ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ НА ТЕМУ: «ОБРАЗОВАНИЕ АММИАКА В ОРГАНИЗМЕ»

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ НА ТЕМУ:  «ОБРАЗОВАНИЕ АММИАКА В ОРГАНИЗМЕ» Стоит обсудить вопрос:  откуда  на коже  человека  аммиак, точнее  ионы аммония,   поскольку,   если   принять,   что   рН   кожи   5,5   (как   это   сообщают рекламные   клипы   на   телевидении),   преимущественной   формой   будет протонированная форма аммиака. Итак, откуда ионы аммония на коже человека? Можно сделать следующие предположения.   Во­первых,   возможно,   имеет   место   транспорт   аммиака   из кровеносной   системы   через   капиллярную   сеть   кожных   покровов.   Это предположение   весьма   маловероятно,   поскольку   нормальный   уровень аммиака в крови ничтожно мал (менее 0,1 мг на 1 л), другими словами, весь объем крови  человека  содержит  менее 0,5 мг  аммиака.  А вот  содержание аммиака в человеческом поте составляет свыше 100 мг на литр, т. е. в 1000 раз выше. Ясно, что при таком градиенте концентрации пассивная диффузия аммиака из крови абсолютно невозможна. Очевидно,   что   образование   аммиака   происходит   непосредственно   в кожных   покровах,   главным   образом   в   результате   жизнедеятельности микроорганизмов,   колонизирующих   поверхность   кожи   человека.   Здесь уместно привести некоторые любопытные цифры. Общее количество клеток в организме   человека   около   10   триллионов,   а   количество   бактериальных клеток, населяющих тело человека, – на порядок больше, т. е. 100 триллионов. С точки  зрения  микроба,  человек –  это  не  царь  природы,  а  просто  место обитания, биотоп. Конечно, наиболее высокая концентрация микробных тел в толстом кишечнике, однако немало их и на поверхности кожи. По данным российского ученого Б. А. Шендерова, содержание микроорганизмов на 1 см2 поверхности кожи колеблется от 10 000 до 1 млн. Разнообразен и ассортимент микробов   кожи,   это   преимущественно   анаэробные   виды,   например, пропионобактерии, разного вида микрококки и стафилококки. Очевидно, что разные участки тела содержат разный набор микроорганизмов. Более всего микробов живут в сальных железах, в расширениях волосяных фолликулов. Излюбленной  локализацией  Staphylococcus epidermidis  является   волосистая часть головы. В целом можно принять, что поверхность кожи покрыта тонкой липополисахаридной   биопленкой,   в   состав   которой   входит   большое количество   микроколоний   представителей   нормальной   микрофлоры.   Эта биопленка,   как   перчатка,   покрывает   кожу   и   слизистые   оболочки   и предотвращает   проникновение   внутрь   организма   чужеродных   микробов   из воды, пищи, воздуха. Для каждого человека существует свой индивидуальный набор микроорганизмов на коже. В результате их деятельности выделяется целый ряд летучих метаболитов, таких как пропионовая и уксусная кислоты, некоторые   амины   и   т.   п.,   которые   ответственны   за   характерный индивидуальный   запах   человека.   Именно   за   счет   этого   берут   след преступника служебные собаки. Интересно, что нос  собаки чувствует в 100 млрд раз меньшую концентрацию масляной кислоты, чем человеческий нос. А именно масляная кислота входит в состав пота наряду с другими жирными кислотами, а также молочной кислотой (см. опыт). Однако вернемся к процессам образования аммиака на коже. Известно, что многие «кожные» микробы содержат специальный фермент уреазу, которая гидролизует мочевину. Последняя, как показано в опыте, содержится на коже в   приличном   количестве.   В   результате   этой   ферментативной   реакции выделяется аммиак. Кроме того, микробы используют в качестве питательного субстрата белки эпидермиса,   поверхностного   слоя   кожи.   Эти   белки   (кератины,   коллагены, эластины)   под   действием   микробных   ферментов   распадаются   на аминокислоты, последние же отщепляют аммиак по  одному из следующих механизмов:         Все   белковые   аминокислоты   в   больших   или   меньших   количествах действительно находятся на коже, что показано в опытах. Надо добавить, что источником   «кожного»   аммиака   могут   быть   не   только   мочевина   и аминокислоты, но и продукты распада некоторых азотсодержащих липидов и нуклеиновых кислот. Источником аммиака в организме и на коже могут быть также два амида аминокислот: аспарагин и глютамин, особенно последний, теряющий аммиак в результате следующей реакции: Глутамин     глутаминовая кислота + NH3 В   порядке   эксперимента   можно   попробовать   обнаружить   аммиак   в выдыхаемом   воздухе.   Для   этого   надо   выдыхать   воздух   через   стеклянную трубочку   в   небольшой   объем   дистиллированной   воды   и   потом   с   этим образцом выполнить нижеописанную индофеноль­ную реакцию. Есть данные, что у больных гастритом в выдыхаемом воздухе повышено содержание аммиака, и это связано с гидролизом мочевины в желудке под действием патогенных геликобактерий. Выпускается даже специальный тест­ набор   для   диагностики   присутствия   геликобактерий   в   желудке, использующий реакцию выделения аммиака. О п ы т: ОБНАРУЖЕНИЕ АММИАКА В КОЖНЫХ СМЫВАХ К   1–2   мл   смыва   добавить   0,1–0,2   мл   5   %­ного   раствора   фенола   с добавлением   25   мг   нитропруссида   натрия   (катализатор   реакции)   и   0,5   мл щелочного   раствора   гипохлорита   натрия;   перемешать   и   поставить   на   2–3 минуты в теплую водяную баню. Развивается окрашивание от голубого до темно­синего   в   зависимости   от   содержания   аммиака   в   пробе.   Это   так называемая   индофенольная   (фенол­гипохлоритная)   реакция,   открытая   в середине   ХIХ   века   знаменитым   французским   химиком   Бертло.   Однако практическое   использование   данной   реакции   относится   к   50­м   годам ХХ столетия, когда были разработаны десятки, если не сотни, модификаций индофенольной реакции для определения аммиака и солей аммония. Удачным оказалось   введение   нитропруссида   натрия,   который   повышает чувствительность   метода   и   ускоряет   цветную   реакцию.   Приготовление реактивов нуждается в некоторых пояснениях. Фенол для первого реактива должен быть белым, без признаков окисления. Для приготовления раствора удобно растопить фенол, опустив склянