کرم روده یا آسکاریس

کرم معمولی روده انسان و خوک یا آسکاریس لومبریکوئیدس یکی از نمونه بارز رده لوله سانان یا کرمهای لوله‌ای است. لوله سانان در میان جانواران پر یاخته از حیث تعداد ، بعد از حشرات شاید مقام دوم را داشته باشند. بسیاری از آنها در آب یا خاک بطور آزاد زندگی می‌کنند و بسیاری دیگر نیز در بافتها یا مایعات جانوران و گیاهان به حالت انگل به سر می‌برند.

ساختمان کرم روده

طول کرم ماده ۲۰ تا ۴۰ سانتیمتر است و حداکثر قطر آن در حدود ۶٫۵ میلیمتر است. اندازه نر کوچکتر و طول آن از ۱۵ تا ۵ سانتیمتر است. نمونه‌های تازه به رنگ زرد تا میخکی است. بدن حیوان لوله‌ای و باریک است و در هر دو انتها نازک می‌شود. پوشش بدن از کوتیکول صاف است که دارای خطوط کوچک می‌باشد. چهار خط طولی سفید رنگ در طول بدن امتداد می‌یابد. دهان در انتهای قدامی میان سه لب مدور باز می‌شود.

مخرج عبارت از یک شکاف عرضی است که نزدیک انتهای خلفی در سطح شکمی قرار دارد. انتهای خلفی کرم نر کاملا خمیده بوده و دارای دو سیخک تناسلی می‌باشد که از سوراخ تناسلی نر واقع در داخل مخرج بیرون می‌آید. کرم ماده راست تر بوده و منفذ تناسلی آن در وسط سطح شکمی و در فاصله ۱٫۳ از انتهای قدامی بدنش واقع است.

لوله گوارش

لوله گوارش جانور راست بوده و در طول بدن کشیده می‌شود. این لوله دارای قسمتهای زیر است.

دهان

یک حفره دهانی

حلق عضلانی یا مری به درازای تقریبا ۱۳ میلیمتر که عمل آن مکیدن و کشیدن غذا است.

یک روده باریک و دراز که غیر عضلانی است و از لایه‌ای مرکب از سلولهای آندودرمی بلند که غذای گوارش یافته را جذب می‌کند، تشکیل و از خارج بوسیله کوتیکولی پوشیده شده است.

یک روده راست کوتاه که مواد زاید را از مخرج تخلیه می‌کند.

سایر دستگاهها

اندامهای گردش خون و دم‌زدن در حیوان وجود ندارد. قسمت داخلی هر خط جانبی دارای یک مجرای وازنشی (دفعی) است. هر دو مجرای وازنشی از سوراخ کوچکی واقع در پشت دهان و در وسط سطح شکمی به خارج تخلیه می‌شود. یک حلقه عصبی اطراف مری را احاطه می‌کند. این حلقه عصبی به ۶ عصب قدامی کوتاه و ۶ طناب عصبی خافی متصل می‌گردد. یک طناب عصبی بزرگتر پشتی و یکی هم شکمی در امتداد خط طولی بدن قرار دارد. برآمدگیهای مختلف که در سطح بدن وجود دارد، احتمالا عمل حسی را انجام می‌دهد.

دستگاه تولید مثل

هر اندام تولید مثل عبارت از لوله باریکی است که انتهای داخلی آن مسدود بوده و قطر آن تدریجا زیاد می‌شود. غدد تناسلی و مجرای تولید مثل به هم متصل و ممتد می‌باشد. دستگاه تولید مثل نر شامل بیضه ، مجرای ناقل اسپرمی ، کیسه اسپرمی ، مجرای انزالی و کیسه محتوی دو سیخک تناسلی است. دستگاه تولید مثل ماده شامل ۲ تخمدان ، یک اویدکت یا لوله تخمی و یک رحم است.

دو شاخه رحم هم در یک مهبل کوتاه به هم متصل می‌شود. مهبل به منفذ تناسلی ماده باز می‌گردد. کرمهای نر و ماده در داخل روده میزبان جفت گیری می‌کنند. یک ماده بزرگ می‌تواند یکباره حاوی ۲۷۰۰۰۰۰۰ (بیست و هفت میلیون) تخم باشد و روزانه دویست هزار یا بیشتر تخم بگذارد. تخمها از حیوان ماده خارج شده و به داخل روده میزبان می‌ریزد و همراه با مدفوع بیرون می‌ریزد.

وضع طبیعی

کرم روده یا آسکاریس انگلی است که در روده میزبانش زندگی می‌کند و به همین جهت تعیین اعمال مختلف زیستی یک انگل داخلی هنگامی که در مسکن طبیعی خود به سر می‌برد، کار مشکلی است. لذا احتمال دارد که استنباطات زیر درست باشد.

کوتیکول کرم زنده را در برابر شیره‌های گوارشی میزبان حفظ می‌کند.

غذا از مواد نیمه مایع روده میزبان بدست می‌آید و بوسیله مری عضلانی کرم به داخل کشیده می‌شود. پس از گوارش از دیواره روده عبور کرده به توسط مایع موجود در فضای بدنی در بافتهای دیگر توزیع و تقسیم می‌گردد.

تنفس به شکستن یا تجزیه شدن گلیکوژن در داخل بدن کرم بستگی دارد. زیرا اکسیژن آزاد محتویات روده میزبان بسیار کم است.

سیر تکاملی

قبل از آن که تخمها بتوانند میزبان دیگری را آلوده کنند، لازم است از نظر سیر تکاملی مرحله‌ای را بگذراند. همچنین تخمهای مزبور در شرایط نامساعد مثلا سرما می‌توانند ماههای بسیاری در حال بی حرکتی و خواب باقی ماند. سیر تکاملی در جای گرم ، مرطوب و سایه دار به ۲ یا ۳ هفته وقت احتیاج دارد. اگر این تخمهای جنین دار (حاوی کرمهای جنینی) بوسیله میزبان مناسبی ، ضمن غذا یا آب خورده شود، به طرف معده حرکت می‌کند و در آنجا لاروها از تخم بیرون می‌آیند و به داخل سیاهرگها یا عروق لنفی دیواره روده نفوذ می‌نمایند.

سپس به طرف کبد و قلب و مویرگهای ریوی به گردش در می‌آیند و ضمنا از لحاظ اندازه نیز بزرگ می‌شوند. ظرف چند روز لاروها به داخل راهها یا گذرگاههای هوایی آمده از نای ، مری و معده مجددا به طرف روده حرکت می‌کنند. در روده به صورت کرم رسیده و بالغ در می‌آیند. برای تکمیل و اتمام دوره زندگی کرم روده میزبان واسطه لازم نیست.

میزبان کرم آسکاریس

میزبان این کرم انسان و خوک می‌باشد. کرمهایی که در انسان و خوک وجود دارند، از نظر ساختمانی به هم شبیه‌اند، ولی از نظر فیزیولوژیکی اختلاف دارند. بدین ترتیب که تخمهای آلوده کننده کرم روده انسانی (کرم روده اطفال) معمولا در خوکها تولید کرم نمی‌کنند و بر عکس خوکهای جوان (بچه خوک ) معمولا لاروها را از خاکهای آلوده در طویله یا از پستان کثیف ماده خوک در موقع شیر خوردن می‌گیرند. خوکهای بالغ در برابر آلودگی نسبتا مصون هستند.

آلودگی انسان به کرم روده امر شایع و رایج است و اکثر مردم نواحی روستایی مبتلا هستند. کرمها ممکن است ترشحات سمی در روده تولید کنند یا به علت کثرت تعداد کرمها در روده ، مانع و انسداد بوجود آید. گاهی اوقات کرمها به طرف دهان یا بینی مهاجرت می‌کنند و حتی دیواره روده را به منظور رسیدن به سایر اندامها سوراخ می‌کنند. از این رو کسالت وخیم و یا مرگ را برای میزبان به بار می‌آورند.

عوارض آسکاریدوز

وجود تعداد زیاد کرم آسکاریس ،‌ مهاجرت و یا تجمع آنها در روده‌ها گاهی سبب ایجاد عوارض شدید می‌شود. این عوارض عبارتند از انسداد روده‌ها ، ابتلای کیسه صفرا ، پانکراتیت و آپاندیست حاد و سوراخ شدن روده‌ها. علایم انسداد روده ها شامل درد ناگهانی و پیچش شکم همراه با استفراغ ، اتساع شکم و مشاهده انسداد در عکس‌برداری با اشعه ایکس است.

تشخیص

تشخیص آلودگی به کرم بالغ با آزمایش مدفوع و مشاهده تخم به آسانی صورت می‌گیرد . در این مرحله تشخیص انسداد روده به علت آسکاریس با لمس شکم و توده‌های نرم و متحرک در زیر انگشتان ممکن است. تشخیص استقرار کرم آسکاریس در محلهای دیگر بدن فقط در هنگام عمل جراحی امکان دارد. بهترین روش آزمایش مدفوع برای تشخیص آسکاریس استفاده از روش کاتوکاتز است.

درمان

چند داروی موثر بر آسکاریس عبارتند از: ترکیب مبندازول ، ترکیب لوامیزول و ترکیبات پیرانتل پاموت.

رنگ آمیزی سلول های پوششی دهان

تئوری :

یکی از اصول و روش های مطالعه سلول های گیاهی و جانوری استفاده از متد رنگ آمیزی است.بااستفاده از رنگ های مختلف زیستی می توانیم اجزا و ارگانرهای مختلف سلول را رنگ آمیزی کنیم.

اساس و پایه رنگ آمیزی ترکیب مولکول های ماده رنگی مورد نظر با مولکول های اندام یا اجزای هدف می باشد.تعدادی از مواد رنگی به صورت رنگ عمومی کاربرد دارد و برخی از رنگ ها مثل سبز ژانوس رنگ اختصاصی میتوکندری و یا قرمز خنثی برای رنگ آمیزی واکوئل است.رنگ های زیستی به رنگ هایی اطلاق می شود که هیچ گونه اثر سوئی در سلول های زنده نداشته باشد.

یک تعداد از رنگ های مورد استفاده رنگ های اسیدی و یک عده دیگر جز رنگ های بازی است که این مواد هم با قسمت های آنیونی و کاتیونی غشای اندامک ها ترکیب می شوند و موجب رنگی شدن آن دیواره ها می شوند.

باشد.تعدادی از مواد رنگی به صورت رنگ عمومی کاربرد دارد و برخی از رنگ ها مثل سبز ژانوس رنگ اختصاصی میتوکندری و یا قرمز خنثی برای رنگ آمیزی واکوئل است.رنگ های زیستی به رنگ هایی اطلاق می شود که هیچ گونه اثر سوئی در سلول های زنده نداشته باشد.

یک تعداد از رنگ های مورد استفاده رنگ های اسیدی و یک عده دیگر جز رنگ های بازی است که این مواد هم با قسمت های آنیونی و کاتیونی غشای اندامک ها ترکیب می شوند و موجب رنگی شدن آن دیواره ها می شوند.

اجزای مختلف یاخته زنده به علت دارا بودن اختلاف غلظت و ضریب شکست بسیار کم به هنگام جذب طیف نور مرئی ، به قدر کافی کنتراست یا اختلاف میزان نور از خودشان نمی‌دهند. رنگهای زیستی ، بدون اینکه اندامکهای یاخته را بی‌جان سازند، آنها را بطور انتخابی رنگ‌آمیزی می‌کنند.

روش انجام آزمایش :

ابتدا لام ها را از قسمت پهنش از طرف داخل به گونه کشیده تا کمی از سلول های پوشاننده ی دهان را بر دارد سپس یک قطره آب روی لام میگذاریم و آن را آرام به روی قسمت خیس لام میکشیم تا سلول های جدا شده ی گونه به روی آن منتقل شود.

سپس چند قطره از رنگ های زیستی را با آب مقطر رقیق کرده به گوشه ی نمونه اضافه می کنیم تا کم کم در سطح نمونه پخش شود بعد یک لامل برداشته و آن را روی نمونه می گذاریم. حال می توانیم سلول های رنگ شده ی گونه را با عدسی ۴۰ مشاهده کنیم.

تعیین طول عرض و ضخامت سلول

تئوری :

پر سلولی دارای ۳بعد طول عرض و ضخامت یا عمق است.در بررسی ابعاد سلولی از از ۲ روش کلی دستی و دستگاهی استفاده می شود.

در روش دستی می توان یا از اکولارگراتیکول بهمراه لام خاص آن استفاده کرد و یا از سیستم درجه بندی خود میکروسکوپ بهره گرفت . در روش دستی و دقیق اکولار لنزی است که قسمت میانی آن مدرج است . در روش دستی تقریبی از سیستم درجه بندی خود میکروسکوپ بهمراه سلول های بشره پیاز استفاده می شود.

روش دستی تقریبی(با استفاده از سیستم ورنیه خود میکروسکوپ)بیشتر در مورد بررسی سلول های گیاهی بکار می رود.

روش دستی دقیق(لام میکرومتری و اکولارگراتیکول)بیشتر در بررسی باکتری ها بکار می رود.

ابعاد سلولی

اکثر سلولها میکروسکوپی بوده و با چشم غیر مسلح دیده نمی‌شوند. سلولهای شاخص حیوانی و گیاهی ، دارای قطری حدود ۵ – ۱۰۰ میکرومتر بوده ( ^۶-۱۰ متر) و بسیاری از باکتریهای تنها ۱ – ۲ میکرومتر طول دارند. چه چیزی ابعاد سلولی را محدود می‌نماید؟ به حداقل اندازه سلول احتمالا حداقل تعداد هر نوع بیومولکول مورد نیاز سلول ، تعیین می‌گردد.

• کوچکترین سلولها ، باکتریهای خاصی به نام مایکوپلاسماها ، دارای قطری حدود ۳۰۰ نانومتر (^۹-۱۰ متر) و حجمی در حد ^۱۴-۱۰ میلی لیتر می‌باشند. بلند ترین بعد یک ریبوزوم باکتریایی حدود ۲۰ نانومتر بوده و بنابراین چند ریبوزوم موجود در سلول مایکوپلاسمایی ، کسر مهمی از حجم سلول را شامل می‌گردد. سلولی با این اندازه ، تنها شامل ۶۰۰۰ مولکول از متبولیتها می‌باشد.
• حد بالای اندازه سلول احتمالا توسط میزان انتشار مولکولهای حل شده در سیستمهای آبی ، تنظیم می‌گردد. یک سلول باکتری که برای تولید انرژی وابسته به واکنشهای مصرف اکسیژن می‌باشد (سلول هوازی) می‌بایست اکسیژن مولکولی را از محیط اطراف ، از طریق انتشار و از میان غشای پلاسمایی خود به دست آورد. این سلول بسیار کوچک بوده و نسبت سطح به حجم آنقدر بزرگی دارد که اکسیژن انتشار یافته به داخل سلول ، براحتی به هر قسمتی از سیتوپلاسم آن می‌رسد.
• از بزرگترین سلولها می‌توان سلولهای ماهیچه‌های اسکلتی پستانداران (در حدود ۱۲ سانتیمتر) و سلولهای عصبی (که در برخی از حیوانات بیش از یک متر طول دارد) را نام برد. قطر گلبول قرمز انسان در حدود ۷ میکرون و اندازه سلول تخم انسان در حدود ۰٫۲ میلیمتر است و با چشم غیر مسلح قابل روئیت می‌باشد. حال آنکه اسپرماتوزئید طولی در حدود ۵۷ میکرون دارد. بطور کلی اندازه سلولها تابع تنوع پذیری موجودات زنده بوده ، ولی برای هر موجود زنده و سلول معینی کاملا ثابت بوده و ارتباط بین سطح غشا و حجم سلول و همچنین ارتبلط بین حجم هسته و حجم سلول ، تعیین کننده این اندازه می‌باشد.

روش انجام آزمایش :

۱تکه از بشره پیاز را با دقت (بدون چروکیدگی و بدون ایجاد حباب)روی لام قرار می دهیم و رنگ لوگل یا استواورسئین اضافه کرده سپس با دقت لامل را قرار می دهیم. پس از چند دقیقه با عدسی شیئی ۱۰ برای طول و عرض و با عدسی شیئی ۴۰ برای محاسبه عمق استفاده می کنیم . سپس با افزودن آب مقطر به همین نمونه و اندازه گیری طول و عرض و عمق نتایج را در دو حالت رنگ آمیزی و بدون رنگ آمیزی با هم مقایسه می کنیم.

ابتدا یک سلول را روی ساعت۱۲ میدان دید قرار داده شاخص عددی ورنیه را با عدسی ۱۰ می خوانیم سپس سلول را در راستای قطب حرکت می دهیم تا به ساعت ۶ میدان دید برسد در همین زمان تعداد سلول ها را نیز می شمریم و عدد ورنیه میکروسکوپ را نیز یادداشت می کنیم.

۱۰۰۰  (عدد در ساعت ۶)-(عدد در ساعت ۱۲)  عرض سلول

برای محاسبه طول سلول نیز به همین نحو نیز عمل می کنیم اما از ساعت ۹ به ساعت ۳ تعداد سلول ها شمارش می شود و درجه دیگر سیستم ورنیه میکروسکوپ در روی صفحه نمونه استفاده می شود(از همان عدسی ۱۰ استفاده می شود.)

اما برای محاسبه ی عمق یا ضخامت سلول از پیچ های ماکرو و میکرو و درجه بندی روی آن ها استفاده می شود و از عدسی شیئی ۴۰ استفاده می شود.

در ابتدا با استفاده از پیچ میکرو هسته ی یک سلول را واضح می کنیم  و عدد شاخص روی پیچ ها را یادداشت می کنیم سپس با تغییر پیچ میکرو سعی می کنیم دیواره همان سلول را به طور واضح مشاهده می کنیم و عدد شاخص را مجددا یادداشت می کنیم. اختلاف بین این دو عدد معرف ضخامت سلول است.

رنگ آمیزی اسپور به روش فولتون و شیفر

مقدمه :

اسپور

اسپور درباکتری ها یک فرم مقاوم است و فرم زایشی نیست ،  و این برخلاف کپک ها و مخمرهای قارچی است . از هرباکتری فقط یک اسپور به وجود می آید و از هر اسپور نیز یک باکتری به وجود می آید.

اسپورها فقط در باکتری هایی تولید می شوند که ژن های مخصوص اسپور زایی داشته باشند. اسپور زایی یک وجه تشخیص و افتراق برای باکتری است . در فرایند اسپور زایی ۲۰۰ ژن دخالت دارند. باکتری ها در زمان احساس خطر اگر ژن اسپورزایی داشته باشند خود را به اسپور تبدیل می کنند.

منظور از عوامل نامساعد محیطی عواملی چون : حرارت ، رطوبت ، تشعشعات مثل نور فرا بنفش و PH است.

درزمان شرایط نامساعد محیطی حدود ۲۰۰ ژن گفته شده یکی یکی شروع به فعال شدن می کنند و سیتوپلاسم خشک می شود. همزمان با این اتفاق DNA  سلول همانند سازی می کند. قسمتی از DNA که همانند سازی شده از قسمت اصلی جدا می شود.

مواد سیتو پلاسمی متراکم شده و در اطراف یکی از کپی های باکتری جمع می شوند. قسمتی از سیتوپلاسم متراکم شده و اطراف آن غشا و دیواره تشکیل می شود که ترکیباتی چون D.P کولینات کلسیم ( سیمان غشا اسپور) در آن وجود دارد. دیواره اسپور به مرور زمان ضخامتش زیاد شده و در قسمتی از سلول جایگزین می شود. در این حالت باکتری به خواب می رود.

میزان سوخت و ساز اسپور کمترین مقدار ممکن است. به اسپوری که به ای حالت تولید شده آندواسپور می گویند و  به اسپوری که از باکتری خارج می شود اگزو اسپور می گویند. موقعیت قرار گیری اسپوردر داخل باکتری متفاوت است ، به طوری که:

۱-   اگر دروسط سلول تشکیل شود central

2-   اگر اسپور در یکی از دو انتهای باکتری تشکیل شود terminal

3-   اگر اسپور مابین انتها و وسط سلول تشکیل شود sub terminal

اسپور از نظر شکلی به دو شکل گرد و یا بیضوی است. قطر اسپور می تواند از قطر باکتری بزرگتر باشد که آن را Bulbing می گویند( باکتری باد کرده).

باکتری هایی که اکثرا اسپور تولید می کنند مربوط به خانواده با سیلاسه هستند.

۱-   باسیلوس

۲-   کلستریدیوم

همگی این خانواده به صورت میله ایند. در کوکسی ها هم برخی اسپور تولید می کنند که به آنها اسپوروسالسینا می گویند.

عمل تبدیل اسپور به فرم فعال را جوانه زدن می گویند ( germination )

اجزا اسپور عبارتند از:

۱) core ( قسمت مرکزی ) : حاوی سیتوپلاسم متراکم، DNA ، ریبوزوم ، RNA ، آنزیم های که همیشه کاربرد دارند.

۲) لایه ای به نام core wall ( دیواره اسپور) : شامل دو قسمت دیواره سلولی و غشاسیتوپلاسمی است.

۳) لایه ای به نام  cortex.

4) لایه ای به نام spore coat  ( پوشش های اسپور): بیشتر از یک لایه است.

۵) قسمت بیرونی به نام Exosporium .

برای رنگ آمیزی اسپورها  ۳ روش وجود دارد:

۱-                                                              wirty Conklin

2-                                                              schaeffer – falton

3-                                                              dorner

مالاشیت گرین ……………………………………………………………………………………………………….

از مالاشیت گرین در صنعت به عنوان دارویی برای مقابله با انگل ها و قارچ های آبی استفاده می شود. این ماده به طور معمول در مراکز تولید مصنوعی ماهی کپور معمولی ( Cyprinus carpio ) به عنوان داروی ضد قارچ استفاده می شود ، اما این دارو به عنوان عامل بروز ناهنجاری ، ماده ای جهش زا ، عامل پیش سرطان ، آلوده کننده ی محیط های آبی شناخته و مصرف آن ممنوع گردید ، اگر چه همچنان در بسیاری از مراکز تکثیر و پرورش آبزیان در ایران از این ماده استفاده می شود. از جمله موادی که می توان به جای مالاشیت گرین استفاده کرد ، پراکسید هیدروژن ( H₂O₂ ) است. آژانس دارو و غذای آمریکا (FDA ) پراکسید هیدروژن را در گروه دارو های کم ضرر ( با اولویت نظارت کم   LPR ) رده بندی کرده است.

آزمایش:

در اینجا ما برای رنگ آمیزی اسپور ها از روش  schaeffer – falton استفاده می کنیم. در رنگ آمیزی wirty Conklin  تمامی مراحل مانند رنگ آمیزی schaeffer – falton است با این تفاوت که هنگامی که رنگ مالاشیت گرین را اضافه کردیم حرارت نمی دهیم و در رنگ آمیزی DORNER   نیز از نکروزین استفاده می کنیم. بعد از انجام آزمایش خواهیم دید اسپور باکتری ها در کدام قسمت قرار گرفته است ، داخل ( Center , terminal , sub terminal  ) یا خارج باکتری.

ابزار و مواد مورد نیاز آزمایش:

مالاشیت گرین ، سافرانین ، آنس حلقوی ، لام ، گیره ، سینی رنگ آمیزی ، پلیت حاوی باکتری

شرح آزمایش:

در اول باید یک گسترش ( Smear ) تهیه کنیم. آنس حلقوب را با حرارت ضد عفونی می کنیم و با آن یک قطره آب روی لام می گذاریم. از پیپت باکتری ، در کنار شعله با آنس حلقوی ، مقداری باکتری بر می داریم و در قطره آب روی لام پخش می کنیم. پس از خشک شدن آن را روی شعله می گیریم تا ثابت شود.

حال محلول مالاشیت گرین را روی لام میرزیم و به مدت۳ تا ۵ دقیقه حرارت می دهیم اما این حرارت نباید به طوری باشد که سبب تبخیر مالاشیت گرین شود. پس از این لام را با آب شستشو می دهیم و محلول سافرانین را روی لام میریزیم. پس از گذشت یک دقیقه آن را با آب  شستشو می دهیم زیر نور لامپ قرار می دهیم تا خشک شود.

بعد از خشک شدن لام می توانیم آن را با میکروسکوپ بررسی کنیم. مقداری روغن ایمرسون یا سدر به آن اضافه می کنیم و با عدسی ۱۰۰ می توانیم مشاهده کنیم.

در مشاهده خواهیم دید که اسپورها سبز رنگ ( به رنگ مالاشیت گرین) و سلول های رویشی باکتری قرمز رنگ ( به رنگ سافرانین ) هستند. اسپورها را در دو حالی بیرونی ( External ) و داخلی ((  Internal  مشاهده می شود.

انواع محیط کشت میکروبی و اصول تهیه آنها

میکروارگانیسم ها همانند سایر موجودات زنده برای ادامه زندگی به محیط زیست نیاز دارند که مواد لازم جهت متابولیسم و تکثیر آنها را دارا باشد.ضمنا این محیط باید دارای دما,فشار اسمزی و PH  مناسب نیز در حدود ۲/۷ باشد.میکروارگانیسم ها علاوه بر محیط های زیست طبیعی خود توانایی زندگی در محیط های ساخته شده را نیز دارند که آنها را محیط کشت مصنوعی می نامند.

انواع محیط کشت

محیط های کشتی که در میکروب شناسی به کار برده می شوند انواع مختلف دارند و آنها را می توان از جنبه های گوناگون از جمله حالت و از نظر متمایز سازی تقسیم بندی کرد.

انواع محیط کشت از نظر حالت

۱-محیط کشت جامد (Solid ):

این محیط کشت دارای پسوند آگار می باشد چرا که به نسبت ۲ تا ۳ درصد حاوی آگار بوده و همین میزان آگار می تواند باعث جامد شدن یک محیط کشت جامد گردد.آگار تجارتی ماده خشک است شبیه سلولز که اگر در آب سرد ریخته شود باد می کند و اگر بجوشد کاملا حل می شود در عین حال در کمتر از ۴۵ ذرجه سانتی گراد به حالت جامد درمی آید.آگار به حد کافی مواد غذایی ندارد و باید آن را با مواد غذایی دیگر مخلوط کرده و مورد استفاده قرار داد نوترین آگار مثالی از یک محیط کشت جامد است.

محیط کشت نیمه جامد (semisolid):

این نوع محیط کشت به وسیله اضافه کردن ۱ تا ۵/۱ درصد آگار به محیط کشت مایع کشت دارای پسوند مدیوم (medium) می باشد مثل SIM  (sulfide-Indol-Motility )مدیوم که از آن می توان برای بررسی حرکت باکتری ها استفاده کرد.

محیط کشت مایع : (Fluid ) :

این نوع محیط کشت دارای پسوند براث (Broth) است و حالت جامد یا ژله ای ندارد از این نوع محیط می توان نوترین براث را نام برد.

انواع محیط کشت از نظر متمایز سازی:

محیط های کشت مختلف برای تشخیص و جداسازی باکتری ها به کار می روند بر چهار نوع اند:

۱-محیط های کشت عمومی(ساده):

این محیط ها دارای کلیه مواد لازم جهت رشد باکتری ها هستند و به علت نداشتن مواد ضد میکروبی تقریبا تمام باکتری ها می توانند در آن رشد کنند.محیط کشت نوترین آگار از این نوع محیط کشت است.

۲-محیط های کشت غنی شده:

این محیط ها به واسطه اضافه کردن خون یا سرم به محیط های کشت ساده فراهم می شوند.این محیط ها می توانند رشد یک سری باکتری های پر نیاز را فراهم کنند مثل محیط بلاد آگار یا سرم لفلر که مورد اخیر جهت کشت باسیل دیفتری به کار می رود.

۳-محیط های کشت افتراقی:

این محیط ها به علت داشتن یک سری مواد ویژه و در عین حال ضد میکروبی باعث تمایز برخی از باکتری ها می شوند مانند محیط  ائوزین متیلن بلو(E.M.B ) و مک کانکی که حاوی لاکتوز و معرف های شیمیایی هستند و به همین علت باعث تمایز باکتری هایی می شوند که لاکتوز را تخمیر می کنند.همچنین محیط هایی  مثل سلینت F و تتراتیونات براث وجود دارند که رشد باکتری سالمونلا را در نمونه مدفوع افزایش داده و از رشد دیگر باکتری ها جلوگیری می نمایند.

۴-محیط های کشت اختصاصی (انتخابی):

این محیط ها فقط برای رشد باکتری های ویژه ای مناسبند مثلا در محیط کشت مانیتول سالت آگار (Manitol Salt Agar )که دارای قند مانیتول و مقدار زیادی نمک ۵/۷ درصد است فقط باکتری هایی قادر به رشد هستند که اولا مانیتول را تخمیر کنند ثانیا در مقابل غلظت زیاد نمک طعام مقاوم باشند مانند باکتری استافیلوکوک بیماری زا که تین توانایی را داراست.

اصول تهیه محیط کشت:

امروزه اکثر محیط های کشت مورد استفاده در میکروب شناسی به صورت پودرهای آماده وجود دارند که برای تهیه آنها باید طبق دستور مقدار معینی از هر محیط کشت را با مقدار مناسبی آب مقطر مخلوط کرد برای این منظور ابتدا مقدار لازم را در ارلن مایر می ریزیم و مقدار پودر مشخص شده را به تدریج در آن وارد می کنیم و هم می زنیم تا پودر گلوله نشود و به طور یکنواخت حل گردد.گاهی برای تهیه محیط های کشت لازم است مقادیر معینی از مواد مختلف را با مقدار مناسبی آب مقطر مخلوط کرد.در هر صورت در مواقعی که آگار در ترکیب محیط کشت وجود دارد باید آن را در محیط حل کرد به این منظور بعد از مخلوط کردن مقدار لازم پودر و آب ضروری است که مخلوط حاصل به حدود یک دقیقه جوشانده شود تا رنگ محیط کاملا شفاف گردد به این منظور می توان از بن ماری و یا شعله مستقبم باید محیط را مرتب به هم زد تا آگار ته نگیرد و نسوزد پس از آماده شدن محیط باید آن را توسط اتوکلاو سترون کرد.در مورد برخی از محیط های اختصاصی مثلا سالمونلا –شیگلا-آگار سترون کردن محیطط لازم نیست. اگر منظور تهیه محیط کشت در پلیت باشد محیط را در همان ارلن مایری که تهیه کرده ایم در داخل اتوکلاو به مدت ۱۵ الی ۲۰ دقیقه استریل می کنیم پس از بیرون آوردن ارلن حاوی محیط کشت از داخل اتوکلاو اجازه می دهیم تا دمای آن حدود بین ۴۵ تا ۵۰ درجه سانتی گراد کاهش یلبد سپس در کنار شعله با رعایت شرایط سترون به مقدار ۱۰ تا ۱۵ سی سی در هر پلیت تقسیم می کنیم و سپس سطح محیط داخل هر پلیت را به منظور از بین بردن حبابهای احتمالی هوا توسط شعله تیز شعله دهی می کنیم.

برای تهیه محیط کشت در لوله آزمایش باید پس از مخلوط کردن و حرارت دادن مقدار پودر و آب مقطر مشخص در داخل ارلن محیط مذکور را در داخل لوله های آزمایش تقسیم نمود . معمولا تا ۱/۳ لوله ها را از محیط کشت پر می نمایند و سپس آنها را اتوکلاو می کنند.اگر منظور تهیه محیط آگار شیب دار باشد باید لوله ها را بعد از خارج کردن اتوکلاو به طور کج قرار داد تا محیط کشت بسته شود . برای تهیه محیط آگار تال (agartall ) مثل SIM لوله را به طور عمودی قرار می دهند تا محیط ببندد . در هر حال در تمام موارد باید دهانه لوله ها یا ارلن ها را قبل از اتوکلاو کردن خوب مسدود کرد و پنبه را به نحوی در دهانه لوله ها گذاشت که مقداری  از آن در داخل لوله و مقداری هم در بیرون قرار بگیرد به طوری که به راحتی بتوان آن را برداشت .(در هر صورت نباید آنقدر شل باشد که به آسانی بیفتد.) در نهایت محیط های پلیتی و لوله ای را به مدت ۲۴ ساعت قرار دادن در انکوباتور به منظور چک کردن آلوده بودن یا نبودن آنها به طور وارونه قرار می دهند . محیط ها را تا هنگام مصرف باید به طور وارونه در یخچال نگه داشت تا از تبخیر آب آنها جلوگیری شود.این محیط های کشت در صورت نگه داری در یخچال تا یک هفته قابل استفاده اند

روش تهیه محیط خون دار

برای تهیه محیط های خون دار از خون (دفیبرینه) خرگوش-گوسفند و … استفاده می شود ولی ترجیحا خون انسان نباشد .

۱-ابتدا مقدار لازم از محیط پایه بلاد را بر اساس دستورالعمل روی قوطی آن با مقدار لازم از آب مقطر مخلوط و اجازه دهید تا حدود ۱ دقیقه بجوشد

۲-این محیط را سترون سازید

۳- ۵تا ۱۰ درصد از خون مورد نظر را به محیط پایه بلاد بیفزایید.دمای محیط پایه در حدود ۴۵ تا ۵۰ درجه سانتی گراد باشد به طوری که دست را نسوزاند و آن قدر هم سرد نباشد که محیط ببندد

۴-مخلوط را تکان دهید تا کاملا حل شود

۵-محیط را در پلیت ها تقسیم کنید (با رعایت شرایط سترون سازی در مجاورت شعله)

از این محیط برای کشت باکتری هایی مثل استرپتوکوک و پنوموکوک که درانسان بیماری زا هستند استفاده می شود.

روش تهیه محیط ائوزین متیلن بلو (E.M.B )

۱-مقدار لازم از پودر ائوزین متیلن بلو را وزن کنید

۲-مخلوط را در ۱۰۰۰ سی سی آب کاملا حل کنید

۳-مایع به دست آمده را و سترون سازید

۴-محیط سترون شده را در پلیت ها تقسیم کنید . این محیط باید در طی یک هفته مورد استفاده قرار گیرد بر خلاف سایر محیط ها نمی توان آن را در ظروف و یا شیشه های کتابی بیش از یک هفته نگه داشت و پس از ذوب مجدد از آن استفاه کرد.این محیط دارای لاکتوز و معرف شیمیایی ائوزین متیلن بلو (جهت جلوگیری از رشد باکتری های گرم مثبت) است.به همین جهت باکتری های گرم منفی که لاکتوز را تخمیر می کنند در این محیط به رنگ قرمز تا سیاه ظاهر می شوند و باکتری های گرم منفی که لاکتوز را تخمیر نمی کنند کلنی هایی بی رنگ یا به رنگ محیط به وجود می آورند مثلا اشریشیا کلی در این محیط کلنی سیاه رنگ تولید می کند و روی پلیت سایه ای از رنگ سبز متالیک (جلای سبز رنگ)دیده می شود.

روش تهیه محیط S.I.M

۱-      مقدار لازم پودر مورد نظر را (طبق نوشته روی ظرف محتوی پودر )وزن کنید

۲-      پودر حاصل را در ۱۰۰۰ سی سی آب کاملا حل کنید

۳-      مایع حاصل را در لوله های آزمایش تقسیم کنید

۴-      دهانه لوله ها را به وسیله پنبه مسدود کنید

۵-      لوله ها را توسط اتوکلاو سترون کنید

۶-      لوله ها را پس از سترون کردن به طور عمودی قرار دهید تا محیط که نیمه جامد است بسته شود از این محیط جهت بررسی حرکت باکتری ها و قدرت تجزیه و آزاد سازی گوگرد توسط باکتری مورد نظر استفاده می شود

روش تهیه محیط نوترین آگار (N.A. ):

۱-مقداری گرم از پودر آماده را در ۱۰۰۰ سی سی آب حل کنید. (بر اساس دستورالعمل روی قوطی کشت)

۲-مایع حاصل را چند دقیقه بجوشانید تا رنگ محیط کاملا شفاف شود (برای این کار از حمام ماری ی شعله مستقیم استفاده کنید.در صورت استفاده از شعله مستقیم باید محیط را مرتب هم زد تا آگار ته نگیرد و نسوزد)

۳-محیط های تهیه شده را به وسیله اتوکلاو سترون کنید

۴-محیط تهیه شده را در پلیت ها تقسیم کنید

 از این محیط برای کشت اکثر باکتری ها استفاده می شود

محیط های پنج گانه (گالری افتراقی)

این محیط ها که در غالب موارد با هم استفاده می شوند در داخل لوله آزمایش تهیه می گردند و معمولا جهت شناسایی باکتری های خانواده انتروباکتریاسه از هم به کار می روند و شامل Triple Suger Iron Agar (T.S.I) , Sulfide Indo Motility Medium (S.I.M ) , SimmonCitar Agar (S.C ) , Urea Broth (U ) , Methyle Red VogesProskauer Broth (MR.VP   می باشد.

