Бесплатная техническая библиотека

Хроматография. История и суть научного открытия

Справочник / Важнейшие научные открытия

 Комментарии к статье

Множество открытий прошедшего века обязаны русскому ученому Михаилу Цвету и его методу хроматографического анализа. Большое число выдающихся исследователей обязано ему своими успехами, а многие и Нобелевскими премиями!

"...Без работ Майкла Цвета нам, всем "пигментщикам", делать было бы нечего..." - вот мнение одного известного английского ученого.

Михаил Семенович Цвет (1872–1919) - сын итальянки и русского интеллигента. Он родился в Италии в городе Асти, неподалеку от Турина. В 1891 году Михаил окончил Женевскую гимназию и поступил на физико-математический факультет Женевского университета. Представив диссертацию "Исследование физиологии клетки. Материалы к познанию движения протоплазмы, плазматических мембран и хлоропластов" Цвет в октябре 1896 года получил диплом доктора естественных наук. В декабре того же года он приезжает в Петербург.

Михаил не знал, что ученая степень Женевского университета не признается в России. Поэтому ему пришлось работать у известного ботаника Андрея Сергеевича Фаминцина, также изучавшего хлорофилл, можно сказать, на птичьих правах. В Петербурге Цвет познакомился с другими выдающимися ботаниками и физиологами растений: И.П. Бородиным, М.С. Ворониным, А.Н. Бекетовым. Это было блестящее общество оригинальных, богатых идеями мыслителей и умелых экспериментаторов. Цвет продолжил свои исследования хлоропластов, готовясь в то же время к новым магистерским экзаменам и к защите диссертации. Экзамены он сдал в 1899 году, а магистерскую диссертацию он защитил в Казанском университете 23 сентября 1901 года.

С ноября 1901 года Цвет работает на должности ассистента кафедры анатомии и физиологии растений в Варшавском университете. На XI Съезде естествоиспытателей и врачей Михаил Семенович сделал доклад "Методы и задачи физиологического исследования хлорофилла", в котором впервые сообщил о методе адсорбционной хроматографии.

Михаил Семенович долгое время решал задачу разделения пигментов зеленого листа, а они очень близки по свойствам. К тому же в листьях присутствуют и другие, очень яркие, пигменты - каротиноиды. Именно благодаря каротиноидам и по осени появляются желтые, оранжевые, багровые листья. Однако пока хлорофиллы не разрушатся, отделить их от каротиноидов было почти невозможно.

Как замечает Ю.Г. Чирков, "видимо, открытие Цвета явилось реакцией на существующие тогда грубые и убийственные для пигментов методы их разделения. Вот один из приемов.

Сначала добывали спиртовую вытяжку хлорофилла, затем ее три часа кипя гили с добавлением в раствор крепкой щелочи (едкого калия). В результате хлорофилл разлагается на составные части - зеленый и желтый пигменты.

Но ведь в процессе изготовления этого зелья (почти алхимические манипуляции) природный хлорофилл мог разрушиться. И тогда исследователь имел бы дело с кусками пигментов, а то и с продуктами их химического превращения".

О том, как свершилось великое открытие, пишет С.Э. Шноль: "Он взял стеклянную трубку, наполнил ее порошком мела и на верхний слой налил немного спиртового экстракта листьев Экстракт был буро-зеленого цвета, и такого же цвета стал верхний слой меловой колонки. А затем М.С. начал по каплям лить сверху в трубку с мелом чистый спирт. Капля за каплей очередная порция растворителя элюировала пигменты с крупинок мела, которые перемещались вниз по трубке. Там свежие крупинки мела адсорбировали пигменты и в свою очередь отдавали их новым порциям растворителя. В силу несколько разной прочности адсорбции (легкости элюции) увлекаемые подвижным растворителем разные пигменты двигались по меловой колонке с разной скоростью и образовывали однородные окрашенные полосы чистых веществ в столбике мела. Это было прекрасно. Ярко-зеленая полоса, полоса чуть желтее зеленого - это два вида хлорофиллов - и яркая желто-оранжевая полоса каротиноидов. М.С. назвал эту картину хроматограммой".

В 1903 году Михаил Семенович Цвет прочел доклад "О новой категории адсорбционных явлений и о применении их к биохимическому анализу". Здесь он впервые обстоятельно излагает принцип своего метода адсорбционного анализа.

"Цвет показал, - пишет Чирков, - что при пропускании растворенных в жидкости растительных пигментов через слой бесцветного пористого сорбента отдельные пигменты располагаются в виде окрашенных зон - каждый пигмент имеет собственный цвет или хотя бы оттенок. Порошок сорбента (это может быть мел, сахарная пудра...) адсорбирует (поверхностно поглощает: латинское adsorbere значит "глотать") разные пигменты с неодинаковой силой: одни могут "проскочить" с током раствора дальше, другие окажутся задержанными ближе. Полученный таким образом послойно окрашенный столбик сорбента Цвет назвал хроматограммой, а метод - хроматографией".

Так была решена казавшаяся неразрешимой задача. Метод оказался гениально прост. Он совсем не похож на громоздкие, требовавшие большого числа реактивов сложные процедуры, применяемые до этого.

Может, эта простота стала причиной того, что большая часть современников или не восприняла это удивительное открытие, или, что еще печальнее, резко восстала против его автора.

Но время все расставило на свои места. Цвет изобрел хроматографию для исследований хлорофилла. Он впервые выделил вещество, которое назвал хлорофиллом альфа и хлорофиллом бета. Он оказался пригодным для исследований не только пигментов, но и бесцветных, неокрашенных смесей - белков, углеводов. К шестидесятым годам двадцатого века хроматографии было посвящено уже несколько тысяч исследований. Хроматография стала универсальным методом.

