Способ биотестирования наличия химических соединений в водной среде

 

Использование: биотестирование наличия химических соединений в водной среде. Сущность изобретения: учитывают скорость поступательного движения клеток микроводорослей и величину , характеризующую ориентацию направления движения клеток относительно бокового света. Эту величину оценивают по формуле R(V/V )/( ), где R - показатель; V, VK, - скорость поступательного движения клеток в опытной и контрольной средах; ft, РК- величина, характеризующая ориентацию направления движения клеток в опыте и контроле относительно бокового света . Наличие химических соединений в опытной среде регистрируют в случае достоверного отклонения величины R от единицы. 3 табл., 1 ил. Ј (Л с

8 А1 (19) (11) СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg)g G 01 N 33/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4737382/13 (22) 13.09,89 (46) 07.06.92. Бюл. и 21 (71) Украинская сельскохозяйственная академия (72) Ю.И.Посудин (53) 556.555.8(088.8) (56) Масюк Н.П, Укр. бот. журн. 1961, т.- 18, и 5, с. 62-64.

Авторское свидетельство СССР

)г 1482887, кл. G 01 N 33/18, 1989. (54) СПОСОБ БИОТЕСТИРОВАНИЯ НАЛИЧИЯ

ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В ВОДНОЙ СРЕДЕ (57) Использование: биотестирование наличия химических соединений в водной среде. Сущность изобретения:

Изобретение относится к санитарной, медицинской и сельскохозяйственной микробиологии, альгологии, токсикологии и может быть использовано при биомониторинге и контроле водных сред.

Известен способ биотестирования наличия химических соединений (в частности, гибереловой кислоты) на ос нове регистрации потери подвижности и отмирания клеток зеленых водорослей Dunaliella salina.

Данный способ, оснбванный на визуальном наблюдении движения клеток, довольно трудоемок, неточен, так как связан с необходимостью регистрации живых и неживых клеток посредством микроскопа.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, основанный на оценке энергозатрат, скорости движения и

2 учитывают скорость поступательного движения клеток микроводорослей и величину, характеризующую ориентацию направления движения клеток относительно бокового света. Эту величину оценивают по формуле R=(V/V<)/(P/P ), где К вЂ” показатель; V, V. — скорость поступательного движения клеток в опытной и контрольной средах; Р, Рк— величина, характеризующая ориентацию направления, движения клеток в опытe и контроле относительно бокового све.та. Наличие химических соединений в опытной среде регистрируют в случае достоверного отклонения величины R от единицы. 3 табл., 1 ил.

1 числа подвижных клеток с помощью метода корреляционно-доплеровской спек.троскопии, который содержит следующие операции. Вносят исследуемое химическое вещество определенной концентрации в суспензию тес г-обьектов (водоросли Dunaliella salina, Dunaliella virilis), Через 30-100 мин облучают когерентным светом в красном диапазоне кювету с суспензией водорослей и химическим веществом и измеряют флуктуации рассеянного на движущихся клетках света и определяют корреляционную функцию амплитуды рассеянного излучения. Оценивают скорость, число подвижных клеток и относительную величину энергозатрат на движение клеток водорослей и судят о токсическом эффекте, производимым химическим веществом, по концентрации этого вещества, при которой имеет ме3

1739 сто увеличение энергозатрат на движе-"

we клеток водорослей.

Недостатками известного способа являются длительность процесса определения действия химических веществ (более 30-100 мин), необходимость поддержания точной температуры (26+

+ 0,5 C). Отклонение от этого значения влияет на точность измерений.

Ограниченность способа проявляется в том, что не все химические вещества действуют непосредственно на скорость движения клеток, число подвижных клеток и относительную величину энергозатрат. Например, азид натрия (Иаецу) ингибирует способность клеток ориентироваться относительно направления распространения света (фототопотаксис), оставляя без изменения указанные параметры движения.

Цель изобретения - сокращение времени и повышение точности определения химических веществ, а также расширение возможностей способа.

Поставленная цель достигается путем измерения параметров фотодвижения водорослей - скорости поступательного движения, стимулируемой белым светом, направленным через конденсог микроскопа на предметное стекло с суспензией водорослей и способности клеток ориентироваться относительно направления распространения белого света, направленного под углом к поверхности предметного стекла с суспензией клеток водорослей.

На чертеже дана схема для иллюстрации предлагаемого способа.

На схеме показаны источники 1 и 2 света, объект 3 (предметное стекло с углублением, а котором располагают суспензию водорослей), микроскоп 4, видеокамера 5, телевизор 6.

При определении скорости v поступательного движения излучение источника 1 пропускают через объект 3 и регистрируют скорость движения клеток через микроскоп 4 с помощью видеокамеры 5 на экране телевизора 6 путем фиксации времени прохождения клетками определенного расстояния.

Способность клеток водорослей проявлять ориентацию относительно направления распространения бокового света (от источника 2), направленного под углом к поверхности предметного стекла 3 с суспензией водорослей, характеризуется параметром Р фототопотаксиса, который определяется

288

55 где ч, v„ — скорости поступательного движения клеток в опытной и контрольных средах; г, P - величины, характеризующие ориентацию направления движения клеток а опытной и контрольной средах относительно бокового света.

Наличие химических соединений в опытной среде регистрируют а случае статистически достоверного отклонения показателя R от единицы. Так, при отсутствии химического вещества в водной среде.v=v и т" =1, т.е.