از این محیط دارای مشخصات خاصی هستند به طوری که محیط TSI قرمز رنگ و دارای سه قند گلوکز ,لاکتوز و سوکروز می باشد که به صورت دو قسمت عمقی (Butt ) و شیب دار (Slant ) تهیه می شود و جهت تشخیص قابلیت باکتری ها در استفاده از لین سه قند و تخمیر آنها (همراه با ایجاد گاز CO2 و یا بدون تولید آن ) و از طرفی تولید گاز H2S به کار می رود..تخمیر قندها به واسطه تولید اسید و زرد رنگ شدن محیط TSI مشخص می شود به طوری که اگر باکتری فقط قادر به تخمیر گلوکز باشد فقط قسمت عمقی و هم قسمت شیب دار زرد رنگ می شود.از طرفی تولید گاز CO2 به واسطه ایجاد حباب یا ترک خوردگی در محیط کشت یا بالا فرستادن محیط کشت مشخص می شود.محیط سیمون سیترات (S.C ) نیز محیطی است سبز رنگ و شیب دار که حاوی سیترات می باشد که اگر باکتری دارای آنزیم سیتراتازیا سیترات لیاز باشد با مصرف و تبدیل آن به کربنات سدیم رنگ محیط را از سبز به آبی تغییر می دهد.محیط SIM محیطی است نیمه جامد و زرد کم رنگ که به واسطه آن سه آزمایش تولیدH2S تولید اندول و حرکت باکتری ها مورد بررسی قرار می گیرد. این محیط فقط دارای عمق است و به صورت Stab کشت داده می شود.

تولید اندول به وسیله اضافه کردن چند قطره معرف کوآکس برسطح محیط SIM و تغییر رنگ معرف به صورتی تا بنفش نمایان می شود.حرکت باکتری نیز که در تشخیص انواع باکتری از آن استفاده می شود به واسطه وجود کدورت در اطراف محل ورود آنس در این محیط پس از ۲۴ ساعت مشخص می گردد.بررسی تولید H2S در محیط SIM آهن پپتونه است که مناسب تر از معرف سولفات آهن موجود در TSI است.محیط MR.VP نیز محیطی است مایع و به رنگ زرد کم رنگ که جهت دو تست متیل ردو ووگس پروسکوئر به کار می رود .برای تشخیص باکتری های تولید کننده ۳ و ۲ بوتانیدول ,آزمایش (VP ) به کار میرود ولیکن اساس آزمایش تشخیص ماده پیش ساز ۳ و ۲ بوتانیدول یعنی استوئین (استیل متیل کربینول) می باشد که طی واکنش هایی از گلوکز موجود در محیط (MR.VP ) حاصل می شود.

برای تشخیص باکتری های تولید کننده مخلوطی از اسیدها نظیر اسید لاکتیک ,اسید سوکسینیک و اسید فرمیک که از گلوکز موجود در محیط MR.VP حاصل می شوند آزمایش متیل رد MR.VP را که در زمان انکوباسیون آن طی شده در دو لوله تقسیم نمایید.به لوله اول معرف متیل رد MR) ) به میزان ۵/۰ سی سی اضافه کنید .تغییر رنگ محیط به قرمز نشان دهنده وجود اسید در نتیجه تخمیر قند گلوکز است .جهت انجام آزمایش VP نیز به لوله دوم ۶/۰ سی سی آلفانفتول و ۲/۰ سی سی پتاس ۴۰ درصد اضافه کنید.در صورت وجود استوئین رنگ محیط به صورتی مایل به قرمز تغییر رنگ پیدا می کند.محیط اوره نیز محیطی است به رنگ به رنگ نارنجی روشن پوست پیازی که به صورت مایع است و به منظور شناسایی باکتری هایی به کار می رود که دارای آنزیم اوره آز هستند که به واسطه این آنزیم می توانند اوره موجود در محیط کشت را به آمونیاک (NH3 ) تبدیل نمایند. در این صورت رنگ محیط کشت به واسطه قلیایی شدن محیط به رنگ صورتی تا قرمز در می آید.

رنگ آمیزی کپسول باکتری

مقدمه

بعضی از باکتریها ماده لزجی از خود ترشح می کنند که خارج از سلول و پیرامون آن جمع می شود و دیواره سلولی رامی پوشانداین لایه کپسول نامیده می شود که ضخامتهای متفاوت و چسبندگی متغیر دارد. اندازه کپسول به محیط کشت میکروبی بستگی داردو همچنین باکتریهای بیماریزا ، در بین باکتریهای تولید کننده کپسول ، کپسولهای بزرگتری دارند. جنس این کپسول از پلی ساکارید است که در آب محلول و غیر یونی است .

کاربرد کپسول در باکتریها :

کپسول بعنوان یک سد اسمزی بین باکتری و محیط اطراف آن عمل می کند و در واقع  نقش حفاظتی دارد. کپسول مانع از عمل بیگانه خواری گلبولهای سفید می شود همچنین بعنوان مخزن ذخیره مواد غذایی یا دفع مواد زائد هم می تواند عمل کند.

در تعدادی از باکتریهای بیماریزا ، وجود کپسول شدت بیماریزایی و عفونت زایی را افزایش می دهد و ممکن است حتی این بیماریزایی به وجود کپسول بستگی داشته باشد . مثلا در استرپتوکوکوس پنومونیا اگر توانایی تولید کپسول در باکتری از بین برود این باکتری غیر بیماریزا می شود.

در عمل رنگ آمیزی شرط رنگ گیری یک سلول یونی بودن آن می باشد یعنی وقتی سلول حالت یونی داشته باشد هنگام رنگ آمیزی بین نواحی یونیزه سطح سلول و اجزای یونیزه مولکولهای رنگ پیوند بوجود می آید . در نتیجه بین بارهای مخالف موجود در سطح سلول و مولکولهای رنگ پیوند یونی تشکیل می شود و باکتری رنگ می گیرد . اما چون کپسول را بعلت غیر یونی بودن آن نمی توان رنگ آمیزی کرد در نتیجه برای دیدن آن در زیر میکروسکوپ ، زمینه باکتری رنگ آمیزی می شود و در نتیجه امکان دیدن کپسول باکتری که بصورت بیرنگ ظاهر می شود ، فراهم می شود. این روش را رنگ آمیزی منفی می نامند.

در این روش رنگ آمیزی برای تثبیت گسترش از حرارت استفاده نمی شود . چون در اثر حرارت ، باکتری در داخل کپسول از شکل طبیعی خود خارج می شود.

رنگ آمیزی کپسول : هدف از انجام این رنگ آمیزی، رنگ کردن کپسول باکتریایی است، بدین منظور برای مشاهده کپسول باکتریایی و رنگ آمیزی آن از یک باکتری دارای کپسول و یک باکتری فاقدکپسول استفاده می شود. کلبسیلانمونیا یک باکتری غیرمتحرک و کپسول دار با طول ۶-۶/٠ میکرومتر و به صورتهای تکی، جفتی و یا زنجیره های کوتاه مشاهده می شود. سلولهای این باکتری ها حاوی تمایز زیادی کپسول پلی ساکاریدی هستند و همین امر سبب ایجاد کلونی های موکوئیدی بزرگ از این باکتری ها می شود. بیش از ٨٠ آنتی ژن کپسولی در کلبسیلا یافت نشده است که در تعیین نوع مروتایپهای آن بسیار مفید است. کلبسیلا در ضایعات انسانی، نمونه های کلینیکی، آب، حبوبات وغلات، میوه ها و همچنین سبزیجات یافت می شوند. باکتری آلکالی ژنس دنتری نیکانس که توانائی احیای و را دارد . بسیاری از باکتریها مثل باسیلوس آنتراسیس «عامل سیاه زخم»، استرپتوکوکوس موتانس «عامل پوسیدگی دندان»، استرپتوکوکوس نمونیا «عامل ذات الریه» و قارچ کریپتوکوکوس نئوفرمانس «عامل کریپتوکوکوزیس» بوسیله یک لایه ژلاتینی محاصره و پوشیده شده اند که این لایه کپسول نامیده می شود. در آزمایشگاه های تشخیص طبی نشاندن وجود و حضور کپسول به منظور شناساسیی و تشخیص میکروارگانیسم بیماری زا و همچنین تعیین میزان و شدت بیماری حاصله از آن صورت می گیرد . برخی خصوصیات ساختاری کپسول مثل ضخامت کپسول در بین سویه های یک گونه باکتریایی کاملاً متفاوت است. ترکیباتی مانند پلی ساکاریدها، پلی پپتیدها و گلیکوپروتئین ها در ساختار تمام کپسول ها یافت می شوند. در اکثر موارد یک باکتری بیماری زا با ضخامت کپسول زیاد «کپسول ضخیم» نسبت به همان نوع باکتری فاقدکپسول و یا کپسول نازکتر از قدرت تهاجمی و بیماری زائی بیشتری برخوردار است، بنابراین کپسول از باکتری در برابر فعالیتهای فاگوسیتوزی سلولهای فاگوسیت بدن میزبان حفاظت می کند. حضور کپسول در اکثر اوقات بوسیله روشهای رنگ آمیزی از قبیل رنگ آمیزی منفی و جوهر هندی مشخص می گردد. ناحیه بی رنگ اطراف سلول باکتری احتمالاً مربوط به جدا شدن سلول از رنگ های احاطه کننده اطراف سلول در حین مرحله خشک کردن است. در روش برای شناسایی وجود و حضور کپسول ها عبارتند از : ١. روش رنگ آمیزی آنتونی «آنتونی جی آر باکتری شناس دانشگاه تگزاس در ایالت آستین در سالهای ١٩٣٠ بوده است» . ٢. روش رنگ آمیزی گراهام و ایوان در روش آنتونی از دو رنگ استفاده می شود، یکی رنگ اولیه و ابتدائی که کریستال ویولت است که محتویات باکتری و کپسولش صورتی تیره می شوند. برخلاف سلول کپسول غیریونی است و بنابراین رنگ به خود نمی گیرد. در این روش از سولفات مس به عنوان عامل رنگ برنده استفاده می شود. این ترکیب اضافه رنگ اولیه را از کپسول خارج می کند. در همین زمان سولفات مس بعنوان یک رنگ زمینه ای عمل می کند و به درون کپسول وارد شده و آن را به رنگ آبی کم رنگ یا صورتی در می آورد. در این فرآیند نمونه نبایستی بوسیله حرارت تثبیت شود زیرا این انقباض به صورت خودبخودی رخ می دهد ویک ناحیه شفاف را در اطراف باکتری بوجود می آورد که به اشتباه به جای کپسول در نظر گرفته می شود . رنگ آمیزی به روش آنتونی : در گوشه سمت چپ لام نام باکتری مورد نظر را که برای رنگ آمیزی آنتونی قرار است به کار ببریم می نویسیم. یک لوپ کامل از محیط کشت را برداشته و بروی اسلاید و لام قرار می دهیم و اجازه می دهیم که در دمای اتاق کاملاً خشک شود. لام را بروی راک رنگ آمیزی قرار داده و به مدت ٧-۴ دقیقه با کریستال ویولت رنگ آمیزی کرده، سپس بعد از رنگ آمیزی با سولفات مس لام را شستشو می دهیم. در مرحله بعد با کاغذ صافی لام را خشک می کنیم. در این مرحله با افزودن روغن ایمرسیون در زیر میکروسکوپ مشاهده می کنیم که کپسول یک هاله را در اطراف سلول تیره باکتری تشکیل داده است . روش تغییریافته رنگ آمیزی کپسول ( روش گراهام و ایوانس ) : با استفاده از الکل و پارچه تمیز لامی را که قرار است مورد استفاده قرار گیرد تمیز می کنیم. به میزان دو لوپ از محیط کشت را با مقدار ٢-١ قطره از جوهر هندی در یک انتهای لام با هم مخلوط می کنیم، سپس این ترکیب مخلوط به آرامی و آهستگی به سمت دیگر لام پخش و گسترده می نماییم تا یک لایه نازک تشکیل شود. نمونه را خشک می کنیم، بهتر است در هوای اتاق خشک شود. با استفاده از آب مقطر لام را شستشو داده اما باید مراقب بود که باکتریها روی لام پاک نشوند. به مدت یک دقیقه به آن کریستال ویولت اضاف می نماییم. دوباره با آب شستشو می دهیم ، سپس برای مدت زمان سی ثانیه با سافرانین رنگ آمیزی می کنیم. دوباره با آب شستشو داده و آنرا خشک می کنیم. چنان چه کپسول وجود داشته باشد باکتریهای صورتی تا قرمزرنگ در یک هاله شفاف قرار دارند و رنگ زمینه هم تیره و سیاه می شود .

روش کار در رنگ آمیزی کپسول :

۱- روی یک لام تمیز بمقدار مساوی از مرکب چینی و سرم فیزیولوژی را با هم مخلوط کرده و با لوپ (نوک آنس) مقدار کمی از کشت باکتری را به آن اضافه کنید ، سوسپانسیون را به آرامی و کاملا مخلوط کنید و گسترش را پخش کنید و بگذارید در مجاورت هوا خشک شود.

۱-  سطح گسترش را با آبی متیلن لوفلر بپوشانید و بگذارید ۳ دقیقه بماند . بعد رنگ اضافی را خالی کرده و بعد با آب مقطر آنرا شستشو دهید. در این هنگام ممکن است مقداری از گسترش نیز شسته شود و این جای نگرانی ندارد چون گسترش ضخیم است و حتما مقداری از آن برای مطالعه شما باقی می ماند.

۲-  لام را با زاویه ۴۵ درجه نگدارید و بگذارید در مجاورت هوا خشک شود . توجه داشته باشید که هیچگاه کاغذ خشک کن را روی آن نکشید.

اگر محیط مایع بود استفاده از سرم فیزیولوژی ضروری نیست .

هنگام مخلوط کردن کشت با مایع به آرامی هم بزنید تا آرایش باکتریها بهم نخورد.

طرز تهیه رنگها و محلولها :

۱- آبی متیلن لوفلر

- آبی متیلن                           ۳/.گرم

- اتانول۹۵%                        ۳۰سی سی

- آب مقطر                           ۱۰۰سی سی

رنگ را در اتانول حل کنید . آب مقطر را به آن اضافه کرده و خوب مخلوط کنید . محلول را با استفاده از قیف از کاغذ صافی عبور دهید.

۲- سرم فیزیولوژی

- کلرور سدیم                       ۸۵/.گرم

- آب مقطر                         ۱۰۰سی سی

کلرور سدیم را در آب مقطر حل کنید.

میکروب شناسی خاک

مقدمه:

مواد زاید ناشی از انسان و جانوران و همچنین اندام های مختلف جانداران اعم از گیاه و جانور مستقیما وارد خاک شده و سبب حاصلخیزی آن می شوند .خاکهای حاصلخیز یکی از مراکز تجمع میکروارگانیسم ها هستند.انواع گوناگونی از باکتری ها ,قارچ ها ,جلبک ها ,ویروس ها ,پروتوزوئرها در خاک زندگ می کنند.تعداد تقریبی میکروارگانیسم های خاک با میزان مواد آلی موجود در آن ارتباط دارد.شمارش تعداد باکتری های خاک توسط میکروسکوپ تعداد تقریبی آنها را بیش از چند میلیون در هر گرم خاک نشان می دهد ولی چنانچه این شمارش در روی محیط کشت انجام شود تعداد آنها در حدود چند میلیون در هر گرم خاک محاسبه می شود.علت چنین اختلافی این است که نمی توان محیط کاملا مساعدی از نظر فیزیکی و شیمیایی تهیه کرد که کلیه ی باکتری های خاک قادر به رشد در آن باشند.به عنوان مثال میکروبهای بی هوازی در سطح سطح محیط های عادی در شرایط هوازی رشد نمی کنند یا آنکه باکتری های بی هوازی تثبیت کننده ی ازت و اکثر باکتری های تجزیه کننده ی سلولز در محیط آگار غذایی رشد نم کنند و همچنین باکتری های احیا کننده ی سولفاتها برای رشد به وجود سولفاتها و ماده ی آلی اکسید کننده نیاز دارند.

به طور کلی عوامل موثر بر جمعیت و نوع میکروارگانیسم های موجود در خاک عبارتند از:

۱-مقدار و نوع مواد غذایی

۲- دما

۳- اثر میکروارگانیسم ها بر یکدیگر

۴- رطوبت

۵- PH

6- عوامل بیرونی مثل سیل و انسان

۷- میزان هوای موجود در خاک

۸- وجود ریشه گیاهان در خاک

نقش میکروارگانیسم ها در تجزیه ی مواد آلی و تبدیل آن ها به مواد کانی قابل استفاده برای گیاهان عامل مهمی است که زندگی بدون آن امکان پذیر نیست.تغییراتی که میکروارگانیسم ها در مواد ایجاد می کنند باعث گردش عناصر در جهان زنده می شود.

روش انجام آزمایش:

۱-در ۹ لوله آزمایش ۹ سی سی آب ریخته شود سپس ۱ گرم از نمونه خاک را لوله اول وارد کرده آن را خوب مخلوط کنید سپس ۱ سی سی از مخلوط را  از لوله اول با پیپت سترون برداشته در لوله دوم بریزید.دقت کنید پیپت نباید داخل آب شود و از قسمت  بالای لوله پیپت را خالی کنید و سپس با یک پیپت دیگر از لوله دوم برداشته در لوله سوم بریزید و خوب به هم بزنید.پیپت را کنار گذاشته با پیپت های دیگر این عمل را تا لوله هفتم ادامه دهید.

۲- از هر یک از ۴ رقت آخر ۱ سی سی در پلیت های سترون بریزید و رقت آن را پشت پلیت بنویسید.

۳-از آگار ذوب شده که گرمای آن حدود ۴۵ درجه سانتی گراد است به هر پلیت ۱۰ سی سی اضافه کنید و با حرکات دورانی در جهت حرکت عقربه های ساعت و خلاف آن محیط را با این ۱ سی سی رقت مورد نظر خوب مخلوط کنید.

۴- بعد از سفت شدن محیط پلیت ها آنه را ۴۸ ساعت در دمای ۲۸ درجه سانتی گراد قرار دهید و پس از این مدت پلیتی را که بین ۱۰ تا ۳۰۰کلنی دارد از بین رقتها انتخاب کنید و کلنی های آن را بشمارید و در ضریب رقت ضرب کنید .مثلا اگر پلیت چهارم حاوی ۲۰ کلنی باشد تعداد تقریبی باکتری های موجود در یک گرم خاک برابر است با:

۲۰ ×۱۰۰۰۰ =

میکروب شناسی آب

میکروب شناسی آب:

آبی که به صورت باران,تگرگ و برف بر سطح زمین می ریزد دارای میکروب های موجود در هواست .هنگام نزول باران مقدار قابل ملاحظه ای از میکروارگانیسم های هوا کاسته می شود.آب باران پس از شستن سطح خاک به طرف دریاچه ها و اقیانوس عا سرازیر می شود و میکروبهای هوا و خاک را با خود به طرف منابع طبیعی آب میبرد.آبی که از طبقات مختلف زمین عبور می کند و به قسمت های عمیق خاک میرود در مراحل مختلف اکثر میکروبهای خود را از دست می دهد. در حقیقت طبقات مختلف زمین مانند صافی عمل کرده جمعیت میکروبهای اینگونه آبها را کم می کنند.به طور کلی چون منشا آبهای مختلف با یکدیگر تفاوت دارند لذا نوع میکروارگانیسم های موجود در آنها نیز با هم متفاوت اند.

مباحث مختلف میکروب شناسی آب شامل میکروب شناسی اقیانوس ها ,دریاها,تالابها,حوضچه ها,نهرها,رودخانه ها,آب آشامیدنی و فاضلابهاست.

چون آب قادر به حمل میکروارگانیسم های مختلف است لذا می تواند یکی از عوامل مهم و اساسی مؤثر در بهداشت یک منطقه باشد.عوامل بیماریزا که توسط آب منتقل می شوند بیشتر در دستگاه گوارش بیماری تولید می کنند.عوامل بیماریزا در مدفوع افراد آلوده وجود دارند و چنانچه این عوامل در شرایطی از طریق فاضلاب ها با آب آشامیدنی تماس حاصل کنندباعث بروز بیماری در افراد سالم می گردد.آبی که فاقد میکروارگانیسم های بیماری زا و مواد شیمیایی زیان آور باشد “آب آشامیدنی” و آبی که به وسیله فاضلاب آلوده شده باشد “آب آلوده ” خوانده می شود.

تشخیص آلودگی آب از نظر باکتری شناسی:

آبی که کاملا شفاف و بدون بو و طعم است ممکن است آلوده به میکروارگانیسم باشد.آزمایشهای باکتری شناسی برای تشخیص میزان آلودگی آب فقط مربوط به تشخیص عوامل بیماری زای موجود در آب نیستزیرا عوامل بیماری زا به  تعداد خیلی کم وارد آب می شوند و اکثراً پس از ورود به آب برای مدت طولانی قادر به ادامه زندگی نیستند .در نتیجه برای تشخیص آلودگی آب وجود گروهی از باکتری هاکه در حالت طبیعی در روده ی انسان و جانوران زندگی می کنند و به نام کلی فرم ها موسوم اند و همچنین استرپتوکوکوس فکالیس,کلاستریدیوم ولشی ای ,کلاستریدیوم پرفرژنس در آب جستجو می شوند.

تشخیص انواع ذکر شده در آب دلیل بر آلودگی آن توسط مدفوع است و از طرفی چون عوامل بیماری زا از طریق مدفوع افراد آلوده وارد آب می شوند,وجود و تشخیص انواعی از باکتری ها مانند کلی فرم ها در آب دلیل بر آلودگی آب توسط مدفوع است.انتخاب کلی فرم ها به ویژه گونه اشریشیاکلی به عنوان شاخص آلودگی به این علت است که این باکتری در روده ی آدمی به تعداد زیادی وجود دارد و در مقایسه با انواع باکتری های بیماری زا مدت طولانی تری در آب زنده می ماند.کلی فرم ها گروهی از باسیل های گرم منفی بدون هاگ هوازی یا بی هوازی اختیاری و تولید کننده ی گاز در محیط واجد لاکتوز هستند.نمونه های اصلی این گروه از باسیل ه عبارتند از اشریشیا کلی و انتروباکتر آئروژنز.

برای تشخیص آلودگی آب وهنگام نمونه برداری رعایت نکات زیر ضروری است:

۱-      نمونه ها باید تحت شرایط سترون و در بطری های سترون گرفته شوند

۲-      نمونه ها باید معرف مخزنی باشند آب از آن مصرف شده است

۳-      هنگام نمونه برداری باید دقت شود آلودگی اضافی رخ ندهد

۴-      جهت از بین بردن (خنثی کردن ) کل موجود در آب باید در داخل بطری نونه گیری قبل از استریلآن مقداری کریستال تیوسولفات سدیم ریخت

۵-      نمونه ها باید هرچه زودتر پس از جمع آوری مورد آزمایش قرار گیرند و چنانچه آزمایش آب با تأخیر همراه باشدنمونه ها باید در دمای بین صفر تا ۱۰ درجه سانتی گراد نگه داری شوند.

آزمایش های باکتری شناختی که جهت تشخیص آلودگی آب انجام می شود عبارتند از:

۱-      آزمایش برای تشخیص کلی فرم ها در آب

۲-      شمارش تعداد باکتری های موجود در آن

شمارش تعداد باکتری ها در آب:

روش کار:

۱-      برای شمارش تعداد باکتری ها در آب دو نمونه آب لوله کشی و آب نهر را انتخاب کرده

۲-      در مورد آب نهر آن را تا رقت ⁵ ̄ ۱۰ رقیق کنید و آب لوله کشی را بدون رقیق کردن مورد استفاده قرار دهید

۳-      از آب های مورد استفاده روی پلیت ها کشت می دهیم و پلت ها را ۴۸ ساعت در گرمخانه ی ۳۵ درجه سانتی گراد بگذارید سپس به بررسی و شمارش تعداد کلنی ها یا تعداد باکتری های موجود در ۱ سی سی از آب بپردازید.

از روی تعداد کلی باسیل های موجود در آب آبها را به سه دسته زیر تقسیم می کنند:

الف – آب بسیار خوب که در هر ۱۰۰ سانتی متر مکعب آن کمتر از یک اشریشیا کلی وجود دارد

ب – آب خوب که در هر ۱۰۰ سانتی متر مکعب آن یک تا دو اشریشیاکلی وجود دارد

ج – آب مشکوک که در هر ۱۰۰ سانتی متر مکعب آن بیش از ۱۰ اشریشیاکلی وجود دارد

تشخیص کلی فرم ها در آب:

برای شناسایی و شمارش کلی فرم ها محیط های انتخابی و افتراقی و روش خاصی لازم است.به این منظور دو روش اساسی شناخته شده است: الف – روش MPN (Most probable Number ) ب – روش فیلتر غشایی

الف – روش MPN :در این روش کلی فرم ها را در چند مرحله شناسائی می کنند: ۱- مرحله احتمالی ۲- مرحله تأییدی ۳- مرحله تکمیلی. در مرحله احتمالی رقت هایی از نمونه آب را به لوله های محتوی آبگوشت لاکتوز دار و معرف PH (لاکتوز فنل رد براث ) اضافه کرده و آنها را تا ۲۴ الی ۴۸ ساعت در گرمخانه قرار می دهند.تخمیر لاکتوز به اسید و گاز نشانه مثبت بودن واکنش است. در آزمایش احتمالی متداول در ۱۵ لوله حاوی محیط کشت نمونه آب را کشت میدهند (در هر یک از ۵ لوله اول ۱۰ میلی لیتر ,در ۵ لوله دوم یک میلی لیتر و در ۵ لوله سوم ۱/۰ میلی لیتر) .اگر اسید و گاز در هیچ یک از لوله ها پیدا نشود آب از نظر بهداشتی رضایت بخش در نظر گرفتته می شود و از نظر آماری این حالت نشانگر کمتر از ۲/۲ کلی فرم در هر ۱۰۰ میلی لیتر آب است .

هرگاه یک سری از لوله ها در آزمایش احتمالی نتیجه مثبت نشان دهند,تست اضافی انجام می گیرد زیرا میکروب های دیگری غیر از کلی فرم ها می توانند لاکتوز را با تولید گاز تخمیر نمایند. در آزمایش تأییدی از لوله های مثبت برداشت کرده و بر روی محیط افتراقی (ائوزین متیلن بلو آگار ) به طور خطی کشت می دهند.با توجه به اینکه کلی فرم ها از لاکتوز اسید تولید می کنند لذا کلنی هایی با مرکز تیره رنگ ایجاد می کنند .در عین حال اشریشیاکلی کلنی های بزرگ با مرکز تیره رنگ با درخشندگی ویژه,متمایل به سبز ایجاد می کند که علت ایجاد این درخشندگی یا جلای فلزی سبز ,آزاد شدن آزاد شدن ائوزین از محیط E.M.B و اکسید شدن آن در مجاورت هواست .ائوزین در محیط به صورت ترکیب با سولفیت سدیم است.در اثر رشد اشریشیاکلی از تخمیر لاکتوز ماده حدوسطی از جنس استالدئید تشکیل می شود که این ماده با سولفیت سدیم ترکیب شده سبب آزاد شدن معرف ائوزین می گردد.

پیدایش این نوع کلنی ها نشانگر مثبت بودن آزمایش تأییدی است.در آزمایش تکمیلی تک تک کلنی ها را از محیط تأییدی برداشت کرده و در آبگوشت لاکتوز دار و همچنین در محیط TSI ,24 ساعت در ۳۵ درجه قرار می دهند.هرگاه در این محیط ها اسید و گاز ایجاد شود و کلنی جدا شده گرم منفی , میله ای شکل و بدون اسپور باشد نتیجه آزمایش تکمیلی را مثبت اعلام می کنند.

ب)کلی فرم ها را همچنین می توان با روش فیلترهای غشائی نیز شناسایی کرد. بدین ترتیب ۱۰۰ میلی لیتر از آب مورد آزمایش را از فیلتر غشائی که قطر منافذ آن ۴۵/۰ میکرون است عبور می دهند.باکتری ها بر سطح فیلتر باقی می مانند,آنگاه پالایه را بر روی محیط کشت قرار می دهند.باکتری های کلی فرم بر روی فیلتر آغشته به ماده غذایی کلنی هایی مشخص رشد می کنند.هرگاه فقط یک کلنی از این ۱۰۰ میلی لیتر آب رشد کند آب را معمولاٌ از نظر آشامیدن سالم و بهداشتی می شناسند.

انواع رنگ آمیزی میکروب ها(رنگ آمیزی ساده,افتراقی,مخصوص)

انواع رنگ آمیزی میکروب ها:

یکی از مشخصات مهم باکتری ها که به شناسایی آنها کمک می کند رنگ پذیری آنها با رنگ های مختلفی است که برای این منظور به کار می روند.این رنگ ها یا رنگ های عمومی هستند یعنی همه ی باکتری ها را یکسان رنگ می کنند و یا رنگ های اختصاصی که فقط یک گروه از باکتری ها را به رنگ خاص درمی آورد.

مورفولوژی باکتری ها را می توان به دو صورت مورد بررسی قرار داد یکی به صورت زنده که یا از رنگ استفاد نمی شود و یا از رنگ های حیاتی مثل قرمز خنثی برای رنگ آمیزی باکتری ها استفاده می شود و دیگری به صورت مرده یا به عبارتی فیکس شده که از رنگ ها و روش های مختلفی برای رنگ آمیزی گسترش باکتری استفاده می شود.

تقسیم بندی رنگ ها:

رنگ ها از نظر نوع ترکیب مواد رنگی به دو گروه رنگ های ساده و رنگ های مرکب تقسیم می شوند.

الف)رنگ های ساده:این دسته از رنگها از یک ماده ساخته شده اند

ب)رنگ های مرکب:این گروه از رنگ ها از چند دسته مواد تشکیل شده اند

در تقسیم بندی دیگر رنگ ها را بر اساس میل ترکیبی آنها با اجزا یاخته تقسیم بندی می کنند. در رابطه با این امر رنگ ها از نظر گرایش به اجزا یاخته یا رنگ دوستی هسته و سیتوپلاسم به سه دسته تقسیم می شوند:

۱-      رنگ های بازی یا هسته ای : این رنگ ها اصولا یا DNA و یا RNA یاخته ترکیب می شوند.از انواع رنگ های بازی می توان کریستال ویوله , فوشین ,آبی متیلن و سبز متیل را نام برد.کریستال ویوله  که بار الکتریکی  مثبت دارد  به وسیله باکتری دارای بار الکتریکی منفی جذب می شود و آن را رنگ می کند.

۲-      رنگ های اسیدی :این رنگ ها شامل سافرانین و فوشین اسیدی و قرمز کنگو هستند و ترکیبات بازی یاخته و اصولاٌ پروتئین های بازی را رنگ می کنند.

۳-      رنگ های خنثی : سودان سیاه رنگی است که در چربی محلول است و غالباٌ برای مشخص کردن قطرات چربی و موقعیت آنها در باکتری ها به کار می رود.

در میکروب شناسی غالباٌ از سه نوع رنگ آمیزی استفاده می شود.

الف) رنگ آمیزی ساده

ب) رنگ آمیزی افتراقی

ج) رنگ آمیزی مخصوص

الف) رنگ آمیزی ساده :

در این نوع رنگ آمیزی از یک نوع رنگ استفاده می شود و از این روش می توان برای رنگ کردن کامل سلول یا ساختارهای ویژه آن استفاده کرد. آبی متیلن غالباٌ برای رنگ آمیزی ساده باکتری های فیکس شده  به کار می رود و آنها را به رنگ آبی در می آورد.از رنگ های دیگری چون کریستال ویوله و کربول فوشین نیز می توان برای رنگ آمیزی ساده استفاده نمود.گاهی یک رنگ ساده به عنوان رنگ منفی به کار می رود که در این ارتباط می توان به رنگ آمیزی منفی در رابطه با تشخیص کپسول اشاره نمود که زمینه رنگ می گیرد در حالی که کپسول بدون رنگ مشخص می شود.رنگ آمیزی ساده به دو روش می تواند انجام بگیرد:

الف-۱) رنگ آمیزی ساده به روش مثبت (آبی متیلن یا کریستال ویوله )

۱-      ابتدا توسط یک لوپ پلاتینی از کلنی یا سوسپانسیون باکتری های موجود یک گسترش بیضی شکل بر روی یک لام تمیز و غیر چرب تهیه نمایید و سپس تا گسترش مذکور در مجاورت هوا خشک شود. گسترش خشک شده را با عبور دادن لام طی ۲ تا ۳ بار از میان شعله فیکس نمایید.هدف از فیکس کردن گسترش چسباندن محکم باکتری های موجود در گسترش به سطح لام می باشد. که این امر به واسطه انعقاد قسمتی از پروتئین های باکتریایی فراهم می گردد. این امر از شسته شدن گسترش در حین رنگ آمیزی جلوگیری می کند.

۲-      چند قطره از محلول رنگی آبی متیلن را روی گسترش میکروبی ریخته و پس از دو دقیقه آن را با آب مقطر بشویید.

۳-      اجازه دهید تا لام در مجاورت هوا خشک شود.پس از آن در زیر میکروسکوپ به مطالعه ی آن بپردازید.

الف-۲) رنگ آمیزی ساده به روش منفی (مرکب چین یا نگروزین )

همانطوری که قبلاٌ اشاره شد غالباٌ از این روش جهت تشخیص کپسول استفاده می شود که روش آن به ترتیب زیر است:

۱-      ابتدا مقداری از نمونه باکتریایی را در یک لوله آزمایش یا حجمی برابر با مرکب چین یا نگروزین مخلوط نمایید.

۲-      توسط لوپ مقداری از این سوسپانسیون را بر روی لام گذارده و یک گسترش از آن تهیه نمایید.

۳-      اجازه دهید تا گسترش خشک شود سپس توسط میکروسکوپ به مطالعه آن بپردازید در این رنگ آمیزی کپسول با کتری به صورت یک هاله بی رنگ در زمینه تیره مشخص می شود

ب) رنگ آمیزی افتراقی:

رنگ آمیزی است که باکتری های مختلف در برابر آن واکنش مختلفی نشان می دهند و از این طریق می توان آنها را طبقه بندی و مورد شناسایی قرار داد . بهترین روش رنگ آمیزی افتراقی در باکتری شناسی رنگ آمیزی گرم می باشد.

این رتگ آمیزی در سال ۱۸۸۴ توسط پزشک دانمارکی کریستین گرم ابداع گردید. در این رنگ آمیزی باکتری ها به دو گروه تقسیم می شوند: باکتری های گرم مثبت که به رنگ بنش ظاهر می شوند و باکتری های گرم منفی که به رنگ صورتی نمایان می شوند.

در این رنگ آمیزی کریستال ویوله به عنوان رنگ اولیه عمل می کند نمایان می شوند.

در این رنگ آمیزی کریستال ویوله به عنوان رنگ اولیه عمل می کند و به دیواره سلولی باکتری متصل می شود.این اتصال به واسطه کمپلکسی که با (ید) لوگل ایجاد می کند تثبیت می گردد, در واقع ید به عنوان یک موردانت عمل می کند چرا که میل ترکیبی یا جاذبه بین سلول و رنگ را افزایش داده و به نحوی به تثبیت رنگ روی سلول کمک می کند.برخی از گونه های باکتریایی این توانایی را دارند که حتی پس از اضافه کردن رنگ بر ( الکل یا استن ) رنگ کریستال ویوله را حفظ می کنند لذا در رنگ آمیزی گرم به رنگ بنفش در می آیند. این امر به آن علت است که در دیواره باکتری های گرم مثبت ضخیم بودن لایه پپتیدوگلیکان و کم بودن مقدار چربی مانع از نفوذ الکل به دیواره و در عین حال مانع از خروج رسوب رنگی از دیواره می گردد. این در حالی است که دیواره ی سلولی باکتری های گرم منفی به علت وجود مقادیر زیاد چربی و نازک تر بودن لایه پپتیدوگلیکان پس از اضافه نمونه رنگ بر رنگ کریستال ویوله را از دست می دهد و در این موارد بعد از اضافه کردن سافرانین در مرحله آخر به رنگ صورتی در می آیند

ب – ۱) رنگ آمیزی گرم به روش هوکر(Hucker )

1-      ابتدا از باکتری مورد نظر یک گسترش نازک تهیه کرده و در هوای آزمایشگاه اجازه دهید تا خشک شود.

