy w chemii środowiska, red. B. Buszewski,
P. Kosobucki, Wyd. UMK, Toruń, 2003.
3