R=1. В присутствии химического > вещества чФч„ или Р Ф Р, т.е. R > 1 или к

R (1. Кроме того, возможны количественные оценки присутствующего в водной среде химического вещества с помощью параметра R = который при отсутствии химического

4 какт- =(n<-no)/(ni+n„) Где n< и и количество клеток, двигающихся к источнику бокового света и от него соответственно. Освещенность суспензии при определении v и P составляет

500 лк.

Оценку наличия химического вещества в водной среде производят следующим образом. Размещают тест-объекты (водоросли) в опытную, с химическим веществом, и контрольную, без хими- ческого вещества, среды: обе среды вносят в экспериментальные ячейки оптической системы, т.е. в углубления предметного стекла, которое размещают на предметном столике микроскопа, закрыв покровным стеклом. Располага" ют ячейки последовательно в фокусе

20 микроскопа 4, сопряженного с видеокамерой 5, и освещают объекты светом источников 1 и 2. На экране монитора

6 регистрируют скорости v и чк посту" пательного движения клеток в опытном и контрольном образцах соответственно при освещении их светом исто ника

1, а также параметры фототопотаксиса

Р и Р, характеризующие способность клеток водорослей ориентироваться относительно бокового света от источника 2 в опытном и контрольном образцах соответственно.

О наличии химического вещества в водной среде судят по показателю R, который рассчитывается по формуле

R (ч/чк)/(®/ К) °

Способ биотестирования наличия химических соединений в водной среде, предусматривающий помещение водорослей в опытную и контрольную среды, внесение обеих сред в экспериментальные ячейки. оптической системы, освещение ячеек боковым светом, определение параметров фотодвижения водорослей в обеих средах, расчет показателя, учитывающего эти параметры, и регистрацию наличия химических соединений в опытной среде по его величи20 не, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени и повышения точности тестирования, а также расширения функциональных возможностей способа, в качестве параметров

25 фотодвижения водорослей используют скорость их поступательного движения и величину, характеризующую ориентацию направления движения клеток водорослей относительно бокового света, 3р расчет показателя проводят по формуле

>Ик / рк где R — показатель;

v, v — скорость поступательного движения клеток соответственно в опытной и контрольной средах;

Р, P . — величина, характеризующая ориентацию- направления движения клеток в опыте и контроле относительно бокового света, а наличие химических соединений в опытной среде регистрируют в. случае статистически достоверного отклонения от единицы.

173 вещества равен -Г2; при наличии химического вещества в водной среде величина R<, отличается от 42 в зависимости от концентрации химического вещества.

5 формула изобретения

Таким образом, предлагаемый способ содержит следующие операции.

Размещают тест-объекты (водоросли) в опытную, с химическим веществом, и в контрольную, без химического вещества, среды, вносят опытную и контрольную среды в экспериментальные ячейки оптической системы, располагают ячейки последовательно в фокусе микроскопа, сопряженного с системой видеорегистрации, освещают ячейки через конденсор микроскопа и боковым светом. Регистрируют на экране видеомонитора скорости v и v движения клеток в опытном и контрольном образцах соответственно, а также параметры Р и 9<, характеризующие способность клеток ориентироваться относительно; бокового света в опытном и контрольном образцах соответственно и оценивают показатель R=(v/vt,)/

/(Р/У„). Регистрируют наличие химического вещества в водной среде в случае статистически достоверного отклонения показателя R от 1, .т.е, R c 1.

В качестве примера реализации предлагаемого способа приведены зависиMocTb cKopocT v nocT naTen Ho o ps жения и фототопотаксиса Р клеток зе. леной водоросли Dunal iel la salina и Dunaliella viridis от концентрации некоторых химических веществ.

Результаты биотестирования азида натрия с помощью клеток Dunaliella

salina приведены в табл. 1.

Результаты биотестирования поверхностно-активных веществ (анионных) с помощью Dunaliella viridis приве- дены в табл. 2.

1739288

Таблица

Концентрация азида натрия

10 М

10 М

10 Ì

1,00

1,24

0,82

0,35

0,32 82 0,32

0,32 79 0,25

0,32 68 0

0,32 29 0

82

82

82

Таблица 2

Концентрация v

АПАВ, мг/л мкм/с отн.ед. мкм/с отн.ед

25 0,29 1,00

31 0,36 1,24

16 0,35 1,20

5 0 со

25 0,29 . 25 0,29

25 0,29

25 0,29

1

Таблица 3

Концентрация %к, мкм/с отн.ед. мкм/с отн.ед.

43,8 0,44

43,8 0,44

43,8 0,44

43,8 0,44

43,8 0,44

43,8 0,44

43,8 0,44

43,0 0,32

43,5 0,27

42,5 Oil7

45,8 0 14

41,3 0

1,00

1,35

1,62

2,51

3,27

43,8 о,33

43,8 0,33

43,8 0,33

43,8 0,33

433,8 0,33

4,8 0,33

43,8 0,33

43,8 0,33

43,0 0,35

44,6 0 32

43,3 0,27

42,8 0,23

42,5 - 0,19

28,9 0,08

1,00

0,92

1,05

1,21

1,40

1,68

2,70

ТЕКТО

10 М

1 0-8 М

10 М

IO М

10 М

Ацетал

10-9 М

10 М

10 И

10 И

10- М

10 М к Р мкм/с отн.ед. мкм/с отн.ед.

1739288

Составитель Ю.Посудин

РеДактоР А.КозоРиз ТехРеД А,Кравчук Корректор С.Иекмар

Заказ 1999 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1О!