۲-      گسترش مذکور را فیکس کنید

۳-      کریستال ویوله را به مدت ۱ دقیقه روی لام قرار دهید

۴-      لام را با آب مقطر شستشو دهید

۵-      محلول لوگل را به مدت ۱ دقیقه روی لام اثر دهید

۶-      لام را با آب شستشو دهید

۷-      از محلول ۲۵ درصد سافرانین به مدت ۲۰ ثانیه بر روی لام استفاده کنید

۸-      لام را با آب مقطر شسته و پس از خشک شدن آن در زیرر میکروسکوپ به مطالعه آن بپردازید

باید دانست که شرایط محیط (مانند PH ,مواد غذایی ,سن باکتری) در رنگ پذیری باکتری ها موثرند.برخی از باکتری های گرم مثبت پس از چند روز رشد در محیط غذایی ممکن است در رنگ آمیزی گرم به صورت گرم منفی درآیند همچنین اگر مدت زمان استفاده از رنگ بر زیاد شود ممکن است باکتری های گرم مثبت رنگ اولیه خود را از دست بدهند و به رنگ صورتی درآیند.

ج)رنگ آمیزی مخصوص

از رنگ آمیزی مخصوص جهت مشاهده و بررسی برخی باکتری های خاص و اجزاء داخلی و جانبی آنها استفاده می شود.در این بخش به رنگ آمیزی های خاصی چون زیل نلسون ,لیفسون,شیفر فولتون و آلبرت می توان اشاره نمود

(ج – ۱ ) رنگ آمیزی زیل نلسون

برخی از باکتری ها (باسیل سل ,,جذام و برخی از جنس های نوکاردیا )به واسطه دارا بودن میزان بالایی از چربی به آسانی به روش های معمولی رنگ آمیزی نمی شوند بلکه برای این امر به یک رنگ و حرارت قوی و زمان بیشتری جهت نفوذ رنگ به داخل پیکرشان نیاز دارند.به واسطه این نوع رنگ آمیزی این باکتری ها حتی توسط اسیدهای معدنی و یا اسید الکل رنگ زدایی نمی شوند که به همین جهت واژه اسید فست به آنها اطلاق می گردد.این خاصیت اجاززه می دهد که باکتری ها حتی به تعداد کم در گسترش رنگ شده قابل تشخیص باشند.ترتیب رنگ آمیزی زیل نلسون به قرار زیر است:

۱-      یک گسترش ضخیم و یکنواخت از نمونه تهیه و آن را در هوا خشک کرده و سپس توسط شعله فیکس نمایید.

۲-      یک کاغذ صافی به ابعاد ۲*۴ سانتی متر یا کمی کوچکتر از لام فراهم کنید.این کاغذ بایستی اسمیر (گسترش ) را بپوشاند تا از رسوب رنگ روی جلوگیری کند.

۳-      تمام سطح گسترش را با کربول فوشین (رنگ بازی ) زیل نلسون بپوشانید و به آرامی از سطح زیرین لام توسط شعله حرارت دهید.در زمان حرارت دادن لام بایستی میزان حرارت آنقدر باشد که سطح لام فقط بخار بلند شود و نبایستی رنگ روی لام بجوشد و یا خشک شود در صورتی که به علت حرارت و بخار شدن رنگ میزان رنگ کاهش یابد می توان مجددا روی لام رنگ اضافه کرد

۴-      زمان تأثیر رنگ روی گسترش ۵ دقیقه است بعد از آن کاغذ را برداشته و لام را با آب بشویید

۵-      توسط اسید الکل رنگ زدایی کنید یا از محلول مزبور آنقدر روی لام قطره قطره می ریزند تا آخرین قطره خارج شده از روی لام شفاف باشد.

۶-      از رنگ آبی متیلن به مدت ۳۰ تا ۶۰ ثانیه روی گسترش بریزید

۷-      لام را شسته در هوا خشک کنید و با عدسی روغنی به مطالعه پردازید

در این رنگ آمیزی باکتری سل به صورت باسیل ظریف و قرمز رنگی در زمینه آبی مشخص می شود

(ج – ۲) رنگ آمیزی تاژک به روش لیفسون

تاژک ها ضمائمی هستند بسیار شکننده که نسبت به حرارت حساس می باشند و جهت رنگ آمیزی باید با دقت فراوان با انها کار کرد و نیاز به روش های مخصوص می باشد . تاژک ها با میکروسکوپ های معمولی قابل مشاهده نیستند و به این منظور باید قطر انها افزایش یابد تا قابل رویت گردند.این عمل با استفاده از پوشاندن سطح آنها توسط یک ماده موردانت انجام می شود.این ماده اجازه می دهد تا مواد رنگی به خوبی روی آن تثبیت شده و ساختمان نخی شکل تازک بعد از رنگ آمیزی قابل مشاهده گردد.

۱-      برای رنگ آمیزی تاژک معمولا کشت ۱۸ الی ۲۴ ساعته باکتری بر روی محیط آگاردار مناسب می باشد که پس از مدت مذکور بر سطح محیط کشت ۲ تا ۳ میلی لیتر آب مقطر سترون ریخته و محلول را در لوله سترون بریزید و ان را به مدت ۱۵ دقیقه در دمای ۳۷ درجه قرار دهید و سپس از قسمت سطحی این سوسپانسیون برداشت کنید

۲-      رنگ تازه تهیه شده لیفسون را اختیار کنید

۳-      برای رنگ آمیزی روی لام مورد نظر یک مستطیل با ماژیک رسم کنید به طوری که ۳/۲ لام را شامل شود

۴-      ۱/۰ میلی لیتر از محلول باکتری را از سطح رویی سوسپانسیون میکروبی برداشته و در یک گوشه مستطیل روی لام قرار دهید

۵-      لام را با زاویه ۳۰ تا ۴۰ درجه کج کنید تا محلول از یک طرف لام به سمت دیگر برود لام را به حالت کج در دمای آزمایشگاه خشک کنید. این لام پس از خشک شدن نیازی به ثابت کردن ندارد

۶-      قسمت مستطیلی لام را کاملا با رنگ لیفسون بپوشانید و حدود۱۰ تا ۱۵ دقیقه صبر کنید

۷-      لام را با آب بشویید برای شستشو بهتر است آب را با پیپت به آرامی روی گسترش بریزید

۸-      لام را در دمای آزمایشگاه خشک کنید و آن را توسط عدسی روغنی مورد مطالعه قرار دهید در این حالت تاژک به رنگ صورتی کم رنگ و جسم باکتری پررنگ تر دیده می شود

یاد آوری : از نمونه موارد آزمایش می توانید قطره معلق نیز تهیه کنید تا از متحرک بودن کشت مطمئن شوید

(ج – ۳)رنگ آمیزی گرانول های ولوتین (دانه های متاکروماتیک ) به رو آلبرت

از این رنگ آمیزی جهت تشخیص باسیل کورینه باکتریوم (عامل بیماری دیفتری ) و دیگر اعضا کورینه باکتریوم ها استفاده می شود چرا که این باکتری ها در دیواره خود دارای دانه های متاکروماتیک هستند.ترتیب این رنگ آمیزی به شرح زیر است:

۱-      یک گسترش از باکتری مذکور تهیه و پس از فیکس نمودن آن از محلول A به مدت ۵ دقیقه بر روی آن اثر دهید

۲-      رنگ را از روی لام بدون شستشوی آن با آب دور بریزید

۳-      محلول B را روی لام به مدت ۱ دقیقه اثر دهید

۴-      لام را با آب شسته  در هوا خشک کرده و توسط عدسی روغنی به مطالعه بپردازید

در این آزمایش گرانول های متاکروماتیک در دو سر باکتری به رنگ سبز تیره تا سیاه و پیکر باکتری به رنگ سبز روشن مشاهده می گردند

محلول A  شامل :

آبی تولوئیدین ۱۵ صدم گرم,سبز مالاشیت ۲ صدم گرم,الکل اتیلیک ۹۵ درصد ۲ میلی لیتر ,آب مقطر ۱۰۰ میلی لیتر

محلول B شامل :

یدور پتاسیم ۳ گرم ,ید ۲ گرم ,آب مقطر ۱۰۰ میلی لیتر

رنگ آمیزی گرم

این روش رنگ آمیزی یکی از مهمترین ومتداولترین روشهای رنگ آمیزی درباکتری شناسی است که اولین بار توسط کریسین گرم ابداع شد . دراین رنگ آمیزی باکتریها بر مبنای رنگ باکتری پس ازرنگ آمیزی به دودسته گرم مثبت وگرم منفی تقسیم می شوند . رنگ باکتری پس ازرنگ آمیزی به توانایی حفظ رنگ اول وبه عبارتیبه ساختمان دیواره سلولی باکتری بستگی دارد . دررنگ آمیزی گرم باکتریهای گرم مثبت پس ازرنگ آمیزی به رنگ بنفش وباکتری های گرم منفی به      رنگ قرمز مشاهده می شود

گرچه هر دو گروه یعنی باکتری‌های گرم مثبت و منفی دارای دیواره می‌باشند ولی فرق بین این دو گروه مربوط به خواصی است که در ساختمان دیواره سلولی آنها وجود دارد. اساس ساختمان در دیواره سلولی باکتری‌های گرم مثبت یک لایه ضخیمی‌است از پپتیدوگلیکان، ولی در باکتری‌های گرم منفی ضخامت آن به حداقل می‌رسد.

بر همین اساس در رنگ آمیزی گرم با توجه به این تفاوت مهم در دیواره سلولی ، از دو نوع رنگ استفاده می شود ، رنگ اولیه کریستال ویوله می باشد . هنگامیکه محلول کریستال ویوله به گسترش باکتریایی اضافه می شود این رنگ با ریبونوکلئات موجود در دیواره سلولی ترکیب شده و کمپلکس کریستال ویوله – ریبونوکلئات را بوجود می آورد و بعد از شستشوی رنگ اضافی ، محلول ید را بکار می برند . این محلول ید که ترکیبی فلزی می باشد به رنگ متصل شده و یک ترکیب رنگی غیر محلول ایجاد می کند بنام کمپلکس کریستال ویوله –ید که در سر دیگر آن متصل شده به ریبونوکلئات موجود در دیواره سلولی و تشکیل کریستال ویوله – ید – ریبونوکلئات داده است در حالیکه در باکتریهای گرم منفی چنین کمپلکسی ایجاد نمی شود. این پیوند در باکتریهای گرم مثبت بسیار پایدار است و در مرجله بعدی توسط ماده رنگ بر شکسته نمی شود و رنگ بنفش کریستال ویوله را در خود حفظ کرده بنابراین باکتریهای گرم مثبت زیر میکروسکوپ بنفش رنگ دیده می شوند.

از طرفی در دیواره سلولی باکتریهای گرم منفی مقدار چربی بیشتری بکار رفته است بنابراین چربیها در الکل استن که در مرحله بعدی بعنوان رنگ بر بکار می روند ، محلول هستند و در اثر این واکنش چربیها از دیواره سلولی خارج شده و در اثر شستشو با حلال رنگ بر ، رنگ کریستال ویوله هم از سطح باکتری خارج می شود . با خروج چربی توسط ماده رنگ بر ، بر اندازه منافذ دیواره سلولی افزوده شده که این امر باعث بی رنگ شدن سریع باکتریهای گرم منفی می شود .در این مرحله باکتریهای گرم منفی از کریستال ویوله پاک می شوند . بنابراین بعد از شستشو توسط آب و افزوده شدن رنگ دوم یعنی سافرانین (فوشین) ، این رنگ به دیواره سلولی باکتریهای گرم منفی جذب شده و باکتریها به رنگ قرمز در می آیند و در بررسی میکروسکوپی ، باکتریهای گرم منفی برنگ قرمز دیده می شوند.

اکثر باکتریهای موجود ، گرم منفی هستند البته بعضی از باکتریها ، مخمرها و تعدادی از کپکها گرم مثبت هستند.

در رنگ آمیزی گرم مثبت باکتریها را به ۵ گروه تقسیم بندی می کنند:

۱-        میله ای (باسیل ) گرم مثبت ۲- میله ای گرم منفی ۳- کوکوس (گرد) گرم مثبت ۴- کوکوس گرم منفی ۵- باکتریهای بدون واکنش به رنگ آمیزی گرم.

در این رنگ آمیزی می توان هر باکتری ناشناخته ای را در یکی از این ۵ گروه قرار داده و با اطمینان ۴ گروه دیگر را حذف کرد و به مطالعه در مورد آن باکتری پرداخت .

خصوصیات باکتریهای گرم مثبت و گرم منفی :

۱-        باکتریهای گرم مثبت نسبت به پنی سیلین و مواد ضد باکتریایی حساستر از گرم منفی ها هستند.

۲-        گرم مثبت بودن یک باکتری خصوصیتی است که براحتی از بین می رود اما گرم منفی بودن تحت هیچ شرایطی از بین نمی رود . پس هنگام تشخیص و رنگ آمیزی باید به این نکته هم توجه داشت . یعنی در لامهای رنگ آمیزی شده گرم متبت ، باکتریهای گرم منفی هم دیده می شود اما در لامهای گرم منفی از یک کشت خالص هرگز باکتریهای گرم مثبت دیده نمی شوند.

۳-        باکتریهای گرم منفی سخت رشد ترند یعنی نیاز غذایی آنها پیچیده تر است .

۴-        باکتریهای گرم منفی نسبت به مواد اسیدی و قلیایی قوی و آنزیم لیزوزیم حساسترند. همه اینها موجب پاره شدن دیواره سلولی این باکتری و هضم و متلاشی شده آن می شوند.

 کاربرد رنگ آمیزی گرم

از رنگ‌آمیزی گرم به دو جهت استفاده می‌شود:

• شناسایی جنس باکتری
• انتخاب آنتی‌بیوتیک مناسب (باکتری‌های گرم مثبت در مقایسه با باکتری‌های گرم منفی نسبت به پنی‌سیلین G حسّاسیت بیشتری دارند(

با این حال همهٔ باکتری‌ها را نمی‌توان با رنگ‌آمیزی گرم مشاهده نمود

روش انجام  آزمایش:

۱- رنگ کریستال ویوله رابه مدت ۳۰تا۴۵ ثانیه برروی گسترش ریخته درنتیجه همه باکتری ها بهرنگ بنفش درخواهد درآمد

۲- پس از شستشو گسترش با آب به مدت ۳۰تا۴۵ ثانیه بالوگل می پوشانند لوگل باکریستال ویوله ترکیب شده وایجاد کمپلکس های بزرگی می نمایید که باعث تثبیت رنگ کریستال ویوله درداخل دیواره سلولی باکتری می شود . پس ازاین مرحله نیزکماکان همه باکتریها به رنگ بنفش مشاهده می شوند .

مرحله رنگ زدایی مهمترین مرحله رنگ آمیزی است دراین مرحله پس از شستشو لام با آب لام به مدت ۱۵ تا۲۰ ثانیه در معرض موادرنگ زدا مانند الکل استون قرار می گیرد سپس با آب مورد شستشو قرار می گیرد  . درباکتریهای گرم منفی که دارای لایه های پپتیدو گلیکان محدود وغشای خارجی غنی از چربی هستند این حلال باعث حذف این لایه ها وغشا می گردد وباکتری رنگ مراحل قبل راازدست می دهد . ولی درباکتریهای گرم مثبت به علت تعداد زیاد لایه های پپتیدوگلیکان وعدم وجود لیپید فراوان در غشا رنگ مرحله قبل ازغشا خارج نمی شود .درنتیجه پس ازاین مرحله باکتریهای گرم منفی بی رنگ ولی باکتریهای گرم مثبت کماکان بنفش باقی خواهند ماند .

۴- در انتها سطح گسترش راباسافرانین یا فوشین (قرمز رنگ) به مدت ۳۰ تا۴۵ ثانیه می پوشانیم سپس باآب شستشو داده و پس از خشک شدن بامیکروسکوپ مورد بررسی قرار میگیرد . دراین مرحله باکتریهای بی رنگ به رنگ قرمز درمی آیند وباکتری های بنفش بدون تغییر رنگ باقی می مانند .

قند خون “اندازه گیری قند خون به روش اورتوتولوئیدین”

در خون قندهای مختلف وجود دارند که همه آنها را تحت عنوان کربوهیدراتها می‌نامند. از این اینها قنداهای کربنی گلوکز را به علت تشکیل بخش اعظم این کربوهیدرات

و اینکه همه این کربوهیدراتها در آخر به این قند تبدیل می‌شوند به عنوان قند خون تعریف می کنند

  در شرایط طبیعی غلظت گلوکز خون در محدوده باریکی ، معمولا بین ۹۰ – ۸۰ میلیگرم در دسی لیتر هر روز صبح قبل از صرف صبحانه در شخص ناشتا کنترل می‌شود. این غلظت در حدود ساعت اول بعد از صرف یک وعده غذا به ۱۴۰ – ۱۲۰ میلیگرم در دسی لیتر خون افزایش می‌یابد. اما سیستمهای فیدبکی برای کنترل گلوگز خون غلظت گلوکز را به سرعت (معمولا در ظرف ۲ ساعت بعد از آخرین جذب کربوهیدراتها) به حد طبیعی باز می‌گردانند. بر عکس ، در حالت بی‌غذایی ، بوسیله گلوکونئوژنز در کبد گلوکز مورد نیاز برای حفظ غلظت گلوکز در حد ناشتا را تامین می‌کند. این مقادیر برای بیماران دیابتی قدری بالاتر است.

1. کبد به عنوان یک سیستم بافری مهم برای گلوکز خون عمل می‌کند به این معنی که هنگامی که گلوکز خون به دنبال صرف یک وعده غذا تا غلظت زیادی بالا می‌رود میزان ترشح انسولین نیز افزایش می‌یابد و در حدود ۳/۲ گلوکز جذب شده از روده بلافاصله به گلیکوژن تبدیل شده و در کبد ذخیره می‌شود. در طی ساعات بعد که غلظت گلوکز خون و نیز در این ترشح انسولین کاهش می‌یابد، کبد گلیکوژن را تجزیه و به گلوکز تبدیل می‌کند. این تنظیم در بیماران با اختلالات کبدی تقریبا غیر ممکن است.
2. علاوه بر انسولین ، گلوکاگون نیز در تنظیم مقدار قند خون دخیل است. این هورمون بر عکس انسولین کار می‌کند. بطوری که با کاهش گلوکز خون ترشح گلوکاگون افزایش می‌یابد و برعکس انسولین ، موجب تجزیه گلیکوژن و به سطح نرمال رساندن غلظت گلوکز می‌شود.
3. یک اثر مستقیم کاهش غلظت گلوکز خون تحریک غده هیپوتالاموس و سیستم عصبی سمپاتیک می‌باشد که موجب ترشح اپی نفرین از غدد فوق کلیوی می‌گردد. اپی نفرین بر روی کبد اثر کرده و موجب آزاد سازی گلوکز می‌شود.
4. دو هورمون رشد و کورتیزول نیز در این تنظیم موثرند چرا که مقدار مصرف را بوسیله قسمت اعظم سلولهای بدن کاهش می‌دهند و بجای آن ، گلوکز را به چربی تبدیل می‌کنند.

  چرا حفظ یک غلظت ثابت گلوکز ، اهمیت دارد در حالی که بیشتر بافتها می‌توانند در غیاب گلوکز از چربیها و پروتئینها استفاده کنند؟ پاسخ این است که گلوکز تنها ماده غذایی است که بوسیله مغز ، شبکیه ، اپی‌تلیوم زایای غدد جنسی استفاده می‌شود و بنابراین حفظ غلظت گلوکز خون ، ضروری می‌باشد. به خاطر همین قسمت اعظم گلوکزی که در مرحله بین غذاها از طریق گلوکونئوژنز (ساخت گلوکز از مواد دیگری مثل پروتئینها و چربیها) تشکیل می‌شود.

• گلوکز مقدار زیادی فشار اسمزی در مایع خارج سلولی اعمال می‌کند اگر مقدارش افزایش یابد فشار اسمزی خارج سلول هم افزایش می‌یابد و همین موجب بهم خوردن قدرت ترابری غشای سیتوپلاسمی گردیده و همین خود به نتایج ناخوشایندی چون ادم ، از دست دادن آب سلول و … می‌گردد.
• گلوکز زیادی از طریق ادرار دفع می‌گردد و همراه این مایعات و الکترولیتهای بدن نیز تخلیه می‌شود.
• افزایش دراز مدت سطح گلوکز خون ، موجب آسیب بسیاری از بافتها و بویژه رگهای خونی آنها می‌گردد و همین ممکن است به نتایجی چون حمله قلبی ، سکته مغزی ، بیماریهای کلیوی گردد.

  دیابت قندی ، یک سندرم اختلال متابولیسم کربوهیدرات ، چربی و پروتئین است که توسط یا فقدان ترشح انسولین یا کاهش حساسیت بافتها به انسولین بوجود می‌آید. به دو نوع دیده می شود: وابسته به انسولین که بر اثر فقدان انسولین می‌باشد و غیر وابسته به انسولین ، بر اثر کاهش حساسیت بافتهای هدف به انسولین بوجود می‌آید. به این دومی ، مقاوم به انسولین هم می‌گویند. این بیماری سوخت و ساز گلوکز را در همه انواع سلولها به غیر از سلولهای مغز را دگرگون می‌کند. از علایم دیابت به موارد مقابل می‌توان اشاره کرد: تشنگی بیش از حد ، ادرار کردن زیاد ، خارش بدن ، خستگی ، گزگز دستها و پاها ، کاهش وزن و ایجاد زخمهایی در پاها که به راحتی التیام نمی‌پذیرند. اما در نوع دوم (مقاوم به انسولین) چاقی دیده می‌شود و بنابراین اینها نیاز به رژیم غذایی مناسبی دارند.

  افراد دیابتی که جهت درمان و کنترل بیماری خود از قرصهای پایین آورنده قند استفاده می‌کنند در بعضی مواقع خونشان بطور غیر عادی کاهش می‌یابد. این حالت ممکن است در عدم مصرف قرص هم دیده شود. در این حالت مقدار قند خون به پایین‌تر از ۶۰ میلیگرم نزول می‌کند. شایع‌ترین علت ، بی‌نظمی در ساعات غذا یا فراموش کردن یکی از نوبتهای غذایی است. چرا که باید بین برنامه غذایی ، انسولین موجود و ورزش تعادل باشد. ممکن است کاهش قند خون به دلیل کاهش وزن باشد چرا که با کاهش وزن ، مقاومت انسولینی هم کاهش و همین موجب کاهش قند خون می‌گردد. از علایم کاهش قند خون می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: گرسنگی ، لرز ، عصبانیت ، تعریق ، سرگیجه ، ضعف ، تحریک پذیری و تپش قلب و در موارد حادتر فریاد کشیدن، چشم ، خواب آلودگی ، سردرگمی ، عدم تعادل در راه رفتن، تاری دید و سر درد. در این مواقع از غذاهای نشاسته‌ای سریع‌الاثر مثل چند حبه قند ، دو یا سه قاشق مرباخوری شکر ، آب پرتقال (نصف لیوان) ، چند تکه میوه خشک شده ، محلول رقیق قندی و شربتها ، باید استفاده کرد.

  گلوکز ۶- فسفات و سایر قندها به صورت برگشت پذیری با هموگلوبین واکنش نشان می‌دهند بنابراین می‌توان گفت مقدار ساخت گلبول قرمز و نیز سطح قند خون باهم متناسب است. به خاطر همین ، افراد دیابتی در مقایسه با افراد سالم ، مقدار بالایی از هموگلوبین (از نوع A_1c) را دارند. بنابراین اندازه‌گیری سطح هموگلوبین هر چند هفته یکبار می‌تواند در تعیین اینکه آیا سطح گلوکز بیماران دیابتی به حد کافی کنترل شده است یا نه؟ بسیار مفید باشد.

  میزان انرژی مورد نیاز در طول ۲۴ ساعت از ۱۶۰۰ کیلوکالری در حالت استراحت تا ۶۰۰۰ کیلوکالری بسته به شدت فعالیت تغییر می‌کند. و مقدار ذخایر سوختی یک فرد ۷۰ کیلویی ، معادل ۱۶۰۰ کیلوکالری گلیکوژن ، ۲۴۰۰۰ کیلو کالری از پروتئین ، ۳۵۰۰۰ کیلو کالری تری اسیل گلیسرول می‌باشد. بنابراین ، مقدار مواد سوختی این فرد ، نیازهایش را برای ۱ الی ۳ ماه گرسنگی تامین می‌کند. اما ذخایر گلوسیدی بدن ، در عرض یک روز به مصرف می‌رسد. و سریعا مقدارش افت پیدا کرده و نیاز به تامین مجدد دارد. اسیدهای چرب نمی‌توانند به گلوکز تبدیل شوند البته قسمت گلیسرول ساختمان تری اسیل گلیسرولها ، می‌تواند به گلوکز تبدیل گردد، اما مقدار گلیسرول کم است یک منبع عمده دیگر برای گلوکز ، اسیدهای آمینه است که از تجزیه پروتئینها مشتق می‌گردد. در طول گرسنگی ، عضله ، بزرگترین منبع اسیدهای آمینه بشمار می‌رود.

  3 لوله آزمایش آماده میکنیم در یکی از آنها ۰/۱ میلی لیتر نمونه سرم میریزیم ذر لوله ی بعدی۰/۱ میلی لیتر استاندارد گلوکز و در لوله ی سوم ۰/۱ میلی لیتر آب مقطر میریزیم سپس به هر کدام از آنها ۵ میلی لیتر معرف اورتوتولوئیدین اضافه می کنیم.محتویات دون هر یک از لوله ها را خوب مخلوط می کنیم و درب آنها را با پارافیل بسته و به مدت ۱۰ دقیقه در بن ماری قرار می دهیم.پس از اینکه لوله ها سرد شدندOD آنها را در۶۳۰nm می خوانیم

محلول سازی

محلول سازی :

محلول سازی یکی از متداولترین و در عین حال دقیق ترین کارهایی است که در آزمایشگاه انجام میشود. محلول سازی به معنای ساختن محلول مورد نظر و لازم از محلولهای استاندارد میباشد.

محلولی را استاندارد می گویند که در آن ، رابطه بین مقادیر ماده حل‌شده و محلول یا رابطه بین مقدار ماده حل‌شده و حلال بنحوی معلوم باشد. با معلوم بودن مقدار ماده حل‌شونده و مقدار حلال تشکیل دهنده محلول ، غلظت محلول مشخص می‌گردد. بسیاری از واکنش‌ها در حالت محلول انجام می‌شوند و محاسبه‌های کمی برای این‌گونه واکنش‌ها بر مبنای غلظت آنها صورت می‌گیرد. برای بیان غلظت ، روش‌های گوناگونی وجود دارد و محلولهای استاندارد را براساس غلظت بیان می‌کند.

محلولهای استاندارد کاربردهای زیادی دارند، از جمله در تجزیه های تیترسنجی (تیتراسیون) ، واکنش‌های خنثی شدن و واکنش‌های اکسیداسیون-احیا و…

برای محلول سازی باید ابتدا با واحدها و روش های بیان غلظت یک محلول، آشنایی کامل داشته باشید:

محلول درصد جرمی  :

محلولی است که در آن مقداری ماده حل‌شونده در ۱۰۰ گرم محلول ، حل شده باشد. ۱۰۰× (جرم محلول/جرم ماده حل شونده )= درصد جرمی در صورت و مخرج باید از یک نوع یکای جرم استفاده شود. یعنی هر دو باید برحسب میلی‌گرم ، گرم یا کیلوگرم بیان شوند. مثلا ، بر روی بر چسب محلول شست وشوی دهان نوشته می شود: “محلول استریل سدیم کلرید ۹/۰ درصد برای شستشو”. عبارت “سدیم کلرید ۹/۰ درصد” یعنی در ۱۰۰ گرم از این محلول ۹/۰ گرم سدیم کلرید وجود دارد و بقیه آن آب است. برای محلول‌های بسیار رقیق ، معمولا غلظت بر حسب قسمت در میلیون (ppm) بیان می‌شود. (۶ ^۱۰× جرم محلول) / جرم ماده حل شونده = ppm اگر حلال ، آب باشد و مقدار ماده حل‌شونده چنان کم باشد که چگالی محلول هم‌چنان g.mL-1 1,0 باقی بماند، در اینصورت رابطه به قرار زیر خواهد بود: لیتر محلول / میلی گرم ماده حل شونده≈ppm

از ppm برای بیان مقادیر بسیار کم کاتیون‌ها و آنیون‌ها در آب دریا ، بدن جانداران ، بافت‌های گیاهی و میزان آلاینده‌های هوا و بطور کلی ، در مواردی که مقدار ماده حل‌شونده خیلی جزئی باشد، استفاده می‌شود. محلول گرم در لیتر (غلظت معمولی-C)

در این محلول‌ها ، مقداری ماده حل‌شونده در یک لیتر محلول وجود دارد. حجم محلول به لیتر/مقدار ماده حل شونده به گرم= C

برای مثال ، اگر در ۲۰۰ میلی‌لیتر از محلولی به اندازه ۴ گرم پتاسیم کلرید حل‌شده باشد، غلظت معمولی این محلول ، ۲۰ گرم در لیتر خواهد بود.

ابتدا میلی لیتر به لیتر تبدیل شود: ۲۰۰ml*1 L / 1000 ml=0.2 L

و سپس جاگذاری در فرمول شود: C=4g / 0.2 L=20 g.L-1 محلول مول در لیتر (مولار CM)

غلظت مولار رایج‌ترین روش برای بیان غلظت است و محلول مولار، محلولی است که در هر لیتر آن، به اندازه یک مول ماده حل‌شونده ، حل شده باشد. مانند محلول یک مول بر لیتر لیتیم کلرید که در آن ، یک لیتر محلول دارای یک مول لیتیم کلرید است.

حجم محلول (لیتر)/مقدار ماده حل شونده (مول)= غلظت مولار (M) محلول مولال (m)

محلولی که در آن یک مول ماده حل‌شونده در یک کیلوگرم حلال حل شده باشد، محلول مولال نامیده می‌شود. از غلظت مولال در مطالعه خواص کولیگاتیو محلول‌ها بکار می‌رود.

کیلوگرم حلال/مقدار ماده حل شونده (مول)= غلظت مولال (m) برای مثال ، اگر در ۲۰۰ گرم آب خالص ، ۰,۰۳ مول کلرید پتاسیم حل شده باشد، مولالیته محلول عبارت خواهد بود:

ابتدا باید گرم محلول به کیلوگرم تبدیل شود:

۲۰۰g*1 Kg/1000 g=0,2 Kg کیلوگرم حلال مولال m=0,03(mol)/0,2Kg=0,15

محلول نرمال (N) محلول نرمال ، محلولی است که یک اکی والان گرم ماده حل‌شونده در یک لیتر آن و یا یک میلی‌اکی‌والان گرم در هر لیتر آن حل شده باشد. مفهوم اکی والان گرم: مقدار وزن اکی والان مواد مختلف طبق رابطه زیر به دست می‌آید:

E=M/n

که M ، جرم مولکولی و n (ظرفیت) برای مواد مختلف به قرار زیر بدست می‌آید:

مقدار n برای اسیدها برابر تعداد هیدروژن‌های اسیدی و برای بازها، برابر تعداد -OH ، برای نمک‌ها برابر ظرفیت فلز ضرب‌در تعداد فلز و برای واکنش‌های اکسایش- کاهش برابر درجه کاهش            یا اکسایش است. با بدست آوردن مقدار E (وزن اکی والان) می‌توان تعداد اکی‌والان را از رابطه زیر حساب کرد:

وزن اکی والان/جرم ماده برحسب گرم = m/E = تعداد اکی والان در نتیجه، نرمالیته یک محلول بیانگر تعداد اکی‌والان‌ها در یک لیتر محلول یا تعداد میلی‌اکی‌والان در هر میل

محلول سازی از محلول های غلیظ آزمایشگاه

معمولاً در آزمایشگاه محلولها به صورت غلیظ و با درصد خلوص مشخص و استانداردی وجود دارد و برای تهیه محلول های رقیق تر باید از آن ها استفاده کرد.

برای این کار از روابط رقیق سازی استفاده می کنیم :

 در رابطه بالا نیاز است که نرمالیته یا مولاریته محلول غلیظ موجود در آزمایشگاه را تعیین کنیم.

برای تعیین نرمالیته از فرمول زیر استفاده می کنیم :

 نرمالیته محلول غلیظ را بدست آوردیم. در رابطه اول فقط حجم محلول غلیظ (v₂) مجهول است که محاسبه می شود و فقط کافی است این مقدار (v₁) را از محلول غلیظ برداشته و به حجم مورد نظر (v₂) برسانیم.

برای تعیین نرمالیته و مولاریته محلول های آزمایشگاهی می توانید از جدول زیر استفاده کنید. که در این صورت فقط به رابطه اول نیاز خواهید داشت.

 تذکر: در مورد اسیدهای غلیظ و قوی مثل اسید سولفوریک همیشه اسید را به آب اضافه می کنیم. (قبل از اضافه کردن اسید مقداری  آب مقطر در بالون بریزید و سپس اسید را اضافه کنید).

 محلول سازی از مواد جامد آزمایشگاه

 فقط کافی است مقدار ماده جامد بدست آمده را در مقداری آب مقطر حل کرده و به حجم مورد نظر برسانید.

 تذکر : در مورد برخی مواد جامد که رطوبت جذب می کنند باید دقت شود که از فرمول نوشته شده بر روی برچسب ظرف ماده جرم مولکولی محاسبه شود. مثلاBaCl₂ . 2H₂O به جرم مولکولی آن دو ملکول آب (۳۶gr) اضافه شده است که باید در محاسبات لحاظ شود.

روش انجام آزمایش:

لف) اگر ماده خالص مایع باشد:

ابتدا با استفاده از محاسبات میزان مقدار موردنیاز HCl را بدست می آوریم:

cc50 HCl  ۱/۰ مولار                                                                        d = 1.16

a = 37

M = 36.5

با استفاده از پیپت مدرج ۰٫۴۲cc HCl بر می داریم و در بالون ژوژه ای که در آن تا نیمه آب ریخته ایم، می ریزیم. سپس درپوش بالون را گذاشته و با دست ابتدا و انتهای آن را گرفته و بصورت معکوس بالون را گردانیده به طوری که جای درپوش و انتهای بالون تغییر کند (مطابق شکل). این حرکت را برای مخلوط شدن بهتر HCl و آب چندبار تکرار می نمائیم.

ب) اگر ماده اولیه جامد باشد:

ابتدا با استفاده از محاسبات مقدار موردنیاز سود را بدست می آوریم:

ابتدا شیشه ساعت را روی ترازو گذاشته و نشانگر روی ترازو را صفر کرده و مقداری NaOH جامد روی شیشه ساعت ریخته و به اندازه ۲/۰ گرم از آن را را اندازه گیری نموده، سپس بوسیلة قاشقک فلزی مقدار اندازه گیری شدهNaOH  را برداشته و داخل بالون ریخته و cc50 آبی که از قبل داخل بشر ریخته ایم را به آن اضافه کرده و بکمک همزن شیشه ای مخلوط می کنیم به طوری که NaOH  جامد کاملاً در آب حل شود. سپس به وسیلة آبفشان به آن آب اضافه می نمائیم.

نکته : با توجه به این که سطح مایعات در داخل بالون ژوژه به شکل مقعر میباشد، باید توجه داشت که پس از افزودن آب تا خط نشانه، تقعر مایع داخل بالون روی خط نشانگر قرار گیرد نه طرفین آن.