"...Принцип хроматографического разделения веществ, открытый М. Цветом, лежит в основе множества разнообразных методов хроматографического анализа. Без его использования было бы невозможно большинство достижений в науке и технике XX века...

В основе всего этого - одна общая идея. Она проста. Это, в сущности, идея геометрической прогрессии. Пусть имеются два вещества очень близкие по всем своим свойствам. Ни осаждением, ни экстракцией, ни адсорбцией не удается разделить их в заметной степени. Пусть одно вещество адсорбируется на поверхности, например, карбоната кальция (т. е. менее 1 процента).

Иными словами, его содержание на адсорбенте составит 0,99 от содержания другого. Обработаем адсорбент каким-либо растворителем так, чтобы произошли десорбция (отсоединение) и элюция (смывание) обоих веществ и оба они перешли бы с адсорбента в растворитель, и перенесем этот получившийся раствор на свежую порцию адсорбента. Тогда доля первого вещества на поверхности адсорбента снова будет равна 0,99 от содержания второго, т. е. адсорбируется часть, равная 0,99 х 0,99=0,98 от исходного количества. Еще раз проведем элюцию и снова адсорбцию - теперь доля первого вещества составит 0,98 х 0,99 = 0,97 от содержания второго. Чтобы содержание первого вещества на очередной порции адсорбента составило всего 1 процент от содержания второго, потребуется повторить цикл адсорбции-элюции около 200 раз...

Идея многократной переадсорбции для разделения веществ может быть модифицирована в многократное перераспределение смеси веществ в системе несмешивающихся растворителей. Это - основа распределительной хроматографии. Та же идея лежит в основе современных методов электрофореза, когда смесь веществ движется с разной скоростью по различным адсорбентам в электрическом поле.

Тот же принцип используется при разделении изотопов с помощью диффузии через множество пористых перегородок".

Принцип хроматографического распределения веществ, открытый Цветом, используется в различных областях человеческой деятельности. В частности, его применяют для выделения и очистки антибиотиков в медицине и для разделения изотопов при производстве ядерного топлива.

Автор: Самин Д.К.

 Рекомендуем интересные статьи раздела Важнейшие научные открытия:

▪ Закон Ома

▪ Кибернетика

▪ ДНК

Смотрите другие статьи раздела Важнейшие научные открытия.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Обнаружен новый тип биомолекул 25.05.2021 Биологи довольно хорошо разбираются в основных молекулярных блоках, из которых состоят живые организмы. В них есть углеводы (например, крахмал), липиды (жиры), нуклеиновые кислоты (ДНК) и белки (мышцы). Они делятся на подтипы; например, целлюлоза и сахара - это углеводы. Кроме того, существуют комбинации между этими группами, например, различные сахара соединяясь с липидами в красных кровяных тельцах, определяют группы крови. Гликаны - это цепочки молекул сахара, которые могут прикрепляться к жирам и белкам в процессе, называемом гликозилированием, помогая им переноситься через клетку или складываться в правильные формы. Они участвуют во многих фундаментальных процессах биологии, от развития эмбрионов до распознавания патогенов. Но сейчас исследователи, во главе с биохимиком Райаном Флинном, который работает в Бостонской детской больнице, обнаружили, что гликаны также могут присоединяться к некодирующим РНК. Они установили это, пометив молекулы гликоля сиаловой кислотой в лабораторных клетках и заием извлекая из них РНК. Некоторые из РНК имели сахарное покрытие, меченное сиаловой кислотой. Это было неожиданностью, потому что ранее считалось, что РНК функционирует только внутри клеток - в их ядрах и жидкости, тогда как гликаны обычно отделены от них мембранами в органеллах клетки или на ее поверхности. Команда обнаружила гликоРНК в каждой проверенной клетке - у человека, мыши, хомяка и рыбок данио - видов, разделенных сотнями миллионов лет эволюции. Это говорит о том, что молекулы гликоРНК могут иметь какую-то важную биологическую функцию, которая сохраняется на протяжении всей жизни на Земле. Сравнивая участки РНК в составе гликоРНК с известными базами данных, Флинн и его коллеги обнаружили, что некоторые из них соответствуют РНК, связанным с различными аутоиммунными заболеваниями. Ранее считалось, что эти фрагменты РНК в основном недоступны для иммунной системы, потому, что они спрятаны внутри клеток, и высвобождаются только в результате их гибели. Но теперь обнаружено, что гликоРНК находятся на поверхности клетки, точно так же, как белки и липиды. Это означает, что гликоРНК могут непосредственно участвовать в межклеточной коммуникации, параллельно с другими биомолекулами клеточной поверхности, такими как гликопротеины/липиды, но с другой динамикой, стабильностью или конфигурациями. Вместе с тем, способность гликанов напрямую связываться с РНК кажется маловероятной. Ученые подозревают, что в составе гликоРНК существует третья, очень маленькая молекула, действующая как клей.

Другие интересные новости:

▪ Смартчасы Haylou Solar Neo

▪ LM27761 - инвертор напряжения на переключаемых конденсаторах с LDO

▪ Твердотельный накопитель IRDM PRO GEN 5

▪ Смартфон Nokia Lumia 1520

▪ Молоко из картофеля

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Бытовая электроника. Подборка статей

▪ статья Широка страна моя родная. Крылатое выражение

▪ статья Когда были приручены кошки? Подробный ответ

▪ статья Гуайява. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Электронный выключатель. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Усилители для головных телефонов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025