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.
Opracował: D. Szczukocki, B. Krawczyk, R. Juszczak
3