استخراج اسید نوکلئیک از مخمر

مقدمه:

نخستین گام در بررسی مولکولی ساختار ژنتیک سلول ها دسترسی به مادة ژنتیک می باشد. اصول استخراج مادة ژنتیک از سلول های مختلف (باکتری ها، سلول های گیاهی و سلول های جانوری) نسبتا یکسان است و تنها در برخی از جزئیات تفاوت هائی وجود دارد. استخراج اسید های نوکلئیک شامل دو مرحله تهیه عصارة سلولی و خالص سازی می باشد.

تهیه عصاره سلولی برای تهیه عصارة سلولی به تعداد زیادی سلول نیاز است. عموما سلول ها با تکثیر در محیط کشت ویا مستقیما از بافت ها (مانند بافت خون ) تأمین می شوند. سپس باید دیواره و غشاء سلول ها از بین بروند تا محتویات آنها آزاد شوند. برای تخریب دیواره یا غشاء سلولی، روش های فیزیکی و شیمیایی مختلفی بکار میرود. از روش های فیزیکی می توان به شوک اسمزی، سائیدن سلول های یخ زده و استفاده از امواج صوتی یا سونیکیشن اشاره کرد. در سونیکیشن، طول موج و شدت امواج صوتی به کار گرفته شده به نوع سلول و کاربردی که از عصارة سلول مورد نظر است، بستگی دارد. در روش های شیمیایی از آنزیم ها و موادی که باعث تخریب دیواره و غشاء می شوند استفاده می شود. برای مثال، برای شکستن دیوارة باکتری ها از آنزیم لیزوزیم یا اتیلن دی آمین تتراستات (EDTA) یا مخلوطی از آنها استفاده می شود. لیزوزیم با عمل آنزیمی خود باعث تجزیه پپتید و گلیکان دیوارة سلولی می شود و EDTA که یک عامل شلات کننده است با حذف یون های فلزی مانند Ca2+ وMg2+ که در استحکام دیواره نقش دارند، دیواره را سست می کند. به علاوه EDTA با حذف یون های فلزی که به عنوان گروه پروتستتیک در آنزیم های تجزیه کننده اسید های نوکلئیک عمل می کند، مانع تجزیه این مواد می شود. در سلول های جانوری بعلت فقدان دیواره سلولی، با یک شوک اسمزی ساده می توان غشاء سلول ها را شکست. با اینحال اغلب از موادی مانند سدیم دود سیل سولفات (SDS)، دو دسیل سارکوزین و تریتون- X100 که غشا را در خود حل می کنند استفاده می شود. SDS همچنین باعث پایداری اسیدهای نوکلئیک می شود. مراحل تهیه عصاره سلولی باید در محلول های محافظت کننده اسیدهای نوکلئیک که معمولا حاوی بافرتریس هیدروکلرید (Tris-HCl)، SDS و EDTA است انجام شود تا کمترین آسیب به مادة ژنتیک برسد. برای استخراج مادة ژنتیک سلول های انسانی، معمولاً از سلول های سفید خون که یک تا سه ساعت مانده اند یا خون منجمد، سلول های کشت یافته مانند کشت فیبروبلاست ها، کشت سلول های پرز های جنینی (CVS) یا کشت سلول های مایع آمنیوتیک استفاده می شود.

خالص سازی DNA برای خالص سازی DNA برحسب نوع سلول و کاربرد مورد نظر، روش های مختلفی ابداع شده است. روش های مزبور از اصول یکسانی تبعیت می کنند که شامل رسوب دادن مرحله به مرحله ناخالصی ها و استخراج DNA خالص می باشد. در این روش ها ابتدا با کمک مواد واسرشت کننده پروتئین ها نظیر فنل، این مواد از عصاره سلولی حذف می شوند. سپس DNA در فاز قطبی (آبی) بصورت محلول استخراج می شود. اگر مقدار پروتئین ها زیاد باشد می توان قبل از مرحله فوق پروتئین ها را با آنزیم های تجزیه کننده مانند پروتئیناز k تجزیه و حذف نمود . پس از جدا کردن فاز آبی، می توان با اضافه کردن الکل هائی نظیر اناتول یا ایزوپروپانول در حضور کاتیون Na+ یا آمونیوم، اسیدهای نوکلئیک را رسوب داد. در سلول های گیاهی و سلول های بافت کبد که مقدار هیدرات های کربن زیاد است برای خالص سازی اسیدهای نوکلئیک از CTAB و محلول نمک استفاده می شود. این محلول فقط باعث رسوب اسیدهای نوکلئیک می شود و پلی ساکاریدها بصورت محلول باقی می مانند. رسوبی که به روش های فوق بدست می آید حاول مخلوطی از RNA و DNA است. برای خالص سازی DNA می توان با اضافه کردن ریبونوکلئاز، RNA را هیدرولیز کرده و DNA خالص بدست آورد. امروزه شرکت های مختلف تهیه کننده مواد بیولوژی مولکولی اقدام به تهیه کیت هایی برای استخراج اسید های نوکلئیک از منابع مختلف سلولی نموده اند که در صورت عدم وجود محدودیت مالی در آزمایشگاه می توان با استفاده از کیت های مزبور در مدت زمان کم و با بازده نسبتا بالائی اقدام به تهیه اسید های نوکلئیک با درجه خلوص بالا نمود. به علاوه سیستم های روبوتیک مختلفی اختراع شده اند که روزانه قادر به استخراج هزاران نمونه از اسید های نوکلئیک از نمونه های مختلف میکروبی، گیاهی و حیوانی می باشند.

روش انجام آزمایش:

۵/۲ میلی لیتر NaOH  ۱% را در آب مقطر حل می کنیم سپس ۵/۱ گرم مخمر را به آرامی به محلول اضافه می کنیم و آنها را با هم مخلوط می کنیم و به مدت ۱۰ دقیقه در بن ماری قرار می دهیم.مخلوط را پس از سرد کردن با کاغذ صافی صاف می کنیم و با اسید استیک نرمال PH آن را اسیدی می کنیم.۵ میلی لیتر مخلوط الکل-اسید کلریدریک به آن اضافه می کنیم وخوب هم میزنیم.محلول رویی را دور می ریزیم و رسوب را حدود ۲ الی ۳ بار با الکل ۹۶ درجه می شوییم رسوب باقی مانده DNA  است

اوره خون “اندازه گیری اوره خون”

مقدمه

واکنشهای مختلفی که در داخل سلول انجام می‌گیرد به تشکیل ترکیبات زاید در سلول منتهی می‌شود. خروج این ترکیبات از سلول باعث تغییر ترکیب و خواص محیط اطراف سلول می‌شود. به تدریج آن را برای ادامه زندگی نامساعد می‌باشد. در اثر تخریب اسیدهای آمینه که طی آن گروه یا گروههای آمین اسید آمینه طبیعی بدن موجودات طی اکسایش برداشته می‌شوند و در صورتی که جهت سنتز ترکیبات نیتروژن‌دار جدید یا در سایر کنش و واکنشهای متابولیسمی یاخته به مصرف نرسند مجتمع شده و به شکل قابل ترشح درمی‌آیند.

اشکال دفع نیتروژن در موجودات زنده

در جانوران مختلف ، نیتروژن گروه آمینو به یکی از سه شکل اصلی زیر ترشح می‌شود. اکثر موجودات آبزی نیتروژن را به صورت آمونیاک (NH₃) آزاد می‌سازنند. آمونیاک ترکیبی بسیار سمی است ولی به علت محلول بودن در آب سمیت آن برای موجود زنده کاهش می‌یابد. پرندگان و برخی از خزندگان نیتروژن را به صورت اسید اوریک ترشح می‌کنند. اسید اوریک سمی نیست ولی در آب نامحلول است و به همین دلیل به صورت جاودانه موجود دفع می‌شود. سایر موجودات ، نیتروژن را به صورت اوره به خارج ترشح می‌کنند اوره نسبت به NH₃ سمیت کمتری دارد و در آب نیز حل می‌شود. خون مواد نیتروژن‌دار مثل اوره و اسید اوریک را می‌گیرد و در حین گردش در بدن همواره از کلیه‌ها می‌گذرد. در کلیه‌ها مواد نیتروژن‌دار زاید آب اضافی و مواد دفعی دیگر از خون گرفته شده و به خارج دفع می‌گردد. غلظت اوره در پلاسمای خون ۰٫۰۳ و مقدار آن را در ادرار ۲ درصد است.

چرخه اوره

در جانورانی به نام اورئوتلیک ، آمونیاک حاصل از ‌اسید آمینه (گروه آمین به علت داشتن ‘pk بالا در PH خون به صورت یون آمونیوم است)، در کبد بوسیله یک مکانیسم چرخه‌ای به اوره تبدیل می‌شود. ‌این چرخه نخستین بار توسط که بس و همکارانش کشف و به نام چرخه اوره نامگذاری شد. سه ترکیب اصلی این چرخه اسید امینه‌ها هستند. این سه ترکیب عبارتند از: آرژنین که جزء اسیدهای آمینه اصلی سازنده پروتئینها است. اورنیتین و سیترولین دو اسید آمینه کمیاب‌اند و منحصرا در‌این چرخه وارد می‌شوند. آمونیاک حاصل از اسید آمینه در مجاورت ATP با CO₂ ترکیب شده و ترکیبی به نام کربومویل فسفات می‌دهد.

مراحل چرخه اوره

مرحله اول

آغاز چرخه با اورنیتین است که در مجاورت کربومویل فسفات به سیترولین مبدل می‌شود. آنزیم اورنتین ترانس کربامیلاز واکنش را کاتالیز می‌کند. این مرحله در ماتریکس میتوکندری انجام می‌گیرد مراحل بعدی در سیتوسل صورت می‌گیرد.

مرحله دوم

مرحله‌ای است که در طی آن سیترولین با مصرف انرژی با آسپارتات ترکیب شده و آرژینینو سوکسینات می‌دهد. آنزیم آرژینییو سوکسینات واکنش را کاتالیز می‌کند.

مرحله سوم

مرحله تبدیل آرژینینو سوکسینات به آرژنین تحت اثر آنزیم لیاز است طی‌این واکنش فومارات – که یکی از واسطه‌های چرخه کربس است نیز حاصل می‌شود.

مرحله چهارم

در ‌این مرحله تحت اثر آنزیم آرژیناز ، اوره فرآورده آغازگر چرخه اوره یعنی اورنیتین ساخته می‌شود.

نقصهای ژنتیکی چرخه اوره میتوانند

زندگی افراد را به خطر اندازند

افراد مبتلا به نقصهای ژنتیکی در هر کدام از آنزیمهای شرکت کننده در تولید اوره ، نمی‌توانند غذاهای غنی از پروتئین را تحمل کنند. اسیدهای آمینه‌ای که بیش از توان مورد نیاز روزانه برای سنتز پروتئین خورده می‌شوند، در کبد دآمینه شده و تولید آمونیاکی می‌کنند که نمی‌تواند به اوره تبدیل و در گردش خون منتقل گردد. آمونیاک شدیدا سمی است. درمانهای متعدی برای مبتلایان به نقص در چرخه اوره صورت می‌پذیرد. تجویز دقیق اسیدهای آروماتیک بنزوات یا فنیل استات در رژیم غذایی می‌تواند به کاهش مقادیر آمونیاک خون کمک کند.

سندرم اورمی

دیالیز در مبتلایان به نارسایی حاد کلیه وقتی سطح نیتروژن ، اوره سرم (SUN) آنها به ۱۰۰ – ۷۰ میلیگرم در دسی‌لیتر می‌رسد. یا هنگامی که کلیرانس کراتینین آنها به کمتر از ۲۰ – ۱۵ میلی‌لیتر در دقیقه کاهش می‌یابد، شروع می‌شود. به مجموعه نشانه‌ها و علایمی که به علت آثار سمی افزایش مواد نیتروژنی و دیگر مواد زاید در خون ایجاد می‌شود، سندرم اورمی گویند. وضعیت عقلانی و روانی این بیماران تغییر می‌کند و عاقبت دچار گیجی شده و نهایتا به اغما می‌روند روش انجام آزمایش: ۳ لوله آزمایش آماده می کنیم در لوله اول ۱/۰ میلی لیتر نمونه سرم .۲ میلی لیتر معرف دی استیل مونو اکسیم و ۳ میلی لیتر اسید سولفوریک ودر لوله دوم ۱/۰ میلی لیتر آب مقطر .۲ میلی لیتر معرف دی استیل مونو اکیسم و ۳ میلی لیتر اسید سولفوریک و در لوله سوم  ۰/۰۵ میلی لیتر استاندارد اوره .۲میلی لیتر معرف دی استیل مونو اکسیم و ۳ میلی لیتر اسید سولفوریک می ریزیم.محتویات درون هریک از لوله ها را خوب مخلوط می کنیم و به مدت ۱۰ دقیقه در بن ماری قرار می دهیم.سپس لوله ها را با آب سرد می کنیم و OD آنها را در ۵۲۰nm می خوانیم.

کلسترول “اندازه گیری کلسترول خون”

مقدمه: کُلِستِرول (به انگلیسی: Cholesterol)، یکی از مولکول‌های زیستی و از دسته چربی‌ها (لیپیدها) است. این مولکول ساختار چندحلقه‌ای (آروماتیک) دارد. نقش عمده آن استحکام و انعطاف‌بخشی به غشا سلولها است. کلسترول نوعی چربی و از مواد مهم غشا است. کلسترول در خون هم وجود دارد. کلسترول خون از دو منبع اصلی تامین می‌شود: رژیم غذایی و تولید در کبد. کلسترول رژیم غذایی به طور عمده از گوشت، جگر، مغز، تخم مرغ و غذاهای لبنی به بدن می‌رسد. غذاهایی گیاهی کلسترول ندارند. پس از صرف غذا کلسترول از طریق روده جذب و سپس همراه با تری گلیسیرید ها درون پوششی پروتئینی بسته‌بندی می‌شود. این ترکیب چربی-پروتئین شیلومیکرون نام دارد. کبد هم می‌تواند کلسترول را از خون بردارد و هم آن را تولید و به درون خون بریزد. پس از صرف غذا کبد شیلومیکرون را از خون برداشته و در مدت زمان میان وعده‌های غذایی کلسترول را تولید و درون گردش خون میریزد.

تفاوت ال‌دی‌ال و اچ‌دی‌ال

مقدار زیاد کلسترول ال‌دی‌ال با بیماری‌های کرونری قلب در ارتباط است و به آن «کلسترول بد» گویند. لیپوپروتئین ال‌دی‌ال کلسترول را روی دیواره رگ‌ها نشانده و موجب شکل‌گیری ماده سخت و ضخیمی که همان پلاک کلسترول است می‌شود. با گذشت زمان پلاک کلسترول موجب زخیم‌شدن دیواره رگ و نازک‌شدن مجرای عبور خون می‌شود. این فرآیند تصلب شرائین (آترواسکلروسیس) نامیده می‌شود. چون لیپوپروتئین اچ‌دی‌ال با برداشتن دیواره کلسترول از شریان و بردن آن به کبد از تشکیل پلاک جلوگیری می‌کند، «کلسترول خوب» نامیده می‌شود. بنابراین مقدار ال‌دی‌ال بالا و اچ‌دی‌ال پایین، از فاکتورهای خطر ایجاد تصلب شریان است در حالی که نسبت پایین ال‌دی‌ال به اچ‌دی‌ال برای بدن بسیار سودمند است. هنگامی که ال‌دی‌ال بالا می‌رود کبد نه تنها کلسترول را تولید و به داخل خون میریزد؛ بلکه می‌تواند آن را از گردش خون بردارد. حذف سریع کلسترول ال‌دی‌ال از خون و کاهش آن، با تعداد گیرنده‌های فعال روی سطح سلول‌های کبدی مرتبط است. دو عامل ارث و رژیم غذایی تأثیر چشم‌گیری بر ال‌دی‌ال و اچ‌دی‌ال و کلسترول فرد دارند. برای نمونه هاپیرکلسترولمیای فامیلی اف‌اچ یک اختلال ارثی است که در ان شخص بیمار دچار کمبود و نداشتن گیرنده‌های ال‌دی‌ال روی سطح سلول‌های کبدی می‌شود. در نتیجه افراد مبتلا تمایل بیشتری به پیشرفت تصلب شرائین و بیماریهای ایسکمیک قلبی در سنین بالاتر دارند. رژیم‌های غذایی که دارای مقدار بالای چربی‌های اشباع و کلسترول هستند موجب افزایش مقدار ال‌دی‌ال خون می‌شوند. تری گلیسیریدها براساس ساختمان شیمیایی‌شان به دو گروه اشباع و غیراشباع طبقه‌بندی می‌شوند. چربی‌های اشباع از گوشت و محصولات لبنی تامین می‌شوند و می‌توانند مقدار کلسترول خون را بالا ببرند. همچنین برخی از روغن‌های گیاهی که از نارگیل، نخل و کاکائو تهیه می‌شوند هم چربی اشباع بالایی دارند. ‌  

اگر سطوح کلسترول شما غیر طبیعی است، احتمالاً شما هیچ علامت یا نشانه ای نداشته اید، بنابراین انجام آزمایش کلسترول یک روش مهم برای ارزیابی خطرات بیماری های ذکر شده است. مطالعات بسیاری نشان داده اند که بالا بودن سطوح کلسترول، خود یک ریسک فاکتور مشخص بیماری قلبی است که قاتل شمارۀ یک مردان و زنان است.

چه انواعی از کلسترول اندازه گیری می شوند؟

یک آزمایش کامل کلسترول، شامل اندازه گیری ۴ نوع از چربیها(لیپیدها)ی خون شماست:

• ·  کلسترول کم چگال(LDL). این لیپوپروتئین را گاهی کلسترول ” بد” می نامند. مقادیر زیاد آن در خون منجر به تجمع ذرات چربی (پلاک ها) در شریانهای شما می شود( که به آن آترواسکلروزیس یا تصلب شرایین می گویند) ، که جریان خون را کاهش می دهد. این پلاکها گاهی شریانها را مسدود می کنند و منجر به مشکلات قلبی- عروقی بزرگی می گردند. به علاوه در افراد مبتلا به دیابت و افرادی که احتمال ابتلا به بیماریهای قلبی در آنها بالاست، ذرات کلسترول LDL کوچکتر و فشرده تر می شوند، این ذرات ریز فشرده می توانند باعث صدمات بیشتر به عروق خونی شوند که این مشکلات در افراد کم خطرتر و افرادی که دیابت ندارند، کمتر است.
• ·  کلسترول پرچگال(HDL): گاهی به آن کلسترول “خوب” می گویند، زیرا با بازکردن شریانهای شما به حمل و عبور کلسترول بد(LDL) کمک و جریان خون را تسهیل میکند.
• ·  تری گلیسیریدها. تری گلیسیریها انواع دیگری از چربیهای خون شما هستند. هنگامی که شما غذا می خورید، بدن شما کالری های اضافی را به تری گلیسیرید ها تبدیل می کند که در سلولهای چربی ذخیره می شوند و بعدها برای تولید انرژی آزاد می شوند. سطوح بالای تری گلیسیرید معمولاً نشان دهندۀ آن است که شما به طور مرتب بیش از آنچه می سوزانید، کالری دریافت می کنید. همچنین در افراد چاق و آنان که مقادیر بسیار زیاد شیرینی یا الکل می خورند و در مبتلایان به دیابت که سطح قند خون زیادی دارند، سطوح تری گلیسیرید خون بالاست.
• ·   کلسترول تام. این یعنی مجموع کل مقادیر کلسترول بدن شما.

این چهار نوع چربی همراه هم تعیین کنندۀ احتمال حمله قلبی، سکته یا صدمات عروق خونی (بیماریهای عروقی) هستند. نتایج یک آزمایش کلسترول به صورت مقادیر به دست آمده بر حسب میلی گرم در هر دسی لیتر (mg/dl) ارائه می شود.

اندازه گیری کلسترول تام به تنهایی امکان پذیر است، اگر چه این آزمایش تکی زیاد مورد استفاده قرار نمی گیرد، زیرا دانستن سطح کلسترول تام به تنهایی، به اندازۀ آزمایش های کامل کلسترول به تصمیم گیری پزشک شما کمک نمی کند.

در سال ۲۰۰۱، گروهی از متخصصین به نام متخصصین برنامه طرح آموزشی کلسترول ملی، پیشنهاد کردند که بهترین آزمایش کلسترول، ۴نوع از چربیها در خون شما را که شامل شرح حال لیپیدهاست، اندازه گیری کنند.

چه افرادی باید آزمایش کلسترول انجام دهند؟

همه بزرگسالان ۲۰ سال به بالا باید هر ۵سال یک آزمایش کلسترول انجام دهند. اگر شما دارای سابقه فامیلی بیماریهای قلبی یا کلسترول بالا هستید، چاق هستید، فعالیت بدنی تان کم است، دیابت دارید یا زیاد در رژیم غذایی خود چربی می خورید، انجام آزمایش کلسترول برای شما بسیار مهم است. این فاکتورها شما را در خطر افزایندۀ کلسترول بالا و بیماری قلبی قرار می دهند.

اگر سطوح کلسترول خون شما بالا رفته است، شاید پزشکتان از شما بخواهد که این آزمایشها را با فواصل زمانی کمتری انجام دهید. اگر سطح کلسترول خونتان غیر طبیعی است، دربارۀ اینکه هر چند وقت یکبار باید آزمایش بدهید، با پزشک خود صحبت کنید. این احتمال وجود دارد که پزشکتان از شما بخواهد در هفته های متعدد یا ماهها آزمایش را انجام دهید. قبل از آغاز هر نوع درمان براساس تنها یک آزمایش کلسترول غیر عادی، معمولاً چندین آزمایش در زمانهای مختلف انجام می دهند تا در تشخیص مطمئن شوند.

اگر شما سالم هستید، باید مقادیر کلسترول خود را بدانید یک بیماری حاد، یک حمله قلبی یا استرس های شدید می توانند سطح کلسترول شما را تحت تأثیر قرار دهد. در طول بارداری، اغلب کلسترول بالاست، بنابراین خانم های باردار برای اندازه گیری آن، حداقل باید ۶ هفته بعد از تولد نوزادشان صبر کنند.

شما چگونه برای انجام آزمایش کلسترول آماده می شوید؟

شما باید برای مدت ۹تا۱۲ ساعت قبل از انجام آزمایش غذا نخورده باشید(نه غذا، نه مایعات، به جز آب). شما می توانید آب بخورید، اما از خوردن چای، قهوه و سایر نوشیدنیها خود داری کنید. دربارۀ سایر شرایط خاص با پزشک خود صحبت کنید. برخی داروها مثل قرصهای ضد بارداری، می توانند سطح کلسترول را بالا ببرند. به همین دلیل اگر شما از این داروها می خورید شاید پزشکتان از شما بخواهد که مصرف آنها را قطع کنید.

آزمایش کلسترول چگونه انجام می شود؟

آزمایش کلسترول یک آزمایش خون است. خون از یکی از رگها و معمولاً از رگی از بازوی شما گرفته می شود. قبل از ورود سرسوزن، ناحیه مورد نظر با یک ضد عفونی کننده تمیز می شود و یک باند الاستیک دور بازویتان، بالای همان ناحیه بسته می شود تا جریان خون را به آن منطقه منحصر کند. این عمل باعث می شود که رگ مورد نظر از خون پر شود.

بعد از اینکه سوزن وارد شد، مقدار کمی از خون داخل یک سرنگ یا ویال جمع آوری می شود. باند را باز می کنند تا دوباره جریان خون به حالت اول باز گردد و به ریخته شدن خون به ویال ادامه پیدا کند. زمانی که خون کافی جمع آوری شد، سوزن را خارج می کنند و ناحیه آزمایش (سوراخ شده) با پوششی، پوشانده می شود.

کل مراحل احتمالاً حدود ۲دقیقه به طول می انجامد و دردناک نیست، اگر چه برخی مردم درد متوسطی را زمانی که سوزن وارد بازویشان می شود، احساس می کنید، اغلب مردم تنها یک سوزش سرسوزن را حس می کنند.

نتایج آزمایش کلسترول

نتایج آزمایش کلسترول به صورت میلی گرم در دسی لیتر(mg/dl) خون ارائه می شود. برای تفسیر نتایج آزمایش خود از این راهنمای عمومی استفاده کنید:

کلسترول تام:

کمتر از mg/dl 200 ……………………………. قابل قبول

200 تا mg/dl 239 …………………………….. خط مرزی

Mg/dl 240 و بالاتر از آن……………………….. بالا

کلسترول LDL:

کمتر از mg/dl 70 ……… بهترین برای افرادی که مبتلا به بیماری قلبی بوده یا بسیار در خطر این بیماری هستند.

کمتر از mg/dl 100 …….. بهترین برای افرادی که در خطر بیماری قلبی هستند.

100 تا   mg/dl129………. نزدیک بهینه

130 تا mg/dl 159 ………. خط مرزی

160 تا mg/dl189 ………… بالا

mg/dl 190 و بالاتر از آن ………… بسیار بالا

کلسترول HDL:

کمتر از mg/dl 40…………….. کم

40 تا mg/dl 59 ………………. بهتر

mg/dl 60 و بالاتر از آن………. بهترین

تری کلیسیرید:

کمتر از  mg/dl 150 …………. قابل قبول

150 تا mg/dl 199 ………… خط مرزی

200 تا mg/dl499 …………. بالا

mg/dl 500 و بالاتر از آن ……….. بسیار بالا

Lp(a) ، پروتئین واکنشی-C (C- reactive protein) و سایر موارد

این ۴ دسته اصلی لیپیدها- کلسترول تام، کلسترول LDL، کلسترول HDL و تری گلیسیرید- رایج ترین چیزهایی هستند که در طول آزمایش کلسترول، اندازه گیری می شوند. ارزش دانستن این اندازه گیریها برای تخمین احتمال خطر بیماری قبلی توسط مطالعات پزشکی به اثبات رسیده است. اگر چه این حقیقت دارد که حدود نیمی از مردم که دچار حمله قلبی می شوند یا سکته می کنند، هر ساله سطوح کلسترول طبیعی دارند. بنابراین بسیاری از پزشکان، آزمایش سایر مواد موجود در خون را آغاز کرده اند. آنها امیدوارند که دانستن سطوح برخی از این مواد بتواند آنها را در پیشگویی بهتر آنکه چه کسانی در خطر بیماری قلبی هستند، یاری دهد. آزمایشهای این ماد در خون اغلب بر روی همان نمونه خونی گرفته شده در طول آزمایش کلسترول، انجام می شود و نشانگر کامل بودن یک آزمایش پروفایل چربی است. مدارک نشان دهندۀ آن است که این آزمایشهای اضافی چقدر ارزش دارند. در اینجا برخی آزمایشهای اضافی که ممکن است پزشک شما همراه با آزمایش استاندارد کلسترول تجویز کند، آورده می شود:

• ·  لیپوپروتئین(a) و یا LP(a). از آنجایی که این لیپو پروتئین یک ریسک فاکتور آترواسکلروزیس (تصلب شرایین) است، خیلی زیاد مورد آزمایش قرار می گیرد.  LP(a)
• ·  آپو لیپوپروتئین (apo A-1) A-1. A-1  پروتئینی است که به کلسترول HDL شما در پاکسازی کلسترول LDL از بدن کمک می کند. آزمایش این پروتئین رایج نیست، اما می تواند توسط پزشک شما، در صورتیکه سابقه فامیلی بیماری قلبی دارید یا کلسترول خونتان بالاست، دستور داده شود. اگر سطح apo A-1خیلی پایین باشد، می تواند نشانه ای برای این باشد که شما در یک خطر افزایندۀ بیماری قلبی هستید.
• ·  آپو پروتئینB (apo B). Apo B پروتئینی است که قسمتی از هر ذرۀ کلسترول LDL است. دانستن سطوح Apo B معمولاً نشانه خوبی از سطح کلسترول شما به پزشکتان ارائه می دهد. برخی تحقیقات پیشنهاد می دهند که ممکن است Apo B یک پیشگوی ریسک بیماری قلبی باشد. این پروتئینی به صورت معمول اندازه گیری نمی شود، اما در صورتیکه پزشکتان به بیماری قلبی شما مظنون باشد یا شما دارای سابقه بیماری قلبی با کلسترول خون بالا باشید، مورد استفاده قرار می گیرد.
• ·  پروتیئن High – sensitivity c-reactive. پروتئین (hs-CRP) HS-C-reactive پروتئینی است که کبد شما به عنوان قسمتی از پاسخ سیستم ایمنی شما به عفونت یاجراحت می سازد. این پروتئین توسط سلولهای ماهیچه ای شریانهای کرونری ساخته می شود. سطوح بالای hs-CRP در خون شما ممکن است همراه با یک افزایش خطر حمله قلبی، سکته و مرگ قلبی ناگهانی باشد. برخی پژوهشگران با اینکه hs-CRP نسبت به کلسترول برای پیشگویی بیماری قلبی بهتر است، مخالف هستند. گرچه مدارک تایید کنندۀ hs-CRP در حال افزایش هستند، جامعه قلب آمریکا هنوز غربالگری hs-CRP را برای جامعه عمومی توصیه نمی کند(تنها به افرادی توصیه می کند که خطر بیماری قلبی آنان افزایش یافته است).
• ·  هموسیستئین (Homocysteine). هموسیستئین یک اسید آمینه در بدن شماست که برای ساخت پروتئین (ساختمان و استحکام) بافت مورد استفاده قرار می گیرد. اما مقادیر بیش از اندازه آن در خون شما ممکن است خطر سکته و انواع خاصی از بیماریهای قلبی و بیماری عروق خونی بازوها، پاها(بیماری های عروق محیطی) را افزایش دهد. ممکن است در صورتیکه مشکلات قلبی – عروقی داشته باشید، اما هیچ یک از ریسک فاکتورهای سنتی مثل سیگار کشیدن را نداشته باشید، پزشکتان سطح هموسیستئین شما را چک کند.

یکی از انواع LDL است. سطح LP(a) شما توسط ژنها تعیین می شود و به طور کلی تحت تاثیر نحوه زندگی نیست. برخی پژوهشها کلسترول نشان داده اند که سطوح بالای LP(a) ممکن است باعث افزایش احتمال بیماری قلبی شود، گر چه هنوز مشخص نیست چقدر میزان این خطر را بالا می برد. در صورتیکه شما مبتلا به بیماری قلبی باشید اما سطوح کلسترول شما به نظر طبیعی برسد، ممکن است پزشک به شما دستور یک آزمایش LP(a) را بدهد.معمولاً اگر شما سابقه فامیلی بیماری قلبی ای مرگ ناگهانی داشته باشید، همچنین اگر کلسترول LDL شمابه درمانهای دارویی به خوبی جواب ندهد، LP(a) مورد آزمایش قرار می گیرد.

ممکن است هموسیستئین در تخمین احتمال بیماریهای عروق محیطی هم مفید باشد.

تکنولوژی جدید آزمایش کلسترول

یک نوع جدید از آزمایش کلسترول در حال فن آوری است که اندازه و تعداد ذرات کلسترول LDL و HDL شما را اندازه گیری می کند.

این روش آزمایش از یک اسپکتروسکوپی NMR (رزونانس مغناطیسی هسته ای). به نظر می رسد که دانستن اندازه و مقدار هر یک از انواع ذرات کلسترول LDL و HDL خون شما می تواند یک پیشگوی احتمال بیماری قلبی باشد. تحقیقات بر روش NMR و مؤثر بودن آن در حال انجام است.

روش انجام آزمایش:

۳ لوله آزمایش آماده می کنیم در لوله اول ۰/۱ میلی لیتر آب مقطر در لوله دوم ۰/۱ میلی لیتر استاندارد کلسترول و در لوله سوم ۰/۱ میلی لیتر نمونه سرم می ریزیم.سپس به هر کدام از لوله ها ۲/۵ میلی لیتر معرف رنگ زا اضافه می کنیم.محتویات درون هر یک از لوله ها را خوب مخلوط می کنیم به مدت ۵ دقیقه در دمای آزمایشگاه قرار می دهیم سپس به هر کدام از لوله ها ۰/۵ میلی لیتر اسید سولفوریک غلیظ اضافه می کنیم و خوب مخلوط می کنیم.لوله ها را به مدت ۱۰ دقیقه در یک بشر آب می گذاریم سپس OD آنها را در ۵۸۰nm می خوانیم.

تهیه استانیلید آمین

ایزومریزاسیون “انواع ایزومرها”

دو ترکیب که فرمول مولکولی یکسان ولی آرایش اتمی متفاوت داشته باشد ایزومر نامیده می‌شوند. به عبارتی ترکیباتی که دارای فرمولهای بسته مشابه ولی فرمولهای گسترده متفاوت باشند را ایزومری می‌گویند. چنین ترکیباتی در خواص شیمیایی و فیزیکی باهم فرق دارند. این کلمه از واژه یونانی isos به اضافه meros به معنای (ساخته شده از بخش‌های یکسان ) گرفته شده است.

ریشه لغوی

واژه ایزومری اولین بار به توسط برزلیوس (J.J.Berzelius) برای معرفی ترکیبات شیمیایی گوناگون دارای ترکیب درصد عناصر یکسان ، به عبارت دیگر تناسبهای نسبی یکسان عناصر سازنده ، مورد استفاده واقع شد. این احتمال که یکسانی ترکیب درصد عناصر سازنده بتواند دلالت بر وجود دو یا چند ماده به عنوان ایزومرهای یکدیگر نماید، از تئوری ساختمانهای آلی مشتق شده است. در حالت کلی ، می‌توان ایزومرها را به دو نوع ایزومری ساختمانی و ایزومری فضایی تقسیم‌ بندی نمود. که هر کدام از این ایزومرها دارای انواع مختلف می‌باشند.

ایزومری ساختمانی

ایزومری ساختمانی بوسیله ترکیباتی که در فضای کوئوردیناسیون خود لیگاندهای متفاوتی دارند نمایش داده می‌شود. و انوع زیرا را در بر می‌گیرد:

ایزومری یونش

در این نوع ایزومری ، یون یا یونهایی که در یک ایزومر در کره کوئوردیناسیون خارجی قرار دارند، در ایزومر دیگر در نقش لیگاند در کره کوئوردیناسیون داخلی وارد می‌شود و در ترکیبهایی که آنیون در ساختار داخلی و خارجی کره کوئوردیناسیون شرکت دارد مشاهده می‌شود.

ایزومری هیدراته شدن

مولکول آب در ترکیب کوئوردیناسیون ممکن است مستقیما با فلز پیوند داشته باشد یا در کره کوئوردیناسیون خارجی به عنوان آب تبلور شرکت کند. ترکیبهایی که بر اساس این تفاوت دسته بندی می‌شوند، ایزومرهای هیدرات (هیدراتاسیون) نامیده می‌شوند و دارای خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوتی هستند.

ایزومری کوئوردیناسیون

در ترکیبات یونی که هم کاتیون و هم آنیون آنها کمپلکس مشاهده می‌شود و تفاوت آنها در توزیع لیگاندها اطراف اتمهای مرکزی است. این دو ایزومر در اثر تعویض لیگاندها اتم مرکزی بوجود می‌آید. Cu(NH₃)₄ PtCl₄ ↔ Pt(NH₃)₄ CuCl₄ ↔ Pt(NH₃)₃Cl Cu(NH₃)Cl₃

ایزومری اتصال

این ایزومرها به خانواده‌های متفاوتی از ترکیبات آلی مربوط می‌شوند که تنها فرمولهای مولکولی مشابه دارند. بطور مثال الکل و اتر با هم ایزومر گروه عاملی هستند. در ترکیبهایی دیده می‌شود که یک یا چند لیگاند دارای دو اتم کوئوردیناسیون دهنده باشند، برای مثال یون نیتریک NO^-₂ می‌تواند از طریق یک اتم اکسیژن یا از طریق اتم نیتروژن کوئوردیناسیون بدهد. زرد NH₃)₅CO(NO₂)) Cl₂)) و قرمز NH₃)₅-CO-ONO) Cl₂))

ایزومری فضایی

شامل ایزومری هندسی و نوری می‌باشد.

ایزومری هندسی

ترکیبات وقتی ایزومرهای فضایی یکدیگرند که در فضای کوئوردیناسیون خود لیگاندها یا گروههای یکسان داشته باشند ولی نحوه آرایش آنها در فضا متفاوت باشد. یک نوع این ایزومر فضایی ، ایزومری هندسی ، یا ایزومری سیس- ترانس ، است. در آلکنها ، وقتی گروههای مشابه در یک طرف پیوند دوگانه باشند، ایزومر سیس و اگر در دو طرف پیوند دوگانه باشند، ایزومر ترانس است. اگر دو گروه مشابه به یک کربن آلکن متصل باشد، ایزومری سیس و ترانس وجود ندارد. اما اگر گروههای مختلف به کربنهای پیوند دوگانه متصل باشند، ایزومری هندسی دیده‌ می‌شود. اگر در آلکنها ، فقط یک اتم هیدروژن و سه عامل جانشینی دیگر داشته باشیم، بجای سیس و ترانس از سیستم Z و E استفاده می‌کنیم. روی کربن متصل به پیوند دوگانه دو گروه وجود دارد یکی از این دو گروه بر دیگری ارجحیت دارد. آن گروه را مشخص می‌کنیم. مشخص کردن آنها به عدد اتمی عنصر متصل به کربن بستگی دارد که هر چه بیشتر باشد، ارجحیت بیشتری دارد. در مورد ترکیبات کوئوردیناسیون ، این نوع ایزومری در اثر اشغال موقعیت‌های مختلف در اطراف اتم مرکزی توسط لیگاند بوجود می‌آید و در گونه‌های مسطح مربعی و هشت وجهی اهمیت بیشتری دارد. برای مثال در ایزومر سیس- دی کلرو دی آمین پلاتین (II) اتم‌های کلر روی گوشه‌های مجاور مربع (در امتداد یک ضلع) واقع شده‌اند، در حالیکه در ایزومر ترانس ، اتمهای کلر گوشه‌های مقابل دور امتداد را اشغال می‌کنند. مثلا برای ترکیب  دو فرمول گسترده فضایی می‌توان نوشت:

ایزومری نوری

نوع دیگری ایزومر فضایی ، ایزومری نوری است. پاره‌ای از مولکولها و یونها در دو شکل که قابل انطباق بر یکدیگر نیستند، رابطه بین آنها مثل رابطه دستهای راست و چپ است وجود دارند و از چنین مولکولها و یونهایی به عنوان نامتقارن یاد می‌شود و این ایزمرها را انانتیومر (تصویر آینه‌ای) می‌نامند. این ایزومرها دارای خواص فیزیکی یکسان می‌باشند و تنها تفاوت ایزومرهای نوری تاثیر بر نور قطبی شده است. این نوع ایزومری در مولکولهای کایرال وجود دارد. اگر دو ترکیب از هر لحاظ با هم مشابه باشند بر یکدیگر منطبق می‌شوند در حالیکه یک مولکول کایرال ممکن است دارای یک ایزومر فضایی باشد که بر تصویر آینه‌اش منطبق نیست (انانتیومر). تفاوت چنین ایزومرهایی مانند اختلاف دست چپ و راست است. ایزومر راست گردان (d) نور قطبی شده (نوری که در یک صفحه نوسان می‌کند) را به راست و ایزومر چپ گردان (L) آن به چپ می‌چرخاند. مخلوط مساوی از دو ایزومر را اسمیک می‌نامند، اثری بر نور قطبی شده ندارد. شرح آزمایش در یک بالون تقطیر ۵ گرم مالئیک اسید ریخته و به آن ۵ میلی لیتر آب اضافه کرده  هم میزنیم تا حل شود سپس ۱۰ میلی لیتر HCL غلیظ به آن اضافه کرده و با افزودن چند عدد سنگ جوش سیستم رفلاکس را سوار میکنیم و ۳۰ دقیقه رفلاکس می کنیم سپس حرارت را قطع نموه بعد از خشک شدن محتویات بالون را به بشر انتقال داده و رسوب حاصل را صاف می کنیم.پس از خشک شدن رسوب راندمان را محاسبه می کنیم

تهیه آسپیرین (اتیل سالسیلیک اسید)

مقدمه و تئوری : در مورد آسپیرین، بازگو کردن داستان آن، به‌عنوان نمونه‌ای از تکامل مناسبات بین طب گیاهی سنتی و داروشناسی جدید، بی‌فایده نیست.منشا این دارو را باید در پوست درخت بید جستجو کرد، که درختی از خانواده salix است و معمولاً در مناطق پر‌‌آب می‌روید. و تنها هنگامی واقعا شاداب است که پایه آن در آب باشد. بنابر نظریه عوام، این به‌معنای آن‌ است که بید سرما نمی‌خورد، و به‌همین دلیل باید به کار درمان سرماخوردگی‌های همراه با تب، دردهای مفصلی، و ناراحتی‌های مشابه بخورد. و از آنجا که این، پوست درخت بید است که آن‌را در بر گرفته و گرم نگه می‌دارد پس خاصیت مورد نظر را باید در پوست بید جستجو کرد. در قرن هجدهم، متوجه شدند که پوست بید، از لحاظ تلخی شبیه به پوست درختی در پرو به نام «سینکونا» است که از آن گنه‌گنه می‌‌‌گرفتند و این دارو عالی‌ترین وسیله درمان بیماری تب‌آور مالاریا به حساب می‌آمد. به‌این‌ ترتیب، جوشانده پوست بید را برای درمان تب مورد استفاده قرار دادند. در سال ۱۸۲۹ ، «لرو» از فرانسه، موفق شد از پوست بید ماده‌ای به دست آورد که خود، آن را «سالیسین» (مشتق از اسم لاتینی این درخت) نامید. دیری نگذشت که داروسازی سوئیسی به نام«پاگن ستشر» از راه تقطیر گل اسپیره کوهی (که گیاهی است از خانواده spiraea و آن هم دوست دارد که پایه‌اش درون آب باشد)‌ ماده‌یی به دست آورد با نام شیمیایی «سالیسیلات متیل» که بسیار شبیه به سالیسین بود. دنباله این ماجرا به آلمان می‌‌کشد که درآنجا، چند سال بعد، ماده مشابه دیگری به نام «اسید سالیسیلیک» برای نخستین بار به‌طور مصنوعی تهیه شد. از این ماده نیز مشتق دیگری به نام«اسید استیل سالیسیلیک» به دست آمد که (ضمن این‌که کلمه salix که همان بید باشد در اسم آن انعکاس یافته) چیزی نیست جز اسم رسمی آسپیرین که داروی رایج ضد درد است و هجای «spir»‌ در آن، یادآور منشا گیاهی دیگر آن، یعنی اسپیره کوهی است.جریانات مشابه این، منجر به پیدایش تعداد زیادی از داروهای جدید شده است که منشا آنها را باید در گیاهانی که از دیرباز بر بشر شناخته شده بوده‌اند جستجو کرد. به‌عنوان مثال، «افدرین» که در معالجه آسم به کار می‌رود از علف «افدرا» به دست می‌آید، که دست کم از ۵ هزار سال پیش در طب چین مورد استفاده است. نام گیاهان ضد درد پرقدرتی چون سیکران، مهرگیاه، تریاک و انقوزه، در قدیمی‌ترین رساله‌های داروسازی بابل و سومر آمده است.در واقع، قابلیت برطرف کردن درد، شاید نخستین پیروزی بزرگ طب بود که خیلی پیشتر از قابلیت طب به درمان بیماری‌ها پدید آمد. در مصر باستان داروهای مسکن وجود داشت، و در «تب» در حدود سال ۱۶۰۰ (ق.م) رساله طبی نگاشته شد که حاوی فهرستی بود از هفتصد گیاه، از آن جمله گیاهان ملین مثل سنا و کرچک، و گیاهانی از قبیل گیاهان خانواده seilla که در ناراحتی‌های قلبی مورد استفاده‌اند. این، طب یونان بود که تحت تاثیر طبیبانی چون بقرات و دیوسکورید، ارزش‌درمان کنندگی گیاهان طبی را ـ‌جدا از اهمیتی که این گیاهان از لحاظ شعائر و سحر و جادو، برای انسانهای گذشته داشتند‌‌ـ‌ تثبیت کرد. اما پس از سقوط امپراطوری روم، سحر و جادو مجدداً مسلط شد، و شناخت و مطالعه گیاهان طبی مامن خود را در دیرها و صومعه‌ها حست و دانش پزشکی به دست محققان عرب شکوفا شد. ما اکنون می‌دانیم که برخی عارضه‌هایی که در آثار محققان قرون وسطی ذکر شده ـ‌‌مانند نوعی التهاب پوستی که به «آتش سن‌آنتوان» موسوم است‌ـ ناشی از قارچ‌ِ ریزی است که به جان غلات می‌افتد و وقتی عده زیادی از مردم،‌ نان حاصل از این غله آلوده را می‌خورند به مسمومیت دسته‌جمعی و نیز وهم‌زدگی ـ‌که در قرون وسطی آن را ناشی از عمل شیطان می‌دانستند‌ـ دچار می‌شوند. اما تا قرن هجدهم ـ‌ارجوت که همان قارچ مورد بحث باشد‌ـ شناخته نشد. جالب است بدانیم که امروزه ارجوت را در تهیه تعداد زیادی از داروهای مخصوص معالجه فشار خون و اختلالات خونی دیگر، مورد استفاده قرار می‌دهند.کشف امریکا توسط سیاحان اروپایی و پیدا شدن راه دریایی به هندوستان، انواع جدیدی از گیاهان را بر آن‌چه که از دوران باستان شناخته شده بود افزود و باعث غنای هر چه بیشتر فهرست عظیم گیاهانی شد که در طب جدید مورد استفاده‌اند. قرن نوزدهم، نشانگر فصل جدیدی در شیوه استفاده از گیاهان طبی و به منزله دوره گذرا از شیوه استفاده از گیاهان یا معجون‌های حاصل از آنها برای مصارف درمانی، به شیوه استفاده از مولکولهای فعال موجود در آنهاست. این در واقع دوره‌ای است که طی آن،‌ جهان‌بینی زایای جوامع نوپای صنعتی، آغاز به واژگون کردن تصور سنتی از طبیعت می‌کند. اکنون دیگر طبیعت در نظر آنها چیزی نیست، مگر منبع عظیمی از مواد خام سهل‌الوصول. منابع طبیعی برای بهره‌برداری ساخته شده‌اند و انسان جدید در واقع گاهی بیش از اندازه از آنها بهره‌برداری می‌کند. دنیای گیاهان که زمانی مرکب از «شخصیت‌ها»ی فردی گیاهان بود، اکنون تنها به منزله معدنی تلقی می‌شود که تنها وظیفه آن قراردادن مواد خود در اختیار انسان است. با این همه باید گفت که در بسیاری از موارد، این تلقی جدید نسبت به گیاهان مزایایی دارد. مثلاً وقتی‌که می‌توان از چغندر، ابتدا قند تهیه کرد و سپس به مصرف رساند، هیچ‌کس حتی فکر آن را هم نمی‌کند که برای شیرین کردن چای خود، تکه‌ای چغندر در آن بیندازد!با پیش‌رفتن این جریان، زمانی می‌رسد که شیمی‌دانان یک ماده فعال معین را مصنوعاً تهیه می‌کنند، و در آن هنگام دیگر به گیاهی که این ماده را در اصل از آن تهیه می‌کردند نیازی نیست. در مرحله بعدی، یعنی زمانی که از یک محصول مصنوعی، یک رشته مشتقات گرفته شد و پس از آزمایش به روی حیوانات،‌ به فهرست دایم‌التزاید داروهای شیمیایی افزوده می‌شود، آن‌گاه دیگر هیچ‌کس به خاطر نمی‌آورد که روزی روزگاری گیاهی بود، که همین اثرات درمانی را ایجاد می‌کرد. چه کسی امروز به خاطر می‌آورد که «آمفتامین»ها که به عنوان محرک در درمان افسردگی مورد استفاده‌اند، صرفاً اعقاب مصنوعی ماده‌ای طبیعی هستند که از گیاه «افدرا» به دست می‌آمد؟به این ترتیب قفسه داروخانه‌های امروز، پر است از محصولات مصنوعی که سر‌منشا بسیاری از آنها را باید در موارد موجود در گیاهان طبی جست. انسان به صورتی دم‌افزون مولکولهایی مصنوعی ایجاد می‌کند که در دنیای طبیعت نظیری ندارد. و سپس از این مولکولها موادی را برای مصارف درمانی تهیه می‌کند. این ترکیبات مصنوعی که هر روز به مقدار بیشتر و بیشتری و برای مصارف گوناگون تهیه می‌شوند، باعث ایجاد پدیده‌ای می‌گردند که می‌توان آن را «آلودگی دارویی» نامید. با عوارض جدی ناشی از مصرف روزانه مقدار فراوانی دارو توسط مردمی که فی‌الواقع بیمار نیستند: داروهای محرک، داروهای مسکن، انواع داروهای اعصاب، قرص‌های ضد حاملگی و غیره. تمام این داروهای آرام‌بخش که به مقدار فراوان مورد مصرف تعداد زیادی از افرادِ اساساً تندرست قرار می‌گیرند، که به اعتقاد خود،‌ با مصرف این داروها وضع و حالشان بهتر می‌شود. واین جز خیالی باطل نیست، چراکه هیچ تضمینی نیست که اثر این داروها، در درازمدت به نفع شخص باشد.این است که عده زیادی از خود می‌پرسند که اگر توسعه افسارگسیخته صنعتیِ مبتنی بر تولید و مصرف مقادیر دم‌افزونی از کالاها ادامه پیدا کند، چه پیش‌خواهد آمد؟اکنون بسیاری خواهان آنند که پژوهش‌هایی در زمینه ابداع شیوه‌های درمانی ملایم‌تر و نرم‌تر که برای بدن انسان عوارض کمتری داشته باشد انجام گیرد و همراه با آن، تولید و مصرف گیاهان طبی در سطح جهان افزایش چشمگیر یابد. اما پیش از بریدن از افراط‌کاری‌های تمدن شیمی‌زده‌مان و ابداع یا احیای روش‌های درمانی‌ایی که مناسبات انسان و محیط زیستش را بر پایه بهتری قرار دهد، معقول آن است که یک بار برای همیشه، رابطه بین پزشکی علمی و طب سنتی اطبا و حکیمان را روشن سازیم. ‌چراکه این شبیه رابطه زن و شوهری است که از زندگی با یکدیگر خسته شده‌اند، اما در عین حال توانایی تنها زیستن را ندارند! آنچه به سرعت لازم است انجام گیرد، آشتی بین این دو است. و این چیزی است که در پژوهشی که از سوی «سازمان جهانی بهداشت» به عمل می‌‌آمد، مد نظر قرارگرفت. این سازمان از کشورهای عضو خواست که فهرست کاملاً تازه‌ای از منابع درمانی خود، که گیاهان طبی در آن، هنوز جای مهمی دارند، تهیه کنند.بدون تردید چنین تحقیقاتی منجر به کشف داروهای جدید، و ایجاد و تکامل نظریات جدید نسبت به درمان بیماری خواهد شد. نیازی به توضیح نیست که خردمندی و حس عمیق تجربه‌گرایی پیشینیان، غالباً منجر به آن می‌شد که علی‌رغم سکونت در قاره‌های مختلف،‌ برای معالجه فلان عارضه، از داروی طبیعی یکسانی استفاده کنند. چنان‌‌که ساکنان منطقه حاره، برای چاره کردن بیماری جذام، از مواد حاصل از خانواده نباتیِ یکسانی به نام «فلاکورتاسئا» استفاده می‌کرده‌اند. به عبارت دیگر معالجه‌گرانی که هزاران کیلومتر دور از یکدیگر می‌زیستند، بدون آن‌که از وجود دیگری خبر داشته باشند، از گیاهان مشابهی که گیاه‌شناسان امروزی در یک طبقه جای می‌دهند، داروهای یکسانی تهیه می‌کردند. به عنوان مثال هم «اینکا»ها و هم چینی‌ها، متوجه شده بودند که زنبق آبی برای تسکین درد و نقصان قوه باء خاصیت دارد.برخورد به چنین تشابهاتی توجه انسان را به سودمندی داروهایی که در زمانهای مختلف توسط جوامع مختلف کشف شده‌اند جلب می‌کند. امروزه تعدادی از کشورها متابع قابل توجهی را صرف ارزیابی مجدد و بررسی علمی سنتهای درمانی خود می‌کنند. انجام اقداماتی از این قبیل در سراسر جهان، نه تنها باعث غنای میراث فرهنگی هر یک از ملتها و جوامع و تمدنها خواهد شد، بلکه همچنین، منابع بیشتری را در اختیار طب جدید خواهد گذاشت. با این همه چنین پیشرفتی مستلزم برخوردی کاملاً نو به گیاهان طبی است. پس از ده‌ها سال پژوهش‌های تحلیلی به منظور استخراج مواد خاص فعال موجود در گیاهان، اکنون باید تاکید را در بهره‌برداری از کل گیاه قرار داد. از این لحاظ برخی از اطلاعات کاملاً جدید بوم‌شناختی (اکولوژیک) ممکن است به کار آید. برای یک بوم شناس (اکولوژیست) یک معلول معین، به هیچ‌وجه محصول یک علت واحد نیست، بلکه حاصل برخورد یک رشته پدیده‌های هم‌زمان است. بنابراین در یک نظام پیچیده، کل آن نظام از حاصل جمع اجزای آن فراتر است و درک اولی تنها با شناخت دومی به دست نمی‌آید. کار کردن ماشین طبیعت حاصل جمع عمل اجزای آن که به طور هم‌زمان و در کنار یکدیگر باشند نیست، بلکه برآیند کنشهای متقابل فراوان بین آنها است. درست به همان‌گونه که ماده و حیات، با فراگذشتن از درجه معینی از پیچیدگی، خواص نوینی کسب می‌کنند. حال اگر گیاهان طبی را در نظر گیریم، نظریه فوق به طریق استقرایی، نظریه‌های سنتی را که مطابق آنها یک گیاه در تمامیت خود واجد خواصی است که از خواص اجزای متشکله آن متفاوت است، تایید می‌کند. نمونه‌هایی که بیش از همه در تایید این نظر ذکر می‌شود، خواص کلی ارجوت، تریاک یا دیژیتال است که با خواص تک تک مواد موجود در آنها آشکارا متفاوت است. اما این نمونه‌ها آن‌چنان منجز هم نیستند، چه با اندکی توجه به منطق دکارتی، روشن می‌شود که خواص یک مخلوط عبارت است از جمع جبری خواص مواد تشکیل دهنده آن. حال آنکه آزمایش با انگنار، در این مورد نتایج بهتری به دست می‌دهد. بنا بر نظریه علایم، با مصرف این گیاه تلخ‌مزه، عمل کبد باید بهتر انجام گیرد، و در واقع چنین نیز هست. در ابتدا خاصیت مورد بحث به یک ماده واحد موجود در این گیاه نسبت داده می‌شد، و سپس کشف شد که مواد دیگری نیز در این قضیه سهم دارند. با این حال وقتی که این مواد به طور جداگانه بر روی موش آزمایش شد، معلوم شد که اکثر آنها به صورت تنها کاملا بی‌اثر هستند. از سوی دیگر، آزمایش مخلوط این مواد، به مقدار مساوی نشان داد که هر چه تعداد مواد در مخلوط بیشتر باشد، اثر آنها قاطع‌تر است. به عبارت دیگر این امر به خوبی نشان می‌دهد که چگونه با امتزاج موادی که به صورت تنها بی‌اثرند، خواص فعال جدیدی بروز می‌کند. بدون شک چنین پدیده‌ای در مورد سایر گیاهان، مثل خفچه و سنبل‌الطیب نیز صادق است. هرچند که ماهیت دقیق اجزای متشکلة آنها هنوز به درستی تعیین نشده است. درست به همان‌گونه که نفع عمومی چیزی متفاوت از حاصل‌جمع منافع فردی افراد جامعه است، خواص یک داروی معین نیز از حاصل جمع خواص تمام مواد تشکیل‌دهنده آن متفاوت است. این به آن معنا است که لازم است برخورد کاملاًجدیدی نسیت به مطالعه گیاهان طبی پدید آید و نیز داروشناسی خاص، آن‌چنان پیش برود که تمام ماهیت و خواص آنها به نحو مقنع‌تری دانسته شود.چنین است که به عنوان مثال، مطالعات پروفسور ماسکلیه از دانشگاه بوردو، درباره کف یک جنگل کاج، منجر به کشف داروی مهمی شد که در معالجه اختلالات دستگاه گردش خون به کار می‌رود. ماسکلیه با دریافتن این نکته که در کف چنین جنگل‌هایی سبزه نمی‌روید به این فکر افتاد که شاید، علت آن باشد که سوزن‌برگ‌های مرده کاج، محتوی ماده‌ای است که از جوانه‌زدن دانه‌های سبزه جلوگیری می‌کند. آزمایشهایی که به روی جوشانده سوزن‌برگ‌های مرده انجام شد، نشان داد که چنین چیزی واقعاً وجود دارد و اثر آن بسیار قوی است. پروفسور ماسکلیه توانست آن ماده را استخراج کرده و مورد آزمایش قرار دهد، که در نتیجه آن معلوم شد که این ماده دارای اثر بسیار نیرومندی است که فعل و انفعالات هورمونی حاکم بر طویل شدن و تقسیم سلول‌های سبزه را مختل می‌کند. همچنین معلوم شد که همین ماده از رشد جنبه‌های مضر در سلول‌های انسان جلوگیری می‌کند. به هر حال هنگامی که برای تولید آن از طریق مصنوعی کوشش به عمل آمد، معلوم شد که تنها پلی‌مرها واجد چنین خاصیتی هستند، (پلی‌مرها موادی مرکب از مولکول‌های بسیار بزرگند که از ترکیب واحدهای شیمیایی ساده‌تر به نام مونومر حاصل می‌شوند). و اما هنگامی که این مواد را به دیمرها تجزیه کردند‌ (دیمر حاصل ترکیب دو مولکول است) معلوم شد که تحت تاثیر آنها، مقاومت مویرگ‌های خونی افزایش می‌یابد و نتیجتاً سیستم قلب و عروق تقویت می‌شود. به این ترتیب مطالعه علت عدم رشد سبزه در جنگل کاج، همراه با جستجوی ترکیبات درمانی جدید، ‌منجر به کشف درمان جدیدی برای بیماری‌های دستگاه گردش خون با استفاده از ماده موجود در سوزن‌برگ‌های کاج شد. این قضیه نشان می‌دهد که چگونه پژوهش‌های علمی،‌ برای رسیدن به نتایج مثبت، گاهی باید از راه‌های کاملاً بدیع و پرپیچ و خم بگذرد. جریاناتی ساده‌تر از این هم هست و آن، آزمایش‌هایی است که به منظور یافتن خواص گیاهان به طور منظم به روی آنها انجام می‌گیرد. همه ساله‌ چنین آزمایش‌هایی در آزمایشگاه‌های موسسات صنعتی و دانشگاهی در مورد هزاران نوع گیاه، توسط محققان داروهای گیاهی در چهار‌گوشه جهان صورت می‌گیرد.امور طبیعت علی‌ رغم ظواهر آن از نظم برخوردار است و فراگردهای شیمیایی گیاهان نیز به هیچ‌وجه بی‌حساب نیست. در میان گیاهان یک «روح خانوادگی» موجود است و هر خانواده‌ای نوع خاصی از فعل و انفعالات شیمیایی را به بار می‌آورد، درست به همان‌گونه که نوع خاصی از گل را به‌وجود می‌آورد.به هر حال، صرف‌نظر از هر مسیری که در پژوهش‌ها اتخاذ شود، در سراسر دنیا نسبت به مطالعه گیاهان دارویی اقبال جدیدی دیده می‌شود و نشانه‌های امیدوارکننده‌‌ای دال بر توجه کشورهای در حال توسعه به داروهای سنتی خود به چشم می‌خورد. این کشورها به تشویق سازمان جهانی بهداشت مبنی بر این‌که احتیاجات درمانی مردم خود را از منابع خود تامین کنند و با استفاده از مکاتب طب سنتی، تمدن خود از اتکا به واردات سنگین داروهای خارجی ـ‌‌که برتری آنها نیز همواره قطعی نیست‌ـ بکاهند به این سو روی آورده‌اند. امروزه نیز همچون گذشته،‌ دنیای گیاهان طبی دنیای وسیعی است که افق‌های دوردستی را در برابر پژوهش‌ها و پیشرفت‌های پزشکی گسترده است.

آسپرین داروی معجزه آسا

چند رشته مطالعات تازه نشان می دهد که آسپیرین می تواند در برابر سرطان دهان، حلق و مری و همچنین روده از بدن محافظت کند.از یک سو محققان ایتالیایی می گویند که مصرف مرتب آسپیرین برای مدت پنج سال خطر ابتلا به سرطان دهان، حلق و مری را به میزان دو سوم کاهش می دهد و دو گروه دیگر در آمریکا از تاثیر مثبت آسپیرین در پیشگیری از سرطان روده خبر می دهند.این یافته ها بر شواهد قبلی که نشان می دهد آسپیرین یک داروی معجزه آساست می افزاید.مطالعات قبلی نشان داده است که این قرص، که بیش از یک قرن پیش ساخته شد، می تواند به پیشگیری از سرطان ریه کمک کند.اکثر مردم این دارو را برای تسکین درد به کار می برند، اما استفاده از آن برای حفاظت در برابر بیماری های قلبی و حتی آرتروز نیز رایج است

تاریخچه وقتى نخستین بار در سال ۱۷۶۳ از پودر پوست درخت بید براى تسکین بیمارى که از تب رنج مى برد استفاده کردند کسى فکرش را نمى کرد که سال ها بعد دارویى را از آن کشف کنند که جان میلیون ها نفر را از خطر مرگ نجات دهد. در آن سال یک کشیش انگلیسی به نام ادوارد استون مقاله‌ای در جلسه سلطنتی انگلستان ارائه دادکه در آن استفاده از برگ درخت بید را حتی در درمان مالاریا نیز موثر معرفی کرده بود. ۱۰۰ سال پس از مقاله استون، یک پزشک اسکاتلندی دریافت که با استفاده از ماده‌ای که از برگ درخت بید بدست می‌آید، عوارض ناشی از رماتیسم به طرز معجزه آسایی کاهش می‌یابد.

 آسپیرین را چه کسی کشف کرد؟  

فردریک بایر (Fredrich Bayer) در سال ۱۸۲۵ بدنیا آمد. پدر او یک نساج و رنگرز پارچه بود و طبق عادت آن زمان وی در ابتدا شغل و حرفه پدر را برای کار انتخاب کرد و پس از مدتی فعالیت با پدر، در سال ۱۸۴۸ تشکیلاتی مشابه برای خود راه اندازی کرد و در آن حرفه بسیار هم موفق شد.

تا قبل از ۱۸۵۶ برای رنگرزی از مواد رنگی طبیعی استفاده می شد اما با کشف و صنعتی شدن ساخت رنگهای حاصل از مواد نفتی، بایر که پتانسیل موجود در این کشف را بخوبی احساس کرده بود با کمک شخصی بنام فردریک وسکوت (Friedrich Weskott) کمپانی Bayer را راه اندازی کرد.

بایر در ماه می سال ۱۸۸۰ در گذشت و تا آن زمان کمپانی هنوز در فعالیت رنگرزی مشغول بود، اما شرکت تصمیم گرفت با استخدام تعدادی شیمیدان نوآوری هایی در این صنعت بوجود آورد و این اتفاق هم افتاد اما نه در صنعت رنگرزی.

هنگامی که فلیکس هوفمن (Felix Hoffmann) در حال انجام آزمایش با یکسری از ضایعات رنگی بود تا شاید بتواند دارویی برای درمان درد ناشی از بیماری پدرش بدست آورد توانست به پودری دسترسی پیدا کند که امروزه شما آنرا به نام آسپرین می شناسید. هوفمن آسپرین را کشف نکرد:  

آسپرین چهل سال قبل توسط یک شیمیدان فرانسوی کشف شده بود، این شیمیدان بخوبی می دانست که پودر اسید استیل سالیسیلیک (acetylsalicylic acid) دارای خاصیت شفا بخشی بسیار می باشد. در واقع بیش از ۳۵۰۰ سال بود که بشر این پودر را می شناخت چرا که در سال ۱۸۰۰ یک باستان شناس آلمانی که در مصر تحقیق می کرد، با ترجمه یکی از پاپیروس های مصری متوجه شد که بیش از ۸۷۷ نوع مواد دارویی برای مصارف مختلف در مصر باستان شناخته شده بود که یکی از آنها همین پودر اسید بود که برای برطرف کردن درد از آن استفاده می شد.

در برخی از شواهد و نوشته های دیگری که در یونان بدست آمده است نیز مشخص شده که بشر حدود ۴۰۰ سال پیش از میلاد از شیره پوست درخت بید برای درمان تب و درد استفاده می کرده است. همچنین آنها هنگام زایمان زنان از این ماده برای کاهش درد استفاده می کردند. امروزه مشخص شده که ماده موجود در این شیره چیزی جز اسید سالیسیلیک نیست. ثبت رسمی کشف آسپرین:  

ماه مارچ ۱۸۹۹ کمپانی بایر رسما” محصول خود بنام آسپرین را به ثبت رساند و به دنبال آن در سایر کشورهای جهان نیز تحقیقاتی گسترده راجع به این دارو انجام گرفت بگونه ای که هنگام بازنشستگی هوفمن در سال ۱۹۲۸، آسپرین در تمام دنیا شناخته شده بود. سپس شیمی‌دانان آلی بر آن شدند که این ماده را شناسایی و جداسازی کنند. و پس از تلاش فراوان یک کربوکسیلیک اسید همراه با یک عامل فنلی را شناسایی کردند و به مناسبت منبع آن که درخت بید یا سایدکس بوده آن را سالیسیلیک اسید نامیدند.

سنتز استیل سالیسیلیک اسید (آسپرین) :  

بوسیله استیله کردن عامل OH در سالیسیلیک اسید براحتی میتوان آسپرین تهیه کرد. این کار به روشهای متفاوتی امکان پذیر است. یکی از این روشها استفاده از استیک انیدرید در محیط اسیدی می باشد که با توجه به نقش کاتالیستی اسید معمولا در حضور استیک اسید یا سولفوریک اسید انجام می شود.

روش مورد بحث دیگر استفاده از استیل کلرید در حضور پیریدین می باشد.

شرح کار : در ابتدا یک ارلن خشک را برداشته و gr3 سالسیلیک اسید و cc5 انیدریک استیک و ۲ الی ۳ قطره اسید سولفوریک غلیظ را مخلوط کرده و آن را به طور کامل تکان می دهیم و روی بن ماری ۶۰ درجه سانتی گراد به مدت ۲۰ دقیقه حرارت می دهیم ، بعد از سرد شدن cc30 آب معمولی را کم کم به ارلن اضافه می کنیم و آنقدر هم می زنیم تا رسوب تشکیل شود و بع آن را توسط کاغذ صافی ، صاف می کنیم 

تعیین جرم مولکولی اسید آلی مجهول

مقدمه

قبل از تلاش برای تعیین ساختمان یک ماده آلی مجهول از طریق طیف گیری ، می‌توان مشکل را با تعیین فرمول مولکولی ماده قدری ساده‌تر کرد. در این مقاله این موضوع را بررسی می‌کنیم چگونه فرمول مولکولی یک ترکیب ، تعیین گردیده و چطور می‌توان از آن فرمول ، اطلاعاتی برای ساختمان ماده بدست آورد.

تجزیه عنصری و طرز محاسبات

روش قدیمی تعیین فرمول مولکولی یک ماده مستلزم سه مرحله است. اولین مرحله ، انجام آنالیز (تجزیه کیفی عنصری برای یافتن نوع اتمهای موجود در مولکول است. مرحله دوم ، انجام آنالیز کمی عنصری برای یافتن تعداد نسبی انواع مختلف اتمها در مولکول است. این عمل منجر به یافتن فرمول تجربی می‌گردد. مرحله سوم ، شامل تعیین جرم مولکولی یا تعیین وزن مولکولی است که وقتی آن را با فرمول تجربی در هم آمیزیم، تعداد واقعی اتمهای موجود در مولکول را نشان خواهد داد و نتیجه حاصل ، فرمول مولکولی خواهد بود.

تعیین فرمول تجربی

تقریبا تمام مواد آلی ، دارای کربن و هیدروژن هستند. در اکثر حالتها ، تعیین این که آیا این عناصر موجودند یا خیر ، واجب و لازم نیست. ولی اگر ضرورت ایجاب کند که وجود آن دو را به اثبات رسانیم، می‌توان ماده مجهول را در حضور اکسیژن سوزاند. اگر احتراق ماده ، انیدریک ایجاد کند، پس در ماده مجهول کربن موجود بوده است و اگر آب ایجاد شد، می‌بایست اتمهای هیدروژن در ماده وجود داشته باشند.

یادآوری این نکته ضروری است که هیچ روش مستقیم مناسبی برای تعیین وجود اکسیژن در یک ماده وجود ندارد، به این دلیل است که در آنالیز کیفی از اکسیژن نامی برده نمی‌شود. نیتروژن ، کلر ، برم ، ید و گوگرد را می‌توان به آزمایشی مشابه آزمون ذوب سدیم شناسایی کرد.

برای تعیین دقیق کربن و هیدروژن موجود در یک ماده مجهول ، به یک آنالیز کمی نیاز است. در عملیات آزمایشگاهی تجاری مکررا این تجزیه را انجام می‌دهند. روش تعیین مقادیر کربن و هیدروژن در یک ماده ، مبتنی بر احتراق آن برای تولید انیدریک کربنیک و آب است. در تجزیه کمی ، انیدریک کربنیک و آب را جمع‌آوری کرده و سپس وزن می‌کنیم. روش‌هایی نیز برای تعیین مقادیر گوگرد ، نیتروژن و هالوژنهای موجود در ترکیب در دسترس هستند.

تعیین جرم مولکولی

یک مرحله در تعیین فرمول مولکولی یک ماده ، تعیین وزن یک مول از آن ماده است. این عمل به طرق مختلفی صورت می‌گیرد. بدون در دست داشتن جرم مولکولی یک مجهول ، کسی قادر نیست بگوید فرمول تجربی که مستقیم از تجزیه عنصری تعیین گشته ، آیا فرمول حقیقی ماده بوده یا این که این فرمول باید در عددی ضرب شود تا فرمول مولکولی واقعی جسم مجهول مشخص گردد.

استفاده از طیف سنج جرمی

در یک آزمایشگاه جدید ، جرم مولکولی با استفاده از طیف سنج جرمی تعیین می‌گردد. یک روش قدیمی جهت تعیین جرم مولکولی ماده ( بر اساس اصول شیمی عمومی ) ، روش چگالی بخار است. در این روش ، حجم مشخصی از گاز در دمای مشخص توزین می‌گردد. پس از تبدیل حجم گاز در دما و فشار استاندارد ، می‌توان تعیین نمود که آن حجم چه کسری از یک مول را نشان می‌دهد. از این طریق می‌توان جرم مولکولی ماده را بسادگی تعیین کرد.

اندازه‌گیری نزول نقطه انجماد یک حلال

روش دیگر تعیین جرم مولکولی یک ماده ، اندازه‌گیری نزول نقطه انجماد یک حلال است که به مقدار مشخصی از ماده مورد آزمایش اضافه شده باشد. این روش به نام روش انجماد سنجی خوانده می‌شود.

اسمومتری فشار بخار

روش دیگر که فقط گاهی اوقات مورد استفاده قرار می‌گیرد، اسمومتری فشار بخار است. در این روش ، ماده مورد آزمایش را در یک حلال حل کرده و تغییر فشار بخار حلال را اندازه می‌گیرند.

تیتراسیون

اگر ماده مجهول یک اسید کربوکسیلیک باشد، می‌توان آن را با محلول استاندارد هیدروکسید تیتر کرد. با بهره گیری از این روش می‌توان اکی‌والان خنثی را تعیین نمود. اکی‌والان خنثی معادل وزن اکی‌والان آن اسید است. اگر آن اسید فقط حاوی یک گروه کربوکسیل باشد، در آن صورت اکی‌والان خنثی و جرم مولکولی معادل خواهند بود. اگر آن اسید دارای بیش از یک گروه کربوکسیل باشد، آنگاه اکی‌والان خنثی برابر جرم مولکولی اسید تقسیم بر تعداد گروههای کربوکسیل خواهد بود. بسیاری از فنلها (بویژه آنهایی که توسط گروههای الکترون کشنده استخلاف شده‌اند) آنقدر اسیدی‌اند که می‌توان آنها را با روشی مشابه اسیدهای کربوکسیلیک تیتر کرد. این روش را می‌توان برای اسیدهای سولفونیک نیز بکار برد.

فرمول مولکولی

هنگامی که جرم مولکولی و فرمول تجربی تعیین گردیدند، می‌توان مستقیما فرمولی مولکولی جسم را تعیین کرد. اغلب ، وزن فرمول تجربی و جرم مولکولی یکسان است. در چنین حالتی ، فرمول تجربی ، همان فرمول مولکولی است. در بسیاری از حالتها وزن فرمول تجربی کمتر از جرم مولکولی است. در چنینی حالتهایی ضروری است که تعیین گردد چند بار وزن مولکولی را باید به وزن فرمول تجربی تقسیم کرد و سپس رقم بدست آمده را در فرمو ل تجربی ضرب کرد تا فرمول مولکولی بدست آید.

مثال ساده در این مورد ، اتان است. بعد از تجزیه کمی عنصری ، فرمول تجربی CH3 برای اتان تعیین گردید. محاسبات نشان داد که جرم مولکولی اتان ۳۰ است. پس از تقسیم وزن مولکولی اتان (۳۰) بر وزن فرمول تجربی (۱۵) رقم ۲ بدست آمد. بنابراین ، باید فرمول مولکولی اتان ، ۲(CH3) یا C2H6 باشد.

برای مثال ، مجهولی که پیشتر در این فصل معرفی گشت، فرمول تجربی C7H14O2 بوده و وزن فرمولی آن ۱۳۰ است. اگر فرض کنیم که جرم مولکولی این ماده ۱۳۰ تعیین شده است، می‌توان نتیجه گرفت فرمول تجربی و فرمول مولکولی معادلند و ضمنا فرمول مولکولی باید C7H14O2 باشد.

روش کار : ۰٫۰۲g  اسید مجهول وزنی را وزن می کنیم و بعد آن را در ۱۰^cc  الکل سفید حل می کنیم و بعد به آن ۴۰^cc  آب مقطر می افزاییم و در قسمت آخر به آن ، به مقدار ۲ قطره شناساگر فنل فتالئین می افزاییم فنل فتالئین در محیط اسیدی بی رنگ است و در محیط بازی به بنفش است .

بعد از تهیه آن محلول به مرحله تهیه ی ۱۰۰^cc  محلول NaOH 0.1M تهیه می کنیم و در داخل بورت می ریزیم و مرحله ی بعدی مرحله ی انجام تیتراسیون است که آن را نیز انجام می دهیم و به محض اینکه رنگ محلول به رنگ بنفش می رسد شیر بورت را می بندیم و بعد جرم مولکولی اسید مجهول را  به دست می آوریم

استری شدن “تهیه اتیل استات”

مقدمه و تئوری :

استری کردن نمونه ای از یک واکنش تراکمی است که با حذف درون مولکولی و یا بین مولکولی یک مولکول کوچک تقطیر H₂O  از واکنش گرما همراه است در طی این واکنش استر از اجزای سازنده خود یعنی اسید و الکل یا استوکیومتری زیر به وجود می آید :

R COOH + HOR^/ + H₂O

 استر ها معمولا از واکنش الکل ها و یا فنل ها با اسید های کربوکسیلیک و یا مشتقات آنه تهیه می گردند .

حضور گروههای حجیم در نزدیکی محل انجام واکنش خواه در اسید ها یا الکل استری شدن را آهسته می سازد . در زیر فعالیت الکلها و اسید ها  را در استری شدن مشاهده می نمایید این مطلب در آبکافت استرها نیز صدق می نماید .

الکل ها           CH₃OCH > 1⁰ > 2⁰ > 3⁰

HCOOH > CH₃COOH > RCH₂COOH > R₂OH COOH > R₃CCOOH

چون این فرایند برگشت پذیر است حذف فراورده های جانبی (آب ) به تولید محصول بیشتر و کامل شدن واکنش کمک می کند . در استری کردن به روش فیشری از گاز HCL  به عنوان کاتالیزگر استفاده می شود . اما استری شدن اسیدهای کلرید آروماتیک ArCOCl  معمولاً در حضور باز انجام می گیرد .

در هیروکسی اسید ها که دارای هم عامل ایدی و هم عامل الکلی هستند اگر یک حلقه پنج یا شش ضلعی تشکیل شود استری شدن درون مولکولی اتفاق می افتد . بنابراین یک گاما و یا آلفا هیدروکسی اسید خود به خود آب از دست می دهد و یک استخر حلقوی را (ن کتون ) تولید می کند

 شرح کار :

ابتدا یک بالن ۱۰۰ سی سی را برداشته و مقدار cc15 اتانول مطلق ، cc30 استیک اسید و cc1 اسید سولفوریک غلیظ و چند عدد سنگ جوش را باهم مخلوط کرده و به مدت نیم ساعت رفلاکس می کنیم . بعد از سرد شدن به محتویات بالن cc5 آب نمک اشباع اضافه می کنیم و درون قیف جدا کننده  جداسازی دو              انجام می دهیم . فلز روی حاوی اتیل استات ( استر ) خواهد بود .

تهیه صابون

به نمک  اسید های چرب صابون گفته می شود.صابون ها ر از چربیها (چربی های حیوانی یا روغن های گیاهی یعنی دانه ها و میوه های گیاهی مانند بادام .نارگیل و خرما و…) تهیه می کنند.چربیها یک نوع استر می باشند و وقتی آنها را در حضور سود یا پتاس هیدرولیز می کند به اکل (گلیسرول)و نمک اسید مربوطه (صابون) هیدرولیز می شوند.به این عمل صابونی شدن گفته می شود در صابون ها گروه R شامل بیش از ۱۰ کربن است.

در صنعت دنبه مذاب (چربی گاو یا گوسفند) را با مقدار زیاد قلیا در یک ظرف بزرگ مخلوط کرده و آنرا حرارت می دهند و در این حال بخار آب بدان  وارد می کنند پس از کامل شدن هیدرولیز با افزایش سدیم کلراید صابون رسوب می نماید.گلیسیرین که محصول دیگر هیدرولیز است از محلول آبی بازیابی می شود.

معمولا نمک های سدیم اسید های چرب اشباع شده یا اشباع نشده سفت تر از نمک های پتاسیم مربوطه می باشند و حلالیت آنها نیزدر آب کمتر است.صابون پتاسیم بعلت نرم بودنش بیشتر در خمیر ریش یا شامپو استفاده می گردد.نمک های کلسیم .منیزیم و آهن اسیدهای چرب غیر محلول بوده و این امر سبب عدم کاربرد آنها به عنوان یک صابون می گردد .همچنین آب سخت که محتوی مقدار قابل ملاحظه ای از یون های ۳ لز یاد شده است مانع پاک کنندگی صابون می شوند.

صابون با گلیسیرین به طور مخلوط تولید می شود.برای جدا کردن آنها به مخلوط آب نمک غلیظ اضافه می شود.صابون در آب نمک حل نمی شود و چون از آب سبکتر است روی مخلوط بصورت خمیر جمع می شود.در صنعت آن را جدا کرده و به آن اسانس و رنگ دلخواه افزوده و در قالبهایی ریخته و خشک می کنند.

واکنش صابونی شدن بر خلاف هیدرولیز تعادلی نیست و بخوبی در جهت تشکیل محصولات پیشرفت می کند.صابون معمولی سدیم استئارات است که از ترکیب چربی استئارین با سود تولید می شود.

صابون در وهله ی اول بخاطر توانایی اش در شیرگون کردن چربیها .روغن ها.گریسها و سایر مولکول های آلی می تواند آنها را از پارچه و یا وسایل آلوده بزداید .تعلیق قطرات کوچکی از روغن ذر آب را شیرگون یا امولسیون می گویند.اگر روغن و آب را با هم برای مدت کوتاهی به آهستگی تکان دهیم و صبر کنیم تا مدتی بی حرکت باقی بمانند می بینیم که دو لایه دوباره نمایان می شود.حال اگر قبل از تکان دادن یک قطعه کوچک صابون به مخلوط اضافه کنیم و آنگاه به هم بزنیم یک شیرگون پدیدار می شود و ذرات روغن به صورت قطرات کوچکی در آب پخش می شوند.این شیرگون بسیار پایدار بوده و تمایلی برای جدا شدن به دو لایه آب و روغن از خود نشان نمی دهد.

علت پاک کنندگی صابون

صابون نمک قلیاییاسید چرب سیر شده یا سیر نشده با زنجیر بلند است که دارای دو قسمت است .سمت قطبی آن با آب و قسمت زنجیری دهیدرو کربنی صابون با ذرات چرک و چربی پیوند می دهد بدین ترتیب لکه چربی از روی الیاف پارچه به آب کشیده می شود و شناور می ماند.

توانایی برجسته صابون به عنوان یک امولسیون کننده در این است که دارای دو قسمت می باشد یکی گروه R  که چربی دوست بوده و در آب نامحلول است (لیپوفیل) و دیگری گروه COO – که آب دوست بوده و کشنده آب به سوی خود می باشد (هیدروفیل) و توسط حلال های آلی دفع می شود.

تشکیل یک لایه از صابون بر روی آب باعث ایجاد سطحی میان فاز محلول آبی و فازهای دیگر مانند هوا یا یک ذره چربی می نماید و سبب کف کردن صابون می گردد.اگر روغن به صورت قطرات کوچکی در اثر تکان دادن در آب پخش شده باشد مولکولهای صابون خود را در اطراف قطره می آرایند و در محلول مجموعه ای موسوم به مایسل تشکیل می دهند چون سطح هر قطره دارای بار منفی است قطرات یکدیگر را دفع نموده و در نتیجه لایه های روغن بهم آمیخته نمی گردند و بدین ترتیب روغن در آب شیرگون می شود.هرگاه مقدار کمی صابون در آب حل شود انتهای کربوکسیلات آن که آب دوست است در آب حل شده ولی انتهای هیدروکربنی آن که آب گریز است در آب حل نمی شود.در نتیجه صابون به صورت یک لایه به ضخامت یک مولکول سطح آب را می پوشاند.به علت تشکیل این لایه کشش سطحی آب به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش می یابد به همین سبب آب محتوی مقدار اندکی صابون با سرعت بیشتری لیوان را تر می کند تا آب خالص. این دوگانگی به انیون اسیدهای چرب خاصیت  Tension-Activity  یعنی موثر روی کشش سطحی مایعات می دهد.

شرح آزمایش

۱۲گرم روغن مایع را برداشته و درون یک بشر ۲۰۰میلی لیتری می ریزیم و سپس درون یک بالن ژوژه ۵گرم NaOH را در ۱۵ میلی لیتر آب به اضافه ۱۰ میلی لیتر اتانول حل می کنیم و به بشر محتوی روغن می افزائیم .

سپس در این لحظه بشر را درون یک حمام آب گرم به مدت زمان ۲۰ الی ۳۰ دقیقه می گذاریم تا روغن درون محلول اتانول و آب و هیدروکسید سدیم حل شود.

بعد از گذشت این مدت زمان بشر را از حمام آب گرم بیرون می آوریم و آن را مشاهده می کنیم تا ببینیم که آیا روغن درون محلول فوق حل شده است یا نه؟

در این هنگام که روغن درون حمام آب گرم است ، مقدار ۵۰ گرم Nacl را درون ۱۵۰ میلی لیتر آب حل می کنیم .

بعد از اینکه بشر حاوی روغن است را بیرون آوردیم محلول اشباع شده Nacl را به آن می افزائیم.

بعد از چند لحظه کوتاه که مقداری رسوب در محلول ظاهر شد محلول را توسط یک کاغذ صافی صاف می کنیم .

کاغذ صافی را در یک محیط قرار می دهیم تا رسوب درون آن خشک شود ، سپس حجم بدست آمده را اندازه گیری می کنیم و مقدار آن را گزارش می کنیم. مقدار بدست آمده رسوب صابون ۱۰٫۳۵ گرم می باشد.(بدون احتساب کاغذ صافی) 

تهیه سیکلوهگزانون

مقدمه:

اکسایش یک الکل به معنای حذف یک یا چند هیدروژن افزایش اکسیژن به سوبسترا و گزلتن که از کربن حاصل گروه  OH  می باشد.یک الکل نوع اول دارای ۲ هیدروژن α می باشد و می تواند یکی از آنها را از دست داده و به یک آلدئید تبدیل شود و یا هر دو هیدروژن را از دست داده و به یک کربوکسیلیک اسید تبدیل شود.

برای جلوگیری از تشکیل اسید کربوکسیلیک که محصول نامطلوب است کرومیک اسید را به الکل اضافه می کنند تا عامل اکسنده اضافی در مخلوط واکنش نباشد و آلدئید تشکیل شده را تقطیر می کنند.

یک الکل نوع ۲ می تواند تنها هیدروژن α خود را از دست داده و به یک کتون تبدیل شود.

یک الکل نوع ۳ فاقد هیدروژن α می باشد ولی یک عامل اکسید کننده ی اسیدی می تواند الکل را آبگیری نموده و به یک الکن تبدیل کرده و سپس آن را اکسید کند.

اکسایش الکلها بخش بزرگی را در سنتز ترکیات آلی تشکیل می دهند.از میان واکنش گرهایی که می توان برای اکسایش الکلها استفاده کرد می توان به ترکیبات Mn(VII) ,Cr(VI) اشاره نمود.اینها اکسنده های مناسبی هستند چون نمی توانند به آسانی کتون حاصل را اکسید کنند.

واکنش اکسایش سیکلوهگزانون به سیکلو هگزانول به صورت زیر است:

در این واکنش Cr(VI) به Cr(III) تبدیل می گردد که تغییر رنگ نارنجی به سبز تیره را به همراه دارد.

سرعت اکسایش الکلها با کرومیک اسید بسیار است و اگر اجسامی در محیط اسیدی قوی تجزیه شونده کرومیک ایندرید را در پیریدین حل می کنند یا KMNO4 بازی را به عنوان اکسنده به کار میبرند.

سیکلوهگزانون را میتوان از اکسایش سیکلوهگزانول توسط اسید کرومیک تهیه کرد. بدلیل اینکه کرومیک اسید نمی تواند به مدت طولانی پایدار بماند باید آنرا به مقدار لازم و تازه تهیه کرد. برای این کار از مخلوط سدیم بی کرومات یا پتاسیم بی کرومات و اسید سولفوریک استفاده می شود.

روش کار

۱۰ سی سی سولفوریک اسید غلیظ را به ۵۰ سی سی آب سرد در یک ارلن ۲۵۰ سی سی اضافه کنید. سپس ۱۰ گرم سیکلوهگزانول به آن اضافه کرده و کاملا به هم بزنید. در یک بشر کوچک محلولی از ۱۰٫۵ (ده و نیم) گرم سدیم دی کرومات دو آبه در ۲۰ سی سی آب تهیه کرده وآنرا به قیف جدا کننده منتقل کنید. دمای محلول اسید و الکل را در حدود ۳۰ درجه سانتیگراد تنظیم کرده و محلول دی کرومات را ضمن به هم زدن قطره قطره همراه به هم زدن شدید به آن اضافه کنید. واکنش گرمازا بوده و دمای مخلوط واکنش به سرعت زیاد خواهد شد. سرعت افزایش معرف را به گونه ای تنظیم کنید که دما از ۵۰ درجه سانتیگراد بالاتر نرود. در صورت افزایش بیش از حد دما، ارلن محتوی مخلوط واکنش را در حمام آب سرد بگذارید و دما را تا حدود ۵۰ درجه سانتیگراد پایین بیاورید. بعد از افزایش تمام دی کرومات، مخلوط واکنش را تا هنگامی به هم بزنید که دیگر افزایش دما مشاهده نشود. پس از آن محتوی ارلن را به مدت ۴۰ دقیقه ضمن به همزدن ملایم در دمای آزمایشگاه به حال خود بگذارید.

مخلوط واکنش را به یک بالن تقطیر ۲۵۰ سی سی منتقل کرده و حدود ۷۰ سی سی آب به آن اضافه کنید. مبرد را برای تقطیر ساده وصل کرده و با افزایش دو تکه سنگ جوش تقطیر مخلوط را تا به دست آوردن ۶۰ سی سی مایع تقطیر شده ادامه دهید.

 لایه آبی جمع آوری شده را با (نمک خوراکی) NaCl اشباع نموده (حدود ۱۰ گرم) و لایه آلی (بالایی) که سیکلوهگزانون میباشد را توسط قیف جداکننده جدا کنید. در صورت تمایل به راندمان گیری دقیق، فاز آبی را با کمی اتر و یا دی‌کلرو متان استخراج کرده و پس از تبخیر حلال، باقیمانده را به سیکلوهگزانون قبلی اضافه کنید. سیکلوهگزانون ناخالص حاصل را با کمی منیزیم سولفات انیدر (MgSO₄) خشک کنید و سپس آنرا در یک بالن تقطیر کوچک ریخته و تقطیر کنید. مایع جمع آوری شده در محدوده دمایی ۱۵۵ – ۱۵۱ درجه سانتیگراد، سیکلوهگزانون خالص میباشد.

تهیه بنزوئیک اسید از تولوئن

تئوری:

بنزوئیک اسید، (C₇H₆O₂ (C₆H₅COOH، یک ترکیب بلوری بی رنگ (سفید دیده می‌شود) است. بنزوئیک اسید ساده‌ترین کربوکسیلیک اسید آروماتیک نیز می‌باشد. این ماده یک اسید ضعیف محسوب می‌شود. از نمک‌های آن به عنوان نگهدارنده‌های غذایی استفاده می‌شود، همچنین در ساخت بسیاری از ترکیبات آلی دیگر از بنزوئیک اسید استفاده می‌شود.

تاریخچه

بنزوئیک اسید در قرن شانزدهم میلادی کشف شد. اولین بار شخصی به نام Nostradamus از تقطیر خشک ماده‌ای سنتی به نام gum benzoin بدست آورد. در سال ۱۸۷۵ شخصی به نام Salkowski نیز پی به خواص ضد قارچ بنزوئیک اسید برد.

روشهای تهیه

روش تجاری

یکی از روشهای تجاری ساخت بنزوئیک اسید، اکسایش جزئی تولوئن با گاز [

[اکسیژن]] در مجاورت کاتالیزور کبالت یا منگنز نفتنا

ت است که با بازده

بالا و رعایت اصول محیط زیستی (شیمی سبز) انجام می‌شود که تصویر واکنش مربوطه را در زیر می‌بینید  

روش آزمایشگاهی

بنزوئیک اسید مادهٔ ارزان قیمت و در دسترسی است، در نتیجه در صورت نیاز به آن لازم نیست زحمت سنتز آن را متقبل شویم و فقط کافی است نمونهٔ تجاری آن را خریداری کرده و متناسب با کارمان آن را خالص سازی کنیم. که برای اینکار استفاده از روش تبلور مجدد با دو حلال با حلال‌های اتانول و آب بسیار مناسب می‌باشد. ولی در هر صورت می‌توان آن را به روش‌های

زیر نیز سنتز کرد:

با هیدرولیز

از هیدرولیز بنزونیتریل، بنزآمید در محیط‌های اسیدی و یا بازی شدید می‌توان بنزوئیک اسید یا آنیون آن را بدست آورد

از بنزالدهید

همچنین می‌توان با استفاده از واکنش کانیزارو ی تقاطعی بنزوئیک اسید را از بنزالدهید ساخت که واکنش مربوط به آن را در زیر می‌بینید:

از بنزیل الکل

همچنین می‌توان از اکسایش بنزیل الکل در حضور محلول پتاسیم پرمنگنات داغ نیز استفاده کرد. در این روش بلافاصله بعد از واکنش باید محلول در حالت داغ فیلتر شود تا منگنز دی اکسید تشکیل شده جدا شود و سپس محلول به حال خود رها می‌شود تا بلورهای بنزوئیک اسید تشکیل شود.

مصارف 

به عنوان خوراک واحدهای صنعتی

برای تهیهٔ بنزیل کلرید

بنزیل کلرید (C₆H₅COCl) از واکنش تیونیل کلرید (یا پنتاکلرید فسفر یا تری کلرید فسفر یا فسژن) با بنزوئیک اسید به دست می‌آید. با استفاده از بنزیل کلرید می‌توان بسیاری از مشتقات بنزوئیک اسید را ساخت از جمله بنزیل بنزوآت که یک طعم دهندهٔ مصنوعی می‌باشد.

برای تهیهٔ فنول

فنول (C₆H₅OH) از کربوکسیل زدایی همراه با اکسایش در دمای ۳۰۰^oC الی ۴۰۰^oC بدست می‌آید. البته این فرایند می‌تواند در حضور کاتالیزور نمک کبالتII در ۲۰۰^oC هم انجام پذیرد. فنول (Phenol) نیز استفاده‌های بسیاری دارد، که مهمترین آنها تبدیل فنول به سیکلوهگزانول می‌باشد که سرآغازی برای تولید نایلون است.

وبرای ساخت بسیاری مواد دیگر

نگهدارندهٔ غذا

بنزوئیک اسید و نمک‌هایش به عنوان نگهدارندهٔ غذا مصرف دارند که به نام‌های E۲۱۲، E۲۱۱، E۲۱۰ و E۲۱۳ شناخته می‌شوند. هر کدام از این نمک‌ها از واکنش مستقیم یا واکنش با نمک‌های سدیم، پتاسیم یا کلسیم تهیه می‌شوند. در اصل بنزوئیک اسید از رشد قارچها، مخمرها و بعضی باکتریها جلوگیری می‌کند. نحوهٔ اثر بنزوئیک اسید اینگونه‌است که در ابتدا بنزوئیک اسید جذب سلول می‌شود، اگر pH درون سلولی به ۵ یا کمتر تغییر کند، تخمیر ناهوازی گلوکز از طریق Phosphofructokinase به میزان ۹۵٪ کاهش می‌یابد و این خود باعث نابودی آنها می‌شود. مقدار معمول استفاده از بنزوئیک اسید و نمک‌هایش به عنوان نگه دارنده بین ٪۰٫۰۵-٪۰٫۱ می‌باشد. البته در بعضی غذاها باید از سطوح بالاتری از بنزوئیک اسید استفاده شود که مقادیر ماکسیمم آن در قوانین بین المللی غذا موجود است. البته نگرانی‌هایی وجود دارد مبنی بر اینکه بنزوئیک اسید با آسکوربیک اسید (ویتامین C) موجود در نوشابه‌ها واکنش داده و مقادیر بسیار کم (ولی در دراز مدت خطرناک) بنزن تولید می‌شود.

دارو

اسید بنزوئیک جزئی از پماد Whitfield است که برای درمان بیماری‌های قارچی پوست و مو استفاده می‌شود.

خطرات بنزوئیک اسید

بنزوئیک اسید یک محرک پوست و چشم است. پس باید از تماس آن با پوست و چشم احتراز شود

شرح آزمایش

یک بالن ته گرد فاقد شاخه ی جانبی را برداشته ۳g پرمنگنات پتاسیم .۵۰cc  آب مقطر . ۲ml سود غلیظ و ۴cc  تولوئن را در آن ریخته چند گرم سنگ جوش به آن اضافه کرده به مدت ۶۰ دقیقه تقطیر برگشتی را انجام داده سپس محتوی را در یک بشر ریخته و با اسید سولفوریک اسیدی کرده و سپس به آن سولفیت سدیم جامد اضافه کرده تا رنگ محلول زایل گردد.روی بن ماری قرار داده تا حجم نصف شود سپس بشر را به کناری گذاشته تا سرد شود و اسیدبنزوئیک متبلور شود.سپس بوسیله ی قیف بوخنر و پمپ خلا صاف کرده و با آب مقطر کم حل کرده و مجددا کریستاله نموده آنگاه پس از خشک شدن مقدار آن را به دست آورید

تهیه سیکلوهگزانون اکسیم

مقدمه:

اکسیمها ترکیباتی هستند که دارای گروه عاملی زیرهستند و اتم کربن برای تکمیل هشت تایی خود به دو گروه دیگر نیز متصل می شود.

OH-N=C

یکی از مهمترین مشتقاتی که برای شناسایی آلدهیدها و کتون ها ساخته می شود مشتق اکسیم است.اکسیم ها از واکنش هیدروکسیل آمین هیدروکلراید با آلدئیدها و کتونها بدست می آید .کلیه کتون ها مخصوصا کتونهای حلقوی و مایع به سرعت به اکسیم تبدیل می شوند.اکسیم ها غالبا جامداند و برای شناسایی آلدئید و کتون ها بکار می روند.

 برخی از ترکیبات مرتبط با آمونیاک می توانند در محیط اسیدی به گروه کربونیل افزوده شوند و مشتقهایی تشکیل دهد که بیشتر برای مشخص کردن و شناسایی آلدهیدها و کتونها اهمیت دارند. فرآورده که همان اکسیم است ، دارای پیوند دوگانه ی کربن- نیتروژن است. ترکیبات اکسیم در پزشکی کاربرد دارند به عنوان مثال به عنوان پادزهر برای عوامل عصبیnerve agent مورد استفاده قرار می گیرند. nerve agent ، مولکولهای acetylcholinesterase را بوسیله ی فرآیند phosphonylation غیرفعال می کند. ترکیبات اکسیم می توانند مولکولهای acetylcholinesterase را دوباره فعال نمایند. اکسیم perillaldehyde به عنوان شیرین کننده ی ساختگی در زاپن مورد استفاده قرار می گیرد که ۲۰۰۰ مرتبه شیرین تر از ساکارز می باشد. سیکلوهگزانون را میتوان از اکسایش سیکلوهگزانول توسط اسید کرومیک تهیه کرد. بدلیل اینکه کرومیک اسید نمی تواند به مدت طولانی پایدار بماند باید آنرا به مقدار لازم و تازه تهیه کرد. برای این کار از مخلوط سدیم بی کرومات یا پتاسیم بی کرومات و اسید سولفوریک استفاده می شود.

 روش انجام ازمایش:

۲ گرم هیدروکسیل امین هیدرو کلرید را در ۲۰ میلی لیتر اب مقطر حل می کنیم .سپس به ان ۱۲ میلی لیتر هیدروکسید سدیم ۳ نرمال اضافه نمایید و پس از ان ۲ گرم سیکلو هگزانون به ان بیافزایید به محلول حاصل انقدر قطره قطره سود اضافه نمایید  تا محلول خنثی شود . محلول را با هم زن انقدر بهم میزنیم تا رسوب زیادی تشکیل شود و تمام نوکلیوفیل با سیکلو هگزانون واکنش دهد.

عوامل خطا:

هیدروکسیل امین مایع در مجاورت هوا اکسیده می شود به دلیل نا پایدار بودن این ترکیب از نمک هیدروکسیل امین هیدرو کلرید استفاده می شود برای ازاد کردن نوکلئوفیل از نمک به باز نیاز داریم تا محلول خنثی شود اما اگر محیط قلیایی شود گروه   به عنوان نوکلئوفیل رقابت می کند.اگر محیط   اسیدی باشد موجب پروتونه شدنه سیکلو هگزانون شده و این ترکیب تمایلی به واکنش با نوکلئوفیل ندارد.

تهیه بنزیلیک اسید

مقدمه:

بنزیلیک اسید (α_هیدروکسی دی فنیل استیک اسید )جامد سفید رنگی است با نقطه ذوب ۱۵۱ درجه سانتی گراد و جرم مولکولی ۲۲۸ می باشد.

هیدرولیز به معنای شکسته شدن توسط آب می باشد.در محیط اسیدی H2O و در محیط بازی OH به عنوان نوکلئوفیل با مولکول آلی وارد واکنش می گردد.

بنزیل در محیط قلیایی به بنزیلیک اسید تبدیل می گردد:

از هیدرولیز دی کتونها کربوکسیلیک اسیدها حاصل می شوند.اگر بنزیل را با یک باز قوی حرارت دهند به نمک α-هیدروکسی دی فنیل استات تبدیل می گردد.این نوآرایی درون مولکول با افزایش یون هیدروکسید به دی کتون شروع شده و با انتقال گروه آریل با الکترونهای پیوندش (نوآرایی کربانیون) به اتم کربن مجاور ادامه می یابد.همزمان با آن پروتون مولکول تغییر مکان داده و آنیون پایدار تشکیل می گردد.

شرح کار:

۵/۲ گرم هیدروکسید پتاسیم را در ۱۰ میلی لیتر آب در یک بالن حل کنید و سپس ۶ میلی لیتر اتانول و ۵/۲ گرم بنزیل به آن اضافه کنید و به همراه چند عدد سنگ جوش به مدت ۳۰-۲۰ دقیقه رفلاکس کنید سپس سیستم را خاموش کرده و محتوی بالن را در داخل یک بشر ۱۰۰ میلی لیتر ریخته اجازه دهید سرد شود و آن را در داخل حمام یخ بگذارید و به آرامی حدود ۱۰ میلی لیتر اسید کلریدریک غلیظ اضافه کنید تا محلول اسیدی شود (با کاغذ تورنسل امتحان کنید زیرا اگر اسید زیاد بریزید امکان دارد مولکول ها بشکند.) بلورهای اسید بنزیلیک به دست آمده را روی قیف بوخنر صاف کنید و آن را مقدار کمی آب مقطر کاملا سرد بشویید تا عاری از کلریدها گردد و بگذارید تا خشک شود رنگ محصول به دست آمده و وزن آن را گزارش نمایید

رنگ های آزو _ تهیه متیل اورانژ

ین گروه از رنگها شامل بزرگترین و مهمترین دسته رنگها بوده ، بطور وسیعی مورد استفاده قرار می‌گیرند. مشخص‌ترین ویژگی این رنگها داشتن یک یا چند گروه آزو N≡N- است که بین دو قسمت آلی رنگ به عنوان پل عمل می‌کنند و حداقل یکی از این گروه‌ها آروماتیک هستند. توسط گروه کرموفوری (رنگزای) آزو ، می‌توان طیف وسیعی از رنگها مثل زرد ، قرمز ، نارنجی ، آبی ، سبز ، بنفش و سیاه را سنتز کرد.

فرایند تهیه رنگهای آزو

روشهای مختلفی برای تهیه این نوع رنگها وجود دارد، ولی عموما آنها را از کوپلاسیون مواد دی‌آزونیوم تولید می‌کنند. این مواد از واکنش دی آزوتاسیون آمینهای آروماتیک نوع اول حاصل می‌شوند. واکنش دی‌آزوتاسیون در سال ۱۸۶۲ توسط “گریس” کشف شد و باعث تحول در صنایع رنگسازی گردید.

در این واکنش ، فنلها ، نفتلها و آریل آمینها به عنوان مواد کوپلاسیون بکار برده می‌شوند. در رنگهای حاصله گرده آزو بعنوان رنگزا و گروه‌های هیدروکسی یا آمینو به عنوان آکسوکروم ( تشدید کننده قدرت نفوذ رنگ ) شناخته می‌شوند.

طبقه بندی رنگهای آزو

این رنگها را برحسب تعداد گروه‌های آزو بصورت رنگهای مونو آزو ، دی آزو و پلی‌آزو طبقه‌بندی می‌کنند.

رنگهای منو آزو

این رنگها دارای یک گروه آزو بوده و از پر استفاده‌ترین گروه‌های آزو هستند. این رنگها به دو دسته تقسیم می‌شوند:

• رنگهای فاقد گروه‌های کربوکسیلیک و سولنونیک : این گروه از رنگها با توجه به کاربردشان به شکل زیر دسته‌بندی می‌شوند:

1. رنگهای حلال : مانند زرد آنیلین یا نارنجی سودان G که به عنوان حلال سایر رنگها بکار می‌روند.
2. رنگهای بازی یا کاتیونی : از قدیمی‌ترین رنگهای سنتزی هستند و موارد استعمال فراوانی در رنگرزی الیاف طبیعی دارند، اما دارای ثبات کافی نیستند.
3. رنگهای دندانه‌ای : این رنگها دارای گروه‌های هیدروکسی ارتو نسبت به گروه آزو هستند که تشکیل کمپلکس فلزی با نمکهای مختلف از جمله بی‌کرومات می‌دهند. از این گروه می‌توان مردانت قرمز ۲۸ و مردانت قهوه ای ۵۴ را نام برد.

• رنگهای دارای گرده اسیدی : چهار رنگ معروف نارنجی (نارنجی ، نارنجی ، نارنجی ، (متیل اورانژ و نارنجی) جز این گروه هستند و از دی‌آزوتاسیون آمینهای حلقوی و سولفانیلیک اسید ، سنتز می‌شوند.

رنگهای دی‌آزو

• رنگهایی که دو گروه آزو دارند : در ساختمان این رنگها ، ماده کوپلاسیون از دو طرف توسط دو گروه دی‌آزونیوم جفت می‌شوند. Z : ماده کوپلاسیون و A و ’A :ترکیبات دی آزونیومتعداد این رنگها محدود و اغلب غیر قابل حل در آب است که از لحاظ کاربردی جز رنگهای اسیدی دندانه‌ای و مستقیم محسوب می‌شوند. یکی از مهم‌ترین این رنگها ، اسید بلک است.

رنگهای تترا آزونیوم

در این رنگها ماده کوپلاسون با یک ترکیب تترا آزونیوم جفت می‌شود. از مهمترین این رنگها قرمز کنگو بوده که از جفت شدن بنزیدین با دو گروه نفیتونیک اسید تهیه می‌شود. این رنگها از فراوان‌ترین رنگهای دسیس آزو هستند و در بر گیرنده پیگمانها ، رنگهای مستقیم و همچنین تعدادی از رنگهای اسیدی و دندانه‌ای هستند. ماده D در ترکیب این رنگها معین کننده نوع رنگ اسیدی یا دندانه‌ای است. دی آمینها مانند بنزیدین نمونه‌ای از این ترکیب هستند.

قرمز کنگو به عنوان یکی از رنگهای این گروه جزو رنگهای مستقیم محسوب شده و برای رنگرزی الیاف پلی‌آمید ، پشم و سلولز

 بکار می‌رود. همچنین به علت نداشتن ثبات کافی بیشتر در تیتراسیون‌ها بعنوان معرف استفاده می‌شود.

رنگهای مستقیم

رنگهایی هستند که بدون افزودن نمک یا افزودنیهای دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

شرح آزمایش:

آزمایش در ۳ مرحله انجام میگیرد:

۱-در یک بشر ۲ گرم سدیم نیتریت را در حدود ۱۰ میلی لیتر آب مقطر حل می کنیم و در حمام آب یخ قرار می دهیم.

۲-در یک بشر دیگر ۳ گرم سولفانیلیک اسید را در حدود ۱۰ میلی لیتر سود دو نرمال حل نموده و محتویات بشر اول را به این بشر اضافه می کنیم.این بشر را در حمام آب و یخ قرار می دهیم و به آرامی و همراه با همزدن حدود ۲۵ میلی لیتر اسید کلریدریک چهار نرمال به آن اضافه می کنیم.دما را در حدود ۵ درجه سانتی گراد نگه می داریم.

۳-محلولی از انحلال ۴ گرم دی متیل آنیلین را در ۵۰ میلی لیتر سود دو نرمال تهیه کرده و به آهستگی و به دفعات به محتویات بشر قبلی می افزاییم.بلورهای قرمز متیل اورانژ حاصل می گردد.جهت جداسازی محصول محلول اشباع کلراید سدیم به آن افزوده و در حمام آب و یخ قرار می دهیم.سپس رسوب را صاف نموده و پس از خشک کردن توزین نموده و راندمان را تعیین می کنیم.

واکنش دیلز – آلدر

مقدمه:

واکنش دیلز –آلدر واکنشی است که در آن یک آلکن با یک دی ان مزدوج (۱و۳-دی ان) واکنش می دهد و مشتقی از سیکلو هگزن ایجاد می کند.به آلکن معمولا دی ان دوست یا دی انوفیل می گویند.واکنش اتیلن با بوتا دی ان منجر به تشکیل سیکلو هگزن می شود.

واکنش دیلز – آلدر یکی از مهمترین روش های سنتزی است که در دسترس شیمیدانان آلی است.چنانچه بجای آلکن از یک آلکین استفاده شود مشتقی از ۱ و ۴- سیکلوهگزا دی ان بدست می آید.

واکنش دیلز – آلدر روشی بسیار مناسب برای تشکیل پیوند کربن – کربن و ترکیبات حلقوی شش ضلعی می باشد.در این واکنش پیوندهای کربن –کربن دارای پیوند π در دی انوفیل ازیک طرف و کربنهای ۱ و ۴ – دی ان از طرف دیگر تشکیل می شود بنابراین روی هم رفته دی انوفیل به صورت ۱ و ۴ به دی ان افزایش می یابد.بنابراین پیوندهای دوگانه مزدوج علاوه بر واکنش های معمولی آلکنها مانند افزایش الکترون دوستی در واکنشی دیگر یعنی واکنش دیلز – آلدر نیز شرکت می کنند.این تبدیل که به حلقه افزایی دیلز –آلدر معروف است پیوندهای جدید همزمان و به صورت فضا ویژه تشکیل می شوند. با توجه به اینکه ایجاد کربنهای کایرال امری نه چندان آسان در سنتزهای آلی می باشند، توانایی این واکنش در تشکیل راحت ترکیبات با مراکز نامتقارن اهمیت این دسته از واکنش ها را دو چندان می نماید. از جمله دی انهای مورد استفاده در کاربردهای واکنش دیلز – آلدر ترکیبات حلقوی سولفوردار می باشد. در سالهای اخیر مطالعات زیادی روی ترکیبات حلقوی سولفوردار جهت سنتز ترکیبات مختلف شده است. در این میان ترکیبات حلقوی سولفوردار H 2- تیوپیران -۴- ا‌ًُن از اهمیت خاصی برخوردار می باشند. اهمیت این ترکیبات از آنجا ناشی می شود که با استفاده از واکنش دیلز – آلدر این ترکیبات می توان بر محدودیت اساسی واکنش های دیلز – آلدر یعنی واکنش پذیری کم یا عدم واکنش پذیری دی انهای سیس غلبه نمود. دی انهای سیس اغلب هیچ محصول افزایشی در واکنش با دی انوفیلها تولید نمی کنند ولی در عوض دی انهای ترانس هزار برابر فعالتر از دی انهای مشابه سیس می باشند. این عدم واکنش پذیری مربوط به ازدحام فضایی موجود در دی انهای سیس می باشد. یک استراتژی مناسب جهت فائق آمدن بر این مشکل، استفاده ازH 2- تیوپیران -۴- ان می باشد. اولین بار گروه پروفسور Ward و همکارانش از کانادا موفق به انجام واکنش های دیلز – آلدر با استفاده از این ترکیبات به عنوان جانشینان مناسب دی انهای سیس شدند.

این گروه با انجام واکنش دیلز – آلدر بین دی هیدروتیوپیران -۴-ان با دی انوفیلهای خاص و در ادامه سولفورزدایی محصولات، موفق به شناسایی محصولاتی شدند که هم ارز با محصولات دیلز – آلدر حاصل از دی انهای سیس که توانایی شرکت در واکنش دیلز – آلدر را نداشتند، می باشند.  با توجه به اهمیت این واکنشها، بر آن شدیم که در این پژوهش به ادامه مطالعات بپردازیم و سنتز ترکیبات جدیدی از این نوع را انجام دهیم.

شرح آزمایش:

در یک بالن تقطیر کاملا خشک حدود ۳ گرم آنتراسن .۲ گرم مالئیک انهایدراید و ۲۰ میلی لیتر تولوئن می ریزیم و ۲ عدد سنگ جوش اضافه کرده ۴۰ دقیقه رلکس می کنیم.پس از خنک شدن محتویات بالن رسوب حاصل را صاف می کنیم بعد از خشک شدن رسوب راندمان را محاسبه می کنیم

استخراج ” آزمایشگاه شیمی آلی”

استخراج روشی است برای جداسازی که مستلزم انتقال جسمی از یک فاز به فاز دیگر است.این روش بر مبنای پخش فاز بنا نهاده شده است .جسم می تواند در بین دو فاز نامحلولی که با آنها در تماس است پخش متعادلی پیدا کند و نسبت این تعادل بستگی به پایداری نسبی جسم در هر یک از دو فاز دارد.زمانی که دو فاز مایعات مخلوط نشدنی باشند روش استخراج مایع – مایع نامیده می شود.

الف.استخراج مایع – مایع

در بعضی مواقع لازم است برای بازیابی یک جسم آلی از محلول آبی از روش غیر از تقطیر استفاده می شود.یکی از این راه ها تماس دادن محلول آبی با یک حلال غیر قابل امتزاج با آب است.اگر حلال خاصیت جدا سازی را داشته باشد بیشتر مواد آلی از لایه آبی به حلال آلی (غیر قابل امتزاج با آب ) انتقال پیدا می کند.

این روش را که ” جسم حل شده در آب به وسیله یک حلال آلی دیگر جدا می شود ” استخراج می نامند.یکی از خواص حلال که برای استخراج به کار برده می شود این است که قابلیت حل شدن آن در آب یا هر ماده دیگری که جسم آلی را در خود حل کرده کم باشد و یا اصلا حل نشود.همچنین باید فرار باشد تا به راحتی بتوان آن را از ترکیب یا ترکیبات آلی استخراج شده جدا کرد.

بنابراین جسم استخراج شونده باید در حلال استخراج کننده به خوبی حل شود و قابلیت انحلال در این حلال بسیار بیشتر از آب باشد,ضمن اینکه حلال استخراج کننده نباید هیچ واکنشی با آب و یا مواد قابل استخراج بدهد.

برای انتخاب حلال مناسب برای استخراج بررسی هایی مشابه آنچه که در بلور گیری انجام می دهند لازم است

۱-به خوبی جسم مورد استخراج را در خود حل کند (ضریب توزیع مناسب داشته باشد )

۲-حلالیت آن در حلال جسم مورد نظر کم باشد

۳-نا خالصی ها و یا اجسام دیگر موجود را خیلی کم و یا اصلا استخراج نکند

۴-به سهولت بتوان آن را پس از عمل استخراج شده جدا کرد

۵-واکنش شیمیایی با جسم حل شونده نداشته باشد

ساده ترین حالت استخراج آن است که جسم در دو حلال غیر قابل اختلاط پخش شود.از نظر کمی این پخش را بر حسب ضریب پخش یا توزیع بیان می کنند.در محلول های رقیق یک جسم بین دو حلال غیر قابل امتزاج توزیع می شود تا اینکه نسبت غلظت در یک حلال به غلظت در حلال دیگر عدد ثابتی باشد.

حل شدن ماده استخراجی در هر فاز به دو مورد بستگی دارد:

 ۱-به قابلیت حل شدن ماده استخراج شونده ۲-به حجم هر فاز

اثر نمک روی حلالیت

حلالیت اجسام آلی در آب به طور مؤثری توسط حضور نمک های معدنی حل شده تحت تأثیر قرار می گیرند.برای مثال اتانول که به طور کامل با آب خالص قابل امتزاج است فقط به طور جزئی در محلول های مائی قوی از سدیم کلرید , پتاسیم کربنات و برخی دیگر از نمک های معدنی معین حل می شوند.

این پدیده که از اثر نمک در خارج سازی جسم به وجود می آید به طور متداول با نمک های دارای یون های با شعاع کوچک و بار متمرکز اتفاق می افتد افزایش نمک دو اثر دارد:

الف)حلالیت حلال در آب کم می شود

ب)حلالیت ماده جامد آلی در آب کم می شود

روش استفاده از قیف جدا کننده یا دکانتور

استخراج در کارهای آزمایشگاهی توسط تکان دادن محلول مورد استخراج با حلال درون قیف جدا کننده شیشه ای صورت می گیرد.قیف کشیده مخروطی شکل با دنباله کوتاه برای این منظور به کار می برند قیف حاوی مخلوط را خوب تکان دهید تا تمام مایعات غیر قابل حل به صورت فیزیکی مخلوط شوند,سپس آن را روی پایه ای به حال خود بگذارید تا لایه ها به به طور کامل از هم جدا شوند.به هم زدن شدید مخلوط ها وقتی دلخواه بوده که تولید امولسیون نکند.,زیرا بعدا برای برای جداسازی لایه ها به مزاحمت بر میخوریم.در چنین مواقعی بهتر است لایه ها را خیلی ملایم به هم زد.در ضمن به هم زدن یک دست را باید روی سر قیف و دست دیگر را روی شیر قیف قرار داد تا سر و شیر قیف محکم در جای خود نگه داشته شوند.فشار درون قیف را گاهی با معکوس نگه داشتن (دنباله قیف به طرف بالا) و یک لحظه باز کردن شیر کاهش می دهند.این عمل به ویژه زمانی مهم است که از حلال بسیار فرار نظیر اتر استفاده شود.

احتیاط:دنباله قیف جدا کننده را در موقع کاهش فشار درون آن نباید به طرف افراد دیگر قرار داد زیرا در این زمان قطراتی از مایع درون دنباله قیف با فشار خارج می شود.

در زمان جدا کردن مایعات سر قیف را باید سست کرد و یا برداشت,سپس لایه پایینی را به دقت درون ارلن مایر ریخت ضمنا باید شیر قیف را با دو دست نگه داشت تا از سست شدن آن و هدر رفتن مایع جلوگیری کرد .اگر ماده درون قیف خاصیت خورندگی داشته و یا ارزشمند باشد در عمل بهتر است که یک بشر را زیر قیف قرار داده و سپس قیف را برای هر مدتی که لازم است به حال خود باقی گذاشت اگر فقط یک لایه باید نگه داری شود لازم است دو لایه را تا زمانی که اطمینان کامل حاصل نشده که کدامیک حاوی ماده دلخواه است نگه داری کرد.

همانگونه که مرز دو مایع به نزدیکی شیر قیف برسد سرعت خارج شدن مایع از قیف را باید کاهش داد.پس از اینکه جداسازی انجام شد شیر را بسته و محتویات قیف را به آهستگی به چرخش درمی آورندتا قطرات مایع سنگین تر از درون یک ظرف تمیز می ریزند.لایه بالایی نباید از شیر قیف خالی شود زیرا منجر به آلوده شدن آن با لایه اول که درون دنباله قیف وجود دارد می شود.لایه آلی را معمولا با افزایش معرف خشک کننده جامد از آب جدا می کنند و حلال را به وسیله عمل تقطیر حذف می کنند.

در هر بار استفاده از قیف شیر آن را باید با ماده چرب کننده روان کرد تا ضمن کار با قیف شیر آن محکم نشود و یا مایع قیف نشست ندهد.پس از استفاده از قیف جداکننده باید آن را کاملا تمیز و شیر آن را مجددا چرب کرد تا در یک موقعیت محکم نشود و بعدا به سهولت بتوان آن را باز کرد.اگر از مواد سیلیکون دار برای روان کردن شیر استفاده می کنید باید قبل از تمیز کردن قیف ماده روان کننده را با مخلوط اکسنده از سطح شیشه زدود تا لایه نازک سیلیس روی شیشه به وجود نیاید.مسئله محکم شدن شیر قیف های جدا کننده آن قدر جدی است که بسیاری ترجیح می دهند که قطعات قیف ها را به صورت جدا از هم نگه داری کنند.برای باز کردن شیرهایی که محکم شده اند قسمت خارجی شیر یا بدنه قیف را به وسیله بخار آب گرم می کنند.در همین زمان فشار کمی به شیر وارد می آید و آن را باز می کنند ( در ضمن برای محافظت انگشتان باید از حوله استفاده کرد)

شرح آزمایش:

مقدار ۲۰ میلی لیتر کلروفرم که مقداری آلودگی اسیدی دارد داخل قیف دکانتور ریخته و سپس ۱۰ میلی لیترمحلول ۱۰% سدیم کربنات به آن اضافه کنید در اثر این افزودن مقداری گاز دی اکسید کربن تولید شده که با باز کردن شیر دکانتور خارج می شود حال قیف را به روی خلقه قرار داده و در آن باز کنید بعد از جدا شدن کامل دو فاز فاز زیری که کلروفرم می باشد را داخل بشری جمع آوری نمایید و برای گرفتن آب به آن مقداری کلرید کلسیم به عنوان خشک کننده اضافه کنید و بعد در داخل ارلن تمیز و خشک با یک قیف شیشه ای کاملا خشک و صاف کنید و محلول به دست آمده را به مسئول آزمایشگاه تحویل دهید

استخراج از جامدها:

استخراج آلکالوئیدها از برگها و ساقه ها ,عصاره های معطر از بذرها ,اسانس عطر از گلها و قند از نیشکر اولین نمونه برای عمل استخراج است .حلال های متداول که برای این منظور به کار گرفته می شوند اتر ,متیلن کلرید ,کلروفرم ,استون , انواع الکل ها و آب هستند دستگاه متداول برای استخراج مداوم از جامدات توسط حلال های فرار به نام استخراج کننده سوکسله میباشد.

بخارات حاصل از حلال در حال جوش که درون فلاسک است از لوله عمودی سمت چپ به داخل مبرد بالای دستگاه می رسد مایع متراکم شده که به داخل انگشتانه ای جامدی قرار گرفته است که می بایست استخراج شود محلول محتوی جسم استخراج شده از جامد از خلل و فرج کاغذ صافی انگشتانه ای به خارج نشست یافته و زمانی که لوله سیفون سمت راست پر شود به داخل فلاسک حلال برگردانده می شود درون این دستگاه عمل سیفون به طورمتناوب اتفاق می افتد مایع به فلاسک برنمی گردد تا اینکه سطح مایع درون انگشتانه به قسمت بالای لوله سیفون برسد.هر وقت تمامی مایع درون سیفون و انگشتانه خارج شود,دوباره چرخه پر و خالی شدن سیفون از سر گرفته می شود.

در استخراج جامد-مایع بازده جداسازی به حلالیت ترکیب مورد نظر در حلال استخراج کننده به حجم حلال مورد استفاده و به تعداد دفعاتی که عمل استخراج تکرار می شود بستگی دارد.

عواملی که باعث کاهش بازده استخراج جامد-مایع می شوند عبارتند از : درشتی ذرات مخلوط جامد ,زمان کم تماس حلال با جامد و خوب مخلوط نکردن حلال و جامد.

شرح آزمایش:

۲۵ گرم چای خشک , ۲۵ گرم کربنات کلسیم و ۲۵۰ میلی لیتر آب مقطر را در یک بالن مجهز به مبرد بریزید و بالن را به مدت ۲۰ دقیقه در شعله حرارت دهید تا رفلاکس انجام گیرد زمانی که محلول داغ است آن را توسط کاغذ صافی صاف کنید اگر حرکت محلول در کاغذ صافی کند شد آن را عوض کنید پس از این اعمال مایع زیر صافی را در حرارت اتاق سرد کرده و دوباره آن را با ۲۵ میلی لیتر کلروفرم توسط قیف جدا کننده استخراج کنید .توجه داشته باشید که دکانته کردن به مدت ۵ الی ۸ دقیقه انجام گیرد و به هیچوجه شدیداً هم زده نشود زیرا تولید امولسیون می کند برای این منظور خیلی آهسته چند بار قیف را وارونه و سپس به جای خود برگردانید سپس اجزای استخراج شده را که لایه زیر می باشد در یک ارلن ریخته و توسط تبخیر کلروفرم کافئین را به صورت پودر جمع آوری کند.

میکروب ها باهوش هستند

                                 

بسیاری از باکتری ها و آغازیان رفتارهای هوشمندانه و قابل ملاحظه ای از خود نشان می دهند. این رفتارهای هوشمندانه، از آن نوع که در انسان و یا سایر موجودات پیچیده می بینیم، نمی باشد چرا که موجودات تک سلولی نه تنها مغز، بلکه سیستم عصبی هم ندارند. به عبارت دیگر آنها کامپیوترهای زیستی هستند که می تواند اطلاعات را پردازش کند. در این مطلب به چندین مثال برجسته از این رفتارهای هوشمند اشاره می کنیم. بخش اعظم گونه های موجود بر روی زمین تک سلولی هستند. بسیاری از این موجودات تک سلولی تا کنون شناخته نشده اند و بسیاری از آنهایی هم که شناسایی شده اند، نام گذاری نشده اند. اما بخش کوچکی از گونه های تک سلولی که تا به حال مورد مطالعه قرار گرفته اند، توانایی های قابل ملاحظه ای از خود نشان داده اند. بسیاری از این توانایی ها فیزیکی هستند؛ به طور مثال، برخی از آنها می توانند برای صدها هزار سال غیر فعال باشند و یا در محیطی رشد کنند که سایر میکروارگانیسم ها بلافاصله در آن از بین می روند. بسیاری از باکتری ها و آغازیان رفتارهای هوشمندانه و قابل ملاحظه ای از خود نشان می دهند و به نظر می آید آنها کامپیوترهای زیستی هستند که می تواند اطلاعات را پردازش کند. در اینجا به چندین مثال برجسته از این رفتارهای هوشمند اشاره می کنیم. ارتباطات باکتری ها بوسیله مواد شیمیایی با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند. آنها این کار را به دلایل مختلفی انجام می دهند که درک آن مشکل است. یکی از ساده ترین این باکتری ها باسیلوس سوبتیلیس می باشد. اگر باسیلوس سوبتیلیس در محیط فقیر مواد غذایی رشد کند، ماده شیمیایی خاصی به اطراف خود ترشح می کند. این ماده به باکتری های اطراف می گوید “غذای کافی اینجا وجود ندارد، از اینجا بروید وگرنه هردو از گرسنگی خواهیم مرد”. در جواب به پیغام این مواد شیمیایی، سایر باکتری ها با فاصله از یکدیگر قرار گرفته و شکل کلنی ها کاملا تغییر می کند. تصمیم گیری بسیاری از موجودات تک سلولی، قادر به شناسایی تعداد باکتری های هم گونه خود که در نزدیکی آنها قرار دارند هستند. این توانایی به “حس حد نصاب” (quorum sensing) معروف است. هر باکتری مقدار کمی از یک ماده شیمیایی را به محیط اطرافش ترشح می کند که می تواند توسط گیرنده¬های موجود در دیواره سلولی آنها تشخیص داده شود. اگر تعداد زیادی باکتری در محیط باشد، تمام باکتری ها یک نوع ماده شیمیایی ترشح کرده و میزان این ماده شیمیایی به نقطه بحرانی رسیده و سبب تغییر در رفتار باکتری ها می شود. باکتری های بیماری زا اغلب با استفاده از این حس، تصمیم می گیرند چه زمانی به میزبان خود حمله کنند. زمانی که به تعداد کافی برای فشار به سیستم ایمنی تکثیر شدند، به صورت دسته جمعی حمله به موجود میزبان را آغاز می کنند. بنابراین، به نظر می آید با جلوگیری از انتقال علائم بین این باکتری ها می توان راهی را برای مقابله با آنها پیدا کرد. شهر نشینی (تشکیل جوامع باکتریایی) باکتری ها نه تنها می توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و با هم همکاری داشته باشند بلکه می توانند تشکیل جوامعی را بدهند. نتیجه این کار، بیوفیلم یا همان لایه های نازک لعابی شکل داخل لوله های آب، یا سطوح آشپزخانه در خانه های دانشجویی(!) می باشد. آنها همچنین در پناهگاه های زیستی مانند لایه داخلی دستگاه گوارش انسان و یا هرجایی که آب وجود داشته باشد یافت می شوند. بسیاری از گونه ها در کنار یکدیگر در “شهرهای باکتریایی” از مواد زائد یکدیگر استفاده می کنند و از منابع غذایی با همکاری یکدیگر بهره برداری کرده و از یکدیگر در مقابل خطرات خارجی مانند آنتی بیوتیک ها محافظت می نمایند. تسریع در جهش زایی بسیاری از میکروب ها قادر به سرعت بخشیدن به میزان جهش در ژن های خود هستند. این امر به آنها توانایی های جدیدی می بخشد که می تواند برای شرایط سخت مفید باشد. این امر از آنجایی که بسیاری از جهش ها مضر و حتی کشنده می باشند، برای باکتری خطرساز است و به عنوان آخرین راه حل و زمانی که چیز زیادی برای از دست دادن باقی نمانده است، استفاده می شود. مثال های زیادی در این زمینه وجود دارند: اشریشیا کلی بسیار سریع تر در شرایط استرس جهش می یابد و نشان داده شده است که مخمر هم از همین ترفند استفاده می کند. در اوایل دهه ۹۰ میلادی، محققین پیشنهاد دادند که باکتری ها ممکن است راه خاصی برای انتخاب جهش ها داشته باشند. در این زمینه ایده جهش مستقیم (directed mutation) بسیار بحث برانگیز بود. جهت یابی بسیاری از جانوران می توانند از فواصل زیادی راه خود را پیدا کنند. پرنده هایی که کوچ می کنند و زنبور عسل بهترین مثال ها برای این پدیده هستند. میکروب ها نیز در این زمینه تبحر دارند. جلبک های تک سلولی که به شکل دسته جمعی کلامیدوموناس نام دارند، به سمت نور شنا می کنند البته فقط زمانی که آن نور در طول موجی باشد که آنها برای فتوسنتز از آن استفاده می کنند. مشابه جلبک های تک سلولی، بعضی از باکتری ها به سمت مواد شیمیایی که در محیطشان وجود دارد، حرکت می کنند که به این رفتار کموتاکسیس می گویند. برای مثال اشریشیا کلی همانند کوسه ای که رد خون را می گیرد، اگر حتی مولکول های اندکی از غذا وارد محیط اطرافش شود، به سمت آن حرکت می کند. گروه دیگری از باکتری ها به طرف نیروی مغناطیسی زمین به گونه ای صف می شوند که قادر به حرکت مستقیم به سمت شمال یا جنوب شوند. این باکتری ها که معروف به باکتری های مغناطیسی هستند، این توانایی ویژه را از اندامک های پوشیده شده از کریستال های مغناطیسی خود کسب نموده اند. اما شاید بهترین مثال از جهت یابی میکروب ها، کپک پلی سفالوم (Physarum polycephalum) باشد. کلنی های شبه آمیب این موجود، همیشه کوتاهترین راه را در یک مسیر پیچیده انتخاب می کنند. یادگیری و حافظه وقتی آمیب Dictyostelium سطحی را برای غذا جستجو می کند، گاهی تغییر مسیر داده و بر می گردد ولی این تغییر مسیرهایش تصادفی نمی باشد. این موجود با تغییر جهت های هدفمند، آخرین چرخش خود در مسیر را به خاطر می سپارد. اسپرم انسان نیز دارای چنین توانایی می باشد. اشریشیا کلی حتی بهتر از این عمل می کند. این باکتری بخشی از چرخه زندگی خودش را صرف گشت و گذار در دستگاه گوارش و روبرو شدن با محیط های مختلف می کند. در طی این مدت، با قند لاکتوز قبل از یافتن قند مرتبط با آن یعنی مالتوز مواجه می شود. در مواجهه با لاکتوز، سازوکار بیوشمیایی تجزیه این قند فعال می شود اما در همین حال، سیستم تجزیه مالتوز نیز تا حدودی فعال می شود تا برای مرحله بعد که برخورد با مالتوز می باشد، آماده باشد. اما در تحقیقات دانشمندان اسرائیلی، پژوهشگران این باکتری را برای چندین ماه در محیط کشت واجد لاکتوز و بدون مالتوز، رشد دادند. آنها متوجه شدند که این باکتری به تدریج رفتارش را تغییر داده و تمایلی به فعال کردن سیستم تجزیه مالتوز نشان نمی دهد. ترجمه: سمانه مفاخری ویرایش: کسری اصفهانی منبع: نیوساینتیست

الکتروفورز(electrophoresis)

به حرکت ذرات در یک مایع تحت میدان الکتریکی گویند.

دستگاه الکتروفورز

به سبب اینکه ماکرومولکول های زیستی مانند DNA و پروتئین باردار هستند می توان با قرار دادن آنها در یک میدان الکتریکی آنها را بر اساس خواص فیزیکی مانند شکل فضایی ,وزن مولکولی و بار الکتریکی تفکیک کرد.برای این منظور از روشی به نام الکتروفورز استفاده می شود.روش های مختلف الکتروفورزی برای تفکیک و مطالعه بیومولکول ها اعم از اسید نوکلئیک یا پروتئین ها ابداع شده است.الکتروفورز ژل از یک محیط نیمه جامد (ژل) به عنوان فاز ثابت استفاده میشود

این نوع الکتروفورز بر حسب نوع ژل به کار گرفته شده به دو نوع الکتروفورز ژل پلی اکریل آمید (PAGE) و الکتروفورز ژل آگارز تقسیم میشود.الکتروفورز PAGE دارای قدرت تفکیک بسیار بالایی بوده و برای تفکیک پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک به کار گرفته می شود. به منظور بررسی پروتئین ها با استفاده از PAGE به سبب اینکه پروتئین ها دارای بار مختلف هستند,معمولا برای اینکه تفکیک فقط بر اساس وزن مولکولی انجام شود به بافر ماده ی شیمیایی SDS (سدیم دو دسیل سولفات) اضافه می شود. SDS مولکول بزرگی با بار منفی است این ماده باعث واسرشت شدن پروتئین ها شده و به آنها متصل می شود. به ازای هر دو اسید آمینه یک مولکول SDS  به پروتئین متصل می شودکه باعث القا بار منفی متناسب با وزن مولکولی به پروتئین می شود.هرچه غلظت پلی اکریل آمید بیشتر باشد قدرت تفکیک ژل بیشتر خواهد بود و مولکول های دارای وزن مولکولی نزدیک به هم را بهتر تفکیک می نماید. با توجه به اندازه مولکول پروتئین غلظت ژل متفاوت است.

برای تفکیک اسید های نوکلئیک در صورت امکان از ژل آگارز استفاده می شود. تهیه ژل مزبور به مراتب سریع تر و آسانتر از ژل پلی اکریل آمید بوده و هزینه کمتری را در بر میگیرد. معمولا برای تفکیک  قطعات بزرگ DNA (بزرگ تر از ۵۰۰ جفت باز) در صورتیکه هدف صرفا بررسی کیفی و تفکیک باشد استفاده از ژل آگارز انتخاب اول است.برای تفکیک قطعات کوچک DNA  دو رشته ای و قطعات DNA تک رشته ای از ژل پلی اکریل آمید استفاده می شود.قدرت تفکیک ژل های مزبور ارتباط مستقیمی با غلظت آنها دارد. برای مثال برای تفکیک قطعاتی به اندازه ۱۰۰ جفت باز از آگارز ۳% و برای قطعات حدود ۲۰۰۰ جفت باز از آگارز ۸/۰% استفاده می شود. در صورتیکه نیاز به تفکیک DNA به صورت تک رشته ای باشد از مواد واسرشت کننده نظیر اوره , فرمالدهید یا فرمامید در ژل هم زمان با الکتروفورز استفاده می شود. به این نوع  ژل ها ژل واسرشت کننده می گویند. چنین ژل هایی پیچ و تاب های اسید نوکلئیک را از هم باز کرده و بنابراین تفکیک مولکول ها فقط بر اساس طول و نه ساختار دوم انجام می شود. در این ژل ها مولکول های کوچک تر در مقایسه با مولکول های بزرگ تر سریع تر حرکت کرده و مسافت بیشتری را طی می کنند. از روش PAGE برای بررسی جهش ها و تعیین توالی DNA استفاده می شود.

رنگ آمیزی و ازمون گرم

معروفترین نوع رنگ آمیزی مرکب نوع گرم می باشد . این روش مفیدترین روش تشخیص باکتریها می باشد.

میکروبشناسی بنام کریستیان گرم در سال ۱۸۸۴ بطور تصادفی واکنشی را کشف کرد که بعدها واکنش رنگ آمیزی گرم نامیده شد.

بر این اساس باکتریها با توجه با ساختمان دیواره یاخته ای (سلولی) به دو بخش بزرگ و کلی تقسیم می شوند: باکتریهای گرم مثبت و گرم منفی . تفاوت عمده بین این دو گروه تفاوتهای ساختاری(ساختمانی) بین این دو گونه می باشد به این ترتیب که در گونه گرم مثبتها در دیواره سلولی نوعی پلی ساکارید بکار رفته و دیواره سلولی آن کمی ضخیمتر می باشد در صورتیکه در دیواره سلولی نوع گرم منفی مقدار چربی بیشتری بکار رفته و دیواره سلولی آن کمی نازکتر از نوع گرم منفی می باشد.

بر همین اساس در رنگ آمیزی گرم با توجه به این تفاوت مهم در دیواره سلولی ، از دو نوع رنگ استفاده می شود ، رنگ اولیه کریستال ویوله می باشد . هنگامیکه محلول کریستال ویوله به گسترش باکتریایی اضافه می شود این رنگ با ریبونوکلئات موجود در دیواره سلولی ترکیب شده و کمپلکس کریستال ویوله – ریبونوکلئات را بوجود می آورد و بعد از شستشوی رنگ اضافی ، محلول ید را بکار می برند . این محلول ید که ترکیبی فلزی می باشد به رنگ متصل شده و یک ترکیب رنگی غیر محلول ایجاد می کند بنام کمپلکس کریستال ویوله –ید که در سر دیگر آن متصل شده به ریبونوکلئات موجود در دیواره سلولی و تشکیل کریستال ویوله – ید – ریبونوکلئات داده است در حالیکه در باکتریهای گرم منفی چنین کمپلکسی ایجاد نمی شود. این پیوند در باکتریهای گرم مثبت بسیار پایدار است و در مرجله بعدی توسط ماده رنگ بر شکسته نمی شود و رنگ بنفش کریستال ویوله را در خود حفظ کرده بنابراین باکتریهای گرم مثبت زیر میکروسکوپ بنفش رنگ دیده می شوند.

از طرفی در دیواره سلولی باکتریهای گرم منفی مقدار چربی بیشتری بکار رفته است بنابراین چربیها در الکل استن که در مرحله بعدی بعنوان رنگ بر بکار می روند ، محلول هستند و در اثر این واکنش چربیها از دیواره سلولی خارج شده و در اثر شستشو با حلال رنگ بر ، رنگ کریستال ویوله هم از سطح باکتری خارج می شود . با خروج چربی توسط ماده رنگ بر ، بر اندازه منافذ دیواره سلولی افزوده شده که این امر باعث بی رنگ شدن سریع باکتریهای گرم منفی می شود .در این مرحله باکتریهای گرم منفی از کریستال ویوله پاک می شوند . بنابراین بعد از شستشو توسط آب و افزوده شدن رنگ دوم یعنی سافرانین (فوشین) ، این رنگ به دیواره سلولی باکتریهای گرم منفی جذب شده و باکتریها به رنگ قرمز در می آیند و در بررسی میکروسکوپی ، باکتریهای گرم منفی برنگ قرمز دیده می شوند.

اکثر باکتریهای موجود ، گرم منفی هستند البته بعضی از باکتریها ، مخمرها و تعدادی از کپکها گرم مثبت هستند.

بنابراین مراحل رنگ آمیزی گرم را می توان به شرح زیر بیان نمود:

۱-        تهیه گسترش روی لام : ابتدا از نمونه باکتری  یک گسترش روی لام تهیه می کنید.

۲-        رنگ آمیزی با کریستال ویوله : در این مرحله مقداری از رنگ کریستال ویوله را با قطره چکان به روی سطح گسترش میکروبی روی لام بریزید و بگذارید ۱ دقیقه بماند تا رنگ در دیواره سلولی میکروبها نفوذ کند.

۳-        مرحله شستشو: پس از سپری شدن مدت زمان ۱ دقیقه ، رنگ اضافی روی لام را خالی کرده و با استفاده از آب مقطر سطح روی گسترش را شستشو دهید.

۴-        مرحله اضافه کردن محلول ید : جند قطره از محلول ید را روی گسترش پخش نموده و بگذارید بمدت ۱ دقیقه به همان حالت بماند . بعد محلول اضافی را خالی کرده و با آب مقطر لام را شستشو دهید.

۵-        مرحله رنگ بری با استفاده از استن – الکل : لام را با زاویه ۴۵ درجه نگهدارید بعد با استفاده از محلول رنگ بر الکل – استن که بر روی گستره می ریزید بسرعت آنرا بی رنگ کنید. دقت کنید مرحله بی رنگ سازی بیش از اندازه نباشد. بعد از آن لام را بسرعت بشوئید . این عمل ، بی رنگ شده را متوقف خواهد کرد.

۶-        رنگ آمیزی با سافرانین : در این مرحله سطح گسترش را با رنگ ثانویه یعنی سافرانین بپوشانید و ۳۰ تا ۶۰ ثانیه صبر کنید . بعد از آن رنگ اضافی را خالی کرده و با آب مقطر لام را شستشو دهید.

۷-        لام رنگ آمیزی شده را آهسته روی کاغذ خشک کن قرار دهید ولی کاغذ را روی گسترش نکشید.

نکات مهم :

۱-        حرارت بیش از اندازه هنگام تثبیت گسترش باعث پاره شدن دیواره سلولی باکتری شده . بنابراین باکتری گرم مثبت رنگ اولیه (کریستال ویوله) را هنگام رنگ بری از دست می دهد و رنگ ثانویه را جذب می نماید و در نتیجه باکتری گرم مثبت ، بصورت گرم منفی دیده می شود.

۲-        اگر گسترش ضخیم باشد هنگام مرحله بی رنگ شدن ، ممکن است مانند یم گسترش معمولی رنگ نشود و این مسئله باعث خطا در تشخیص شما در گرم منفی یا مثبت بودن باکتری خواهد شد.

۳-        غلظت درست و تازه بودن رنگها هم در رنگ آمیزی موثر است .

۴-        رنگ بری بیش از حد ممکن است باعت پاره شدن جدار باکتریهای گرم مثبت شده در نتیجه این باکتریها رنگ کریستال ویوله خود را از دست داده و رنگ ثانویه را جذب می نماید و بصورت گرم منفی دیده می شود.

۵-        دقت شود هنگام تهیه گسترش روی لام از محیط کشت ، سن کشت باکتری باید ۲۴ ساعت یا کمتر باشد . بنابراین در محیط کشتهایی که از عمر آنها گذشته و کهنه شده اند ، در قابلیت نفوذ دیواره سلولی باکتریها تغییراتی حاصل می شود که خاصیت گرم مثبت بودن را از دست می دهد.

در رنگ آمیزی گرم مثبت باکتریها را به ۵ گروه تقسیم بندی می کنند:

۱-        میله ای (باسیل ) گرم مثبت ۲- میله ای گرم منفی ۳- کوکوس (گرد) گرم مثبت ۴- کوکوس گرم منفی ۵- باکتریهای بدون واکنش به رنگ آمیزی گرم.

در این رنگ آمیزی می توان هر باکتری ناشناخته ای را در یکی از این ۵ گروه قرار داده و با اطمینان ۴ گروه دیگر را حذف کرد و به مطالعه در مورد آن باکتری پرداخت .

خصوصیات باکتریهای گرم مثبت و گرم منفی :

۱-        باکتریهای گرم مثبت نسبت به پنی سیلین و مواد ضد باکتریایی حساستر از گرم منفی ها هستند.

۲-        گرم مثبت بودن یک باکتری خصوصیتی است که براحتی از بین می رود اما گرم منفی بودن تحت هیچ شرایطی از بین نمی رود . پس هنگام تشخیص و رنگ آمیزی باید به این نکته هم توجه داشت . یعنی در لامهای رنگ آمیزی شده گرم متبت ، باکتریهای گرم منفی هم دیده می شود اما در لامهای گرم منفی از یک کشت خالص هرگز باکتریهای گرم مثبت دیده نمی شوند.

۳-        باکتریهای گرم منفی سخت رشد ترند یعنی نیاز غذایی آنها پیچیده تر است .

۴-        باکتریهای گرم منفی نسبت به مواد اسیدی و قلیایی قوی و آنزیم لیزوزیم حساسترند. همه اینها موجب پاره شدن دیواره سلولی این باکتری و هضم و متلاشی شده آن می شوند.

طرز تهیه رنگها و محلولهای گرم :

۱-        کریستال ویوله :

- کریستال ویوله                        ۲ گرم

- اتانول ۹۵%                         ۲۰سی سی

- اگزالات آمونیوم(خالص)           ۸/.گرم

- آب مقطر                             ۸۰سی سی

کریستال ویوله را در اتانول حل کنید. اگزالات آمونیوم را در آب حل کنیدو سپس دو محلول را روی هم ریخته و بخوبی مخلوط کنید.

۲-        محلول ید:

- ید                                       ۱ گرم

- یدور پتاسیم                           ۲ گرم

- آب مقطر                             ۳۰۰ سی سی

ید و یدور پتاسیم را با هم در هاون بسائید تا کاملا نرم شود . مقدار کمی آب اضافه کنید تا محتویات هاون شسته شود. بقیه آب را هم اضافه کرده و کاملا مخلوط کنید . این محلول را باید در شیشه تیره رنگ نگداری کنید.

۳-        محلول سافرانین :

- سافرانین                              ۲۵ گرم

- اتانول ۹۵%                         ۱۰سی سی

- آب مقطر                             ۱۰۰سی سی

سافرانین را در اتانول حل کنید . آب مقطر را اضافه کرده و خوب مخلوط کنید . محلول را از کاغذ صافی عبور دهید.

۴-        محلول استن – الکل :

- اتانول ۹۵%                        ۷۰ سی سی

- استن                                  ۳۰سی سی

دو محلول را کاملا با هم مخلوط کنید.

آزمون حلالیت در پتاس:

ابتدا یک قطره از محلول پتاس ۳% روی یک لام تمیز ریختیم.سپس توسط یک چوب کبریت مقداری از کشت تازه ی باکتری را برداشته و در محلول پتاس (KOH) به طور دورانی حرکت دادیم.و چوب کبریت را پس از ۱۵-۱۰ ثانیه از روی لام بالا کشیدیم.باکتری های گرم منفی در اثر تخریب دیواره و بیرون ریختن DNA و سایر مواد داخل سلول یک حالت چسبندگی و کشسانی نشان می دهند ، در صورتی که در مورد باکتری های گرم مثبت اینچنین نیست.باید در مورد زمان به هم زدن باکتری ها در KOH دقت کنیم زیرا باکتری های گرم مثبت هم اگر زیاد در پتاس بمانند دیواره ی سلولیشان تخریب شده و همان حالت کشسانی را از خود نشان می دهند.

اندازه گیری نقطه جوش

تعریف نقطه جوش:نقطه جوش دمایی است که در آن دما, فشار بخار جسم مایع با فشار اتمسفر برابر می شود.

نقطه جوش به عوامل زیر بستگی دارد:

۱_ فشار: بین نقطه جوش وفشار ارتباط مستقیم وجود دارد . اگر به تعریف نقطه جوش دقت شود فشار سیستم بالا رود نقطه جوش نیز بالا می رود و بالعکس.

تاثیر فشار بر نقطه جوش:

نقطه جوش یک مایع با تغییر فشار خارجی تغییر می‌کند. نقطه جوش نرمال یک مایع ، دمایی است که در آن فشار بخار مایع برابر با یک اتمسفر باشد . نقطه جوش داده شده در کتابهای مرجع ، نقاط جوش نرمال می‌باشند . نقطه جوش یک مایع را می‌توان از منحنی فشار بخار آن بدست آورد و آن دمایی است که در آن فشار بخار مایع با فشار وارد بر سطح آن برابری می‌کند.

نوسانات فشار جو در یک موقعیت جغرافیایی ، نقطه جوش آب را حداکثر تا Cْ ۲ تغییر می‌دهد . ولی تغییر محل ممکن است باعث تغییرات بیشتر شود ، متوسط فشاری که هواسنج در سطح دریا نشان می‌دهد یک اتمسفر ، ولی در ارتفاعات بالاتر کمتر از این مقدار است. مثلا در ارتفاع ۵۰۰۰ پایی از سطح دریا متوسط فشاری که فشارسنج نشان می‌دهد atm 0.836 است و نقطه جوش آب در این فشار Cْ ۹۵٫۱ می‌باشد.

مولکولها در فاز گازی به سرعت حرکت میکنند و دائما به دیواره ظرف بر می خورند و منجر به وارد کردن فشار به دیواره آن می شوند میزان این فشار در یک درجه حرارت معین را فشار بخار تعادل جسم مایع در آن درجه می نامند . این فشار بخار به درجه حرارت بستگی دارد . این بستگی به آسانی با تمایل گریز مولکولها از مایع قابل توجیه است. با ازدیاد درجه حرارت انرژی جنبشی متوسط مولکولها افزایش می یابد و فرار آنها به فاز گازی آسان میشود . سرعت ورود مجدد مولکولها نیز رو به افزایش می رود و به زودی در درجه حرارت بالاتر تعادل برقرار می شود. ولی در این حال تعداد مولکولها در فاز گازی از تعداد آنها در درجه حرارت پایین تر بیشتر است و در نتیجه فشار بخار زیادتر است .

 اکنون نمونه مایعی را در نظر بگیرید که در یک درجه حرارت معین در ظرف سر گشاده ای قرار دارد و مولکولهای فاز بخار در بالای مایع می توانند از محوطه ظرف خارج شوند . بخاری که در بالای این نمونه است از مولکولهای هوا و نمونه تشکیل شده است . طبق قانون فشارهای جزئی دالتون ، فشار کل (خارجی) در بالای مایع برابر با فشارهای جزئی نمونه و هوا است :

             _هواP + _نمونهP = _کلP

فشار جزئی نمونه برابر با فشار بخار تعادل آن در درجه حرارت معین است. اگر درجه حرارت بالا رود (بدین ترتیب فشار بخار تعادل نمونه زیاد میشود) تعداد مولکولهای نمونه در فضایی که در بالا و نزدیک مایع است افزایش می یابد و در نتیجه مقداری از هوا جابجا میشود . در درجه حرارت بالا فشار جزئی نمونه درصد بیشتری از فشار کل را تشکیل میدهد . با ازدیاد بیشتر درجه حرارت این عمل ادامه می یابد تا فشار بخار تعادل با فشار خارجی برابر شود و در این حال تمام هوا کاملا از ظرف خارج میشود . تبخیر بیشتر باعث جابجا شدن مولکولهای گازی نمونه خواهد شد . با توجه به این حقایق به این نتیجه میرسیم که فشار بخار تعادل یک نمونه یک حد نهایی دارد که به وسیله فشار خارجی معین میشود . در این حد سرعت تبخیر به مقدار زیادی افزایش می یابد (که با تشکیل حباب در مایع آشکار میشود) و این مرحله را عموما شروع جوشش می دانند. نقطه جوش یک مایع درجه حرارتی است که در آن فشار بخار مایع کاملا برابر با فشار خارجی شود. چون نقطه جوش مشاهده شده مستقیما به فشار خارجی بستگی دارد، از این جهت باید در گزارش نقطه جوش، فشار خارجی هم قید شود (مثلا نقطه جوش ۱۵۲ درجه سانتیگراد در فشار ۷۵۲ میلی متر جیوه). معمولا نقطه جوش استاندارد را در فشار آتمسفر (۷۶۰ mm Hg) تعیین میکنند .

نقاط جوش برای شناسایی مایعات و برخی از جامداتی که در حرارت پایین ذوب میشوند، مفید هستند. جامداتی که در حرارت بالا ذوب میشوند معمولا آنقدر دیر میجوشند که نمیتوان به راحتی درجه جوش آنها را اندازه گرفت .

۲_ ساختمان ترکیب: هر چقدر ساختمان ترکیب قطبی تر باشد نقطه جوش هم بیشتر می شود .اگر ترکیبی توانایی تشکیل پیوند هیدروژنی را داشته باشد نقطه جوش آن بالاتر می رود . ملاحظه می شود که در دو ترکیب H₂S  و H₂O اتم های مرکزی هم گروه می باشند ولی چون مولکول های آب توانایی تشکیل پیوند هیدروژنی دارد نقه جوش آن بالا تر خواهد بود.

هرچقدر ترکیبی دارای شاخه های جانبی کمتری باشد نقطه جوش آن بیشتر خواهد بود

۳_ ناخالصی ها: ناخالصی ها دو نوع اند:

الف)غیر فرار : مثل ترکیبات معدنی مانند Mgcl_{2 ,} Nacl که باعث افزایش نقطه جوش می شوند.

ب) فرار: ترکیبات فرار بسته به نوع ناخالصی می توانند هم باعث افزایش دمای جوش و یا کاهش آن شوند .

چگونگی جوشیدن یک مایع

وقتی که فشار بخار یک مایع با فشار جو برابر می شود، مایع شروع به جوشیدن می‌کند . در این دما ، بخار حاصل در داخل مایع سبب ایجاد حباب و غلیان خاص جوشش می‌شود . تشکیل حباب در دمای پایینتر از نقطه جوش غیر‌ ممکن است ، زیرا فشار جو  بر سطح مایع که بیش از فشار داخل آن است ، مانع از تشکیل حباب می‌شود . دمای مایع در حال جوش تا هنگامی که تمام مایع بخار نشده است ، ثابت می‌ماند در یک ظرف بدون درپوش حداکثر فشار بخاری که هر مایع می‌تواند داشته باشد برابر با فشار جو می‌باشد .

فشار بخار هر مایع تنها از روی دما معین می‌شود . بنابراین اگر فشار بخار ثابت باشد دما نیز ثابت است . برای ثابت ماندن دمای یک مایع در حال جوش باید به آن گرما داده شود. زیرا در فرایند جوش مولکولهای با انرژی زیاد از مایع خارج می‌شوند. اگر سرعت افزایش گرما بیش از حداقل لازم برای ثابت نگهداشتن دمای مایع در حال جوش باشد، سرعت جوشش زیاد می‌شود ولی دمای مایع بالا نمی رود.

روش های تعیین نقطه جوش:

به دو روش می توان نقطه جوش مواد را مشخص کرد : ۱) روش میکرو . ۲) روش ماکرو

تفاوت این دو روش در مقدار ماده ای است که در اختیار داریم . روش میکرو به مقدار کمی ماده نیاز دارد و از دستگاه های سادهه و به شکل ساده استفاده می شود.

دمای جوش  

در میان هیدروکربنها به نظر می‌رسد که عوامل تعیین کننده دمای جوش ، عمدتا وزن مولکولی و شکل مولکولی باشند ؛ این چیزی است که از مولکولهایی که عمدتا با نیروهای واندروالسی در کنار یکدیگرند ، انتظار می‌رود . در الکلها نیز با افزایش تعداد کربن ، دمای جوش بالا می‌رود و با شاخه‌دار شدن زنجیر ، دمای جوش پایین می‌آید. اما نکته غیر عادی ، در مورد الکلها این است که آنها در دمایی بالا به جوش می‌آیند . این دماهای جوش ، بسیار بالاتر از دمای جوش هیدروکربنها با وزن مولکولی یکسان است و حتی از دمای جوش بسیاری ترکیبها با قطبیت قابل ملاحظه بالاتر است . چگونه این پدیده را تبیین می‌کنیم؟ بدیهی است پاسخ این است که الکلها ، همانند آب ، مایع‌های بهم پیوسته هستند . دمای جوش بالای آنها به علت نیاز به انرژی بیشتر برای شکستن پیوندهای هیدروژنی است که مولکولها را در کنار یکدیگر نگه داشته‌اند . اگر چه اترها و آلدئیدها هم اکسیژن دارند ، اما هیدروژن در آنها فقط با کربن پیوند دارد ، این نوع هیدروکربنها آنقدر مثبت نیستند که بتوانند با اکسیژن ، پیوند قابل ملاحظه ای ایجاد کنند

شرح آزمایش (روش میکرو ):

ابتدا یک لوله مویین بر می داریم و یک طرف آن را روی شعله مسدود می کنیم سپس لوله مویین را از وسط دو تکه می کنیم. لوله هایی که یک سمت آن مسدود شده است مورد نیاز ماست.یک لوله آزمایشی بر می داریم و لوله مویین مورد نظر را از سر باز وارد لوله آزمایش می کنیم . حدود ۱ الی ۵/۱ سی سی از مایع مورد نظر که می خواهیم نقطه جوش آن را تعیین کنیم داخل لوله آزمایش می ریزیم. سپس توسط یک چسب نواری لوله آزمایش را به یک دما سنج متصل می کنیم بطوریکه مخزن جیوه ای دماسنج مماس با انتهای لوله آزمایش قرار گیرد. مجموعه خود را توسط گیره متصل به سه پایه وارد حمام دما قرار می دهیم تا حرارت غیر مستقیم ببیند.

ما در اینجا از حمام آب گرم استفاده می کنیم (می توانیم نتیجه بگیریم که دمای جوش مایع مورد نظر از ۱۰۰ درجه کمتر است.) وقتی کل سیستم آماده شد حرارت را روشن می کنیم آنقدر حرارت می دهیم تا از انتهای لوله مویین داخل لوله آزمایش حباب خارج شود.حبابها  ابتدا با سرعت کم وتعداد کم خارج می شود ولی پس از گذشت زمان تعداد و سرعت آنها افزایش می یابد. وقتیکه  حباب ها بصورت یکپارچه و متوالی خارج شدند حرارت را قطع می کنیم . اگر با شعله کار می کنیم تنها کشیدن شعله از زیر بشر کافیست ولی اگر با Heater کار میکنیم باید کاملا بشر را از روی آن جدا کنیم و تنها خاموش کردن Heater کافی نیست. با قطع کردن حرارت حمام سرد شده و دمای مایع مورد نظر کاهش می یابد لذا تعداد حباب ها کم می شود تا زمانیکه تمام می شوند. لحظه ای که هیچ حبابی خارج نشود و مایع مورد نظر از لوله مویین شروع به بالا رفتن کند باید دما خوانده شود و ثبت گردد . این دما نقطه جوش ما خواهد بود.

ما این کار را بر اساس تعریف نقطه جوش انجام می دهیم چون ما آنقدر به مجموعه حرارت می دهیم تا مایع به جوش آمده و حباب از آن خارج شود . خارج شدن حباب ها نشان دهنده آن است که فشار بخار مایع از فشار اتمسفر بیشتر است. وقتی حرارت را قطع می کنیم تعداد حباب ها کم می شود تا لحظه ای که دیگر هیچ حبابی خارج نمی شود و این به معنی آن است که فشار بخار مایع کاهش می یابد تا لحظه ای که با فشار اتمسفر برابر می شود بنابراین اگر ما این لحظه را ثبت کنیم همان دمای نقطه جوش خواهد بود.

تقطیر اغلب یکی از بهترین روش های خالص سازی برای مایعات است . در این عمل مایع را به کمک حرارت تبخیر می کنند و بخار مربوط را در ظرف جداگانه ای متراکم می کنند و محصول تقطیر را به دست می آورند.

هنگامی که  ناخالصی غیر فراری به مایع اضافه شود فشار بخار مایع تنزل پیدا می کند. علت این عمل این است که وجود جزء غیر فرار بر تبخیر مولکول های فراری که در سطح مایع بوده تاثیر گذاشته و قابلیت تبخیر مایع (فشار بخار مایع ) کم می شود. بنابراین باید درجه حرارت را بالا برد تا فشار بخار محلول در سطح محلول به فشار اتمسفر برسد. به عبارت دیگر نقطه جوش یک محلول حاوی جسم غیر فرار همواره از نقطه جوش حلال خالص بالا تر بوده و این صعود نقطه جوش با غلظت ماده حل شده متناسب است.

تقطیر دارای انواع گوناگونی می باشد:

۱ . تقطیر ساده :

این روش برای خالص سازی مایعاتی بکار می رود که ناخالصی موجود در آنها غیر فرار باشد.

وجود ناخالصی های غیرفرّار در مایع سبب کاهش فشار بخارآن می شود، زیرا وجود جزء غیر فرار به مقدار زیاد، غلظت جزء اصلی فرّار را پایین می آورد و قابلیت تبخیر مایع کم می شود، اماپس از تقطیر در باقیمانده ی تقطیر باقی می ماند و مایع به صورت خالص تقطیر می شود.

به طورکلی، بخاراتی که در سطح مایع است بیشتر از جسم فرّار تشکیل شده است و کمتر از جسم غیر فرّار است. ( قانون رائولت و دالتون )              

چنانچه مخلوطی از دو یا چند مایع داشته باشیم و دمای جوش آن ها به حد کافی با هم تفاوت داشته باشد، جدا کردن آن ها از طریق تقطیر ساده امکان پذیراست. ابتدا مایعی که نقطه ی جوش کمتری دارد تقطیر می شود و سپس اجزاء دیگر مخلوط، به تناسب افزایش دمای جوششان تقطیر می شوند و بدین ترتیب می توان آن ها را از یک دیگر جدا نمود. می توان گفت اختلاف نقطه ی جوش باید بیش از ٨٠ درجه سانتیگراد باشد.

برای تقطیر ساده، بالن تقطیر، مُبرد، رابط، دماسنج، و بالن دریافت کننده لازم است. نحوه آماده کردن دستگاه مطابق شکل زیر است در تقطیر یک مایع خالص، درجه حرارت دهانه ی خروجی رابط با درجه حرارت مایع جوشان بالن تقطیر، چنانچه بالن زیاده ازحد گرم نشود، یکسان است. چنانچه فقط اندازه گیری دمای جوش، مورد نظر باشد، می توان بدون مُبرد مقدار دمای جوش را تعیین کرد.

۲ . تقطیر جزء به جزء :

اگر مخلوطی از دو یا چند مایع داشته باشیم یعنی اینکه در مخلوط ناخالصی فرار وجود داشته باشد برای جداسازی آنها از تقطیر جزء به جزء استفاده می شود.

ستونهای تقطیر جز به جز انواع متعددی دارند و در تمام آنها یک مسیر عمودی برای انتقال بخار از ظرف تبخیر به مبرد وجود دارد . در یک ستون تقطیر در شرایط ایده آل بین فاز های مایع و بخار در سراسر ستون تعادل برقرار می شود و فاز بخار بالایی تقریبا به طور کامل از جزء فرارتر تشکیل می شود و فاز مایع پایینی نسبت به جزئی که فراریت کمتری دارد غنی تر می شود.می توان با یک ستون طویل ترکیب هایی را که اختلاف کمی در نقطه جوش دارند به طور رضایت بخشی از هم جداسازی نمود.معمولی ترین راه ایجاد تماس لازم بین فازهای بخار و مایع این است که ستون با مقداری ماده بی اثر مانند شیشه یا سرامیک یا تکه های فلزی پر شود که سطح تماس وسیعی را فراهم می کنند. حفظ افت مناسبی از درجه حرارت در ستون شرط بسیار مهمی برای یک تقطیر جز به جز خوب است. در حالت مطلوب درجه حرارت پایین ستون برابر نقطه جوش جز غیر فرار است . این درجه حرارت دائما در طول ستون کم می شود تا در دهانه خروجی به نقطه جوش جز فرار برسد.چنانچه ظرف به شدت گرم شود و بخار با سرعت بسیار زیادی حرکت کند تقریبا تمام ستون بطور یکنواخت گرم می شود و تفکیکی صورت نمی گیرد.

تقطیر در خلاء (تحت فشار کاهش یافته):

اگر یک ترکیب در حلالی حل شده باشد که به گرما حساس بوده و در دمای بالا تجزیه گردد با کاهش فشار , نقطه جوش حلال را کاهش می دهیم تا از تجزیه شدن ترکیب مورد نظر جلوگیری نمائیم.

تقطیر با بخار آب :

همان تقطیر ساده است با این تفاوت که هنگام تقطیر بخار آب را وارد دستگاه تقطیر می کنند. بخار آب باعث می شود که فشار بخار تغییر کند (فشار بخار کاذب ایجاد شود) بخار آب می تواند ترکیباتی که معمولا در آب حل نمی شودرا در خود حل کند مثلا روغن های خوراکی که از آفتابگردان یا سویا گرفته می شوند دارای بو هستند (بعلت ترکیبات آلی موجود در آنها) لذا از سوراخ های ته مخزن بخار آب وارد آن می کنند, حباب های حاوی بخار آب ناخالصی های موجود در روغن را در هنگام عبور از ترکیب حل می کنند و از سطح روغن خارج می شوند.همچنین ترکیبات آلی دیگری که دمای جوش آنها از دمای جوش آب کمتر است توسط بخار آب گرم شده و به بخار تبدیل می شوند و به طرف بالا حرکت می کنند و از سیستم خارج می شوند

شرح آزمایش (تقطیر ساده):

ابتدا بالونی را به یک گیره می بندیم و مخلوطی را که می خواهیم تقطیر (خالص سازی ) داخل بالون می ریزیم و دو عدد سنگ جوش داخل آن می اندازیم. یک سه راهی را که دهانه های آن به مقدار بسیار کمی چرب شده است به دهانه بالون متصل کرده و یک طرف آن را به مبرد (کندانسور) متصل می کنیم و مبرد را به گیره دیگری وصل می نماییم. به دهانه دیگر سه راهی یک ترمومتر متصل کرده یا با درپوش چوب پنبه ای مسدود می نماییم. در صورت استفاده از ترمومتر مخزن آن باید روبروی شاخه جانبی قرار گیرد.لوله پایین  مبرد را با شلنگ به ورودی آب و قسمت بالا را به خروجی آب متصل می کنیم. به طوری که هیچ گونه نشتی آب وجود نداشته باشد. شلنگ مورد استفاده بایستی نرم باشد و هنگام اتصال از فشار آوردن بیش از اندازه به مبرد اجتناب شود چون سبب شکستن آن می گردد. آب سرد باعث تبدیل بخار به مایع (میعان) می گردد شیر آب باید به آهستگی باز شود تا از جدا شدن شلنگ ها از مبرد جلوگیری شود. به هنگام عمل تقطیر نیز جریان بسیار کمی از آب کفایت می کند. برای جمع آوری مایع  تقطیر شده یک ارلن در محل خروجی مبرد قرار می دهیم با حرارت دادن بالون , مایع خالص از دهانه مبرد خارج می گردد که در این لحظه می توان دما را ثبت نمود که همان نقطه جوش است . در تمام مدت تقطیر مایع دما ثابت باقی می ماند. وقتی که حجم محلول موجود در بالن به حدود ۵ میلی لیتر رسید را متوقف می کنیم.

مزیتی که در تعیین نقطه جوش به روش تقطیر وجود دارد این است که اگر ناخالصی غیر فرار در مخلوط وجود داشته باشد تأثیر آنچنانی بر روی نقطه جوش نخواهد داشت . چون بخار ترکیب بالا آمده است و در حالت جوش این بخارات با مایع مورد نظر در حال تعادل می باشند لذا وقتی دمای بخار خوانده می شود همان دمای جوش مایع است

اندازه گیری نقطه ذوب (به روش میکرو)

الف)تعیین نقطه ذوب

نقطه ذوب یکی از ثابت های فیزیکی بسیار مفید می باشد که اطلاعاتی در مورد درجه خلوص و مشخصات ماده در اختیار قرار می دهد و با مقدار بسیار کمی از نمونه و با وسایل ارزان قیمتی قابل اندازه گیری می باشد.

نقطه ذوب دمایی است که در آن جسم جامد یا مایع خود در حال تعادل است و تا زمانی که این تعادل برقرار است دما ثابت می ماند ولی وقتی تمام جامد به مایع تبدیل شد حرارت داده شده باعث بالا رفتن دمای مایع می گردد.نقطه ذوب جسم به عوامل زیر بستگی دارد:

ساختمان ترکیب:

هر قدر ساختمان ترکیب متقارن تر باشد نقطه ذوب آن بیشتر خواهد بود.

ناخالصی:

وجود ناخالصی در ترکیب باعث کاهش نقطه ذوب می شود . یک جسم جامد دارای یک شبکه کریستالی (بلوری) است که این شبکه ها دارای اشکال هندسی معینی می باشد , وجود ناخالصی در ساختمان جسم باعث در هم ریختن شبکه مولکولی و سست شدن آن می گردد. اگر در هنگام حرارت دادن یک ترکیب محدوده دمایی ذوب یعنی دمایی که جسم شروع به ذوب شدن می کند تا دمایی که بطور کامل ذوب می شود کم باشد (مثلا ۸۰ تا ۸۱ درجه سانتی گراد) می توان نتیجه گرفت که جسم ناخالصی نداشته یا ناخالصی آن بسیار کم است اما اگر محدوده ذوب وسیع باشد (مثلا ۸۰ تا ۹۰ درجه سانتی گراد) ناخالصی ترکیب زیاد بوده و نمی توان دمای ذوب دقیقی برای آن مشخص نمود. در این حالت باید ابتدا جسم را خالص نمود و سپس نقطه ذوب آن را تعیین کرد.تغییر فشار باعث تغییر قابل ملاحظه ای در نقطه ذوب نمی گردد زیرا تغییر حالت از جامد به مایع با تغییر حجم قابل ملاحظه ای همراه نیست.

برای تعیین نقطه ذوب بایستی نکات زیر را در نظر بگیریم:

۱_ ابتدا از این که ماده مورد نظر خالص است اطمینان حاصل کنیم.

۲_ اگر ماده از طریق سنتز به دست آمده است باید آن را کاملا خشک کنیم.

ب) رفتار نقطه ذوب

نقطه ذوب یا دامنه ذوب به دو صورت مشخص کننده درجه خلوص یک جسم است.اول این که یک جسم هر قدر خالص تر باشد نقطه ذوب آن بالاتر است.دوم این که هر قدر جسم خالص تر باشد دامنه ذوب آن کوتاهتر است.افزودن مقدار قابل توجهی از یک ناخالصی به یک ماده خالص معمولا سبب کاهش نقطه ذوب بر حسب میزان ناخالصی می شود. دلیلش این است که نقطه انجماد یک ماده وقتی که یک جسم خارجی به آن اضافه شود پایین می آید.نقطه انجماد همان نقطه ذوب ( جامد به مایع ) است با این تفاوت که عمل در جهت عکس انجام می شود (مایع به جامد) .

در مخلوط هایی که شامل مقادیر کم از ناخالصی هستند( کمتر از ۱۵ درصد ) هستند دامنه نقطه ذوب اغلب نشانه میز ان خلوص است.ماده ای که ذوب آن در دامنه کوچکی انجام می شود به طور عادی باید خالص باشد ولی مخلوط ها اغلب در نقطه مینیمم نقطه ذوب – ترکیب درصد,تشکیل اوتکتیک یا دون گداز می دهند که آن هم به طور نا گهانی ذوب می شود. از آنجا که همه مخلوط های دوتایی تشکیل دون گداز نمی دهند در این مورد فرض می شود که هر مخلوط دوتایی رفتاری مشابه آنچه در بالا گفته شد دارد. باید دقت کرد بعضی ترکیبات بیش از یک دون گداز تشکیل می دهند . علیرغم این حالت های مختلف نقطه ذوب و دامنه آن هر دو شاخص مفیدی برای خلوص اند و تقریبا به راحتی تعیین می شوند.

شرح آزمایش

ابتدا یک جسم را در هاون ریخته و آن را کاملا ساییده و به صورت پودر نرم در می آوریم.سپس یک لوله مویینه برمی داریم و یک سر آن ( معمولا سر قرمز رنگ ) را داخل شعله به طور یکنواخت حرارت می دهیم تا بسته شود.

نکته: هنگام بستن سر لوله مویینه آنرا به طور مرتب در شعله چرخانده تا در حرارت خم نشود.

هنگامی که از بستن سر لوله مویینه مطمئن شدیم آن را به طور عمودی چندین بار وارد نمونه جامد کرده تا حدود ۴ تا ۵ میلی متر از سر لوله پر شود.

نمونه مورد نظر را بایستی به ته لوله مویینه منتقل کنیم که برای این کار از لوله بلندی که دو طرف آن باز است استفاده می کنیم. لوله مویینه را از بالای لوله که روی زمین قرار گرفته چندین بار به طرف پایین رها می کنیم تا نمونه به  ته لوله مویینه انتقال یابد.

لوله مویینه را توسط چسب یا کش یا نخ به یک دماسنج متصل می کنیم به طوری که مخزن دما سنج و نمونه در مجاورت هم قرار گیرند.

به نمونه باید حرارت یکنواخت غیر مستقیم داده شود تا به تدریج ذوب گردد. برای این کار از یک حمام ( یک بشر یا لوله تیل ) استفاده می شود که از منبع حرارتی مستقیم و یک ظرف حاوی مایع که نقش رساندن حرارت غیر مستقیم را دارد استفاده می شود اگر حلال یا مایعی که در بشر ریخته می شود آب باشد به آن حمام آب گفته می شود که تا دمای ۱۰۰ درجه سانتی گراد می توان از آن استفاده کرد . اگر دمای ذوب جسم از ۱۰۰ درجه سانتی گراد بیشتر باشد دیگر نمی توان از آب استفاده کرد و به جای آن از پارافین یا روغن سیلیکون استفاده می شود که به آن حمام پارافین ( روغن ) گفته می شود. بایستی دقت کرد که هنگام استفاده از حمام روغن به هیچ عنوان آب داخل حمام راه نیابد چون در این صورت مایع داخل حمام در مواقع حرارت دادن به بیرون پاشیده می شود.

وقتی این مجموعه آماده شد آن را توسط یک گیره در داخل مایع حمام قرار می دهیم به طوری که به ته ظرف و کناره های آن تماس پیدا نکند و سر لوله مویینه خارج از مایع باشد.سپس شعله را روشن نموده و دما را به تدریج بالا می بریم وقتی نمونه شروع به ذوب شدن کرد دما را یاد داشت نموده و نیز وقتی تمامی نمونه ذوب شد دما را یادداشت می کنیم.

بهتر است دو لوله مویینه از نمونه جامد تهیه کنیم و با نمونه اول نقطه ذوب تقریبی را بدست آورده و سپس با نمونه دوم نقطه دوم را بدست آوریم.

تبلور مجدد

تبلور مجدد یکی از بهترین روش های خالص سازی برای خالص کردن یک جامد است.در این روش اختلاف در حلالیت سبب جدا شدن اجسام از یک دیگر و یا سبب جدا شدن ناخالصی از یک جسم میشود.در تبلور مجدد مولکول ها به تدریج از محلول جدا شده و در ردیف های منظمی به یکدیگر متصل می گردند که به عنوان شبکه شناخته می شوند. در این روش ساختمان بلورین جسم جامد را با انحلال در حلال مناسب بطور کامل از بین می برند و سپس اجازه می دهند تا بلورهای جسم به صورت یک شبکه بلوری مجددا تشکیل شوند.نا خالصی ها معمولا در محلول باقی می مانند.

تبلور مجدد شامل چندین مرحله می باشد:

۱)انتخاب حلال مناسب

۲)انحلال جسم مورد تخلیص در نقطه جوش یا نزدیک آن

۳)صاف کردن محلول داغ برای جدا نمودن ناخالصی های نامحلول

۴)تبلور از محلولی که در حال سرد شدن است

۵)جدا کردن بلورها از محلولی که در آن شناور هستند

۶)شستشوی بلورها برای خارج کردن محلولی که به آنها آغشته است

۷)خشک کردن بلورها

حلال مورد نیاز برای تبلور مجدد باید دارای چندین خصوصیت باشد:

۱)مهمترین ویژگی حلال این است که جسم جامد مورد نظر را در دمای آزمایشگاه در خود حل نکند و در نقطه جوش در خود حل کند

۲)در دمای بالا ناخالصی را در خود حل نکند ا در دمای پایین در خود حل کند

۳)نقطه جوش خیلی پایینی نداشته باشد

۴)بهتر است نقطه جوش حلال کمتر از نقطه ذوب جسم باشد

۵)حلال یا جسم مورد نظر واکنش شیمیایی ندهد

۶)حلال از درجه سمی بودن پایینی برخوردار بوده و از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه باشد.مثلا از آب,الکل و کلروفرم که همگی شرایط لازم برای تبلور را دارند استفاده کنند

اگر نیاز به انتخاب حلال مناسب برای تبلور مجدد داریم به روش زیر عمل می کنیم:

ابتدا چند لوله آزمایش را بر می داریم و مقداری (حدود چند بلور شکر ) از جسم جامد را درون آن می ریزیم.سپس یک میلی لیتر از حلال هایی را که در اختیار داریم در هر کدام از لوله ها می ریزیم و آنها را شدیدا تکان می دهیم آنگاه می بینیم که آیا جسم در حلال حل شده است یا خیر؟ در مرحله بعد لوله ها را تا رسیدن به نقطه جوش حرارت می دهیم و باز نگاه می کنیم که آیا جسم در حلال حل شده است یا خیر؟ و نتایج را ثبت می کنیم.ما دنبال حلالی می گردیم که در دمای آزمایشگاه جسم را در خود حل نکند و در دمای جوش بتواند جسم را در خود حل کند.معمولا از آب به عنوان یک حلال مناسب استفاده می کنند.در صورتی که آب به عنوان حلال مناسب برای تبلور مجدد باشد می توان عمل انحلال را در یک بشر و در فضای باز انجام داد در غیر این صورت برای اجتناب از استنشاق گازهای سمی عمل انحلال باید در یک بالن و یا با استفاده از یک مبرد و به صورت رفلاکس انجام گیرد.

شرح آزمایش:

یک بشر برداشته و حدود یک گرم استانیلید ناخالص را درون آن می ریزیم و به آن حدود ۲۰ میلی لیتر آب اضافه میکنیم و حرارت ککیدهیم تا به جوش آید.در صورتی که جسم به صورت کامل حل نشد هر بار به آن ۱۰ میلی لیتر آب اضافه نموده ومجددا حرارت می دهیم تا به جوش آید.مدت زمان جوشیدن نبایستی طولانی شود چون حلال اضافه شده تبخیر می گردد.افزایش حلال را تا زمانی که تمام جسم در دمای جوش حل شود ادامه می دهیم البته پس از هر بار افزودن حلال اگر اجسامی که به نظر می آید ناخالص باشند (موادی پرز مانند ) در دمای جوش حل نشدند حدود ۱۰ میلی لیتر حلال اضافه تر می ریزیم و آن را به صورت داغ روی یک کاغذ صافی معمولی صاف می کنیم در این مرحله نبایستی صاف کردن با استفاده از مکش انجام گیرد چون جریان هوا باعث سرد شدن حلال گردیده و کریستالها نا به هنگام تشکیل میگردند.افزایش حلال اضافه به منظور جلوگیری از تبلور نا به هنگام در این مرحله می باشد.بهتر است در این مرحله در حین صاف کردن بشر را مرتبا به طور ملایم حرارت دهیم . افزایش حلال خیلی بیش از مقدار مورد نیاز ممکن است که مانع تشکیل رسوب گردد.

محلول (صاف شده ) را در کناری قرار داده تا به مرور زمان سرد شده و بلور های جسم تشکیل گردند.هنگام سرد شدن محلول نبایستی آن را به هم زد چون باعث می شود که بلورهای ریزی به دست آید .پس از تشکیل کامل بلورها این مجموعه را روی کاغذ صافی معمولی یا روی قیف بوخنر صاف کرده تا جسم بر روی کاغذ صافی باقی بماند.ناخالصی هایی که در دمای بالا نا محلول هستند را با صاف کردن محلول های داغ و ناخالصی هایی که در دمای پایین محلول هستند را از طریق صاف کردن محلول سرد جداسازی می نماییم.

پس از صاف کردن بلورها معمولا می توان مقدار دیگری بلور به دست آورد . برای این کار میتوان محلول زیر صافی را در حمام آب یخ قرار داد یا ابتدا کمی آن را حرارت داده تا مقداری از حلال آن خارج شده و تغلیظ شود و سپس اجازه دهیم تا متبلور شود . بلورهایی که در این مرحله به دست می آید به اندازه مرحله اول خالص نیستند.

به منظور شستن بلورها می توان مقداری از حلال سرد ( در اینجا آب ) را روی کریستالهای جسم ریخته و اجازه داد تا حلال شستشو از بلورها خارج شود.

در صورت استفاده از خرطوم آبی می توان برای خشک کردن سریع تر بلورها چند دقیقه هوا را از درون بلورهای موجود در قیف عبور داد و سپس آنها را روی شیشه ساعت قرار داده و برای چند ساعت در هوا قرار داد. در صورت لزوم می توان از آون برای خشک کردن بلورها استفاده نمود و یا با گذاشتن این بلورها در دسیکاتور خلا سرعت خشک کردن آنها را تسریع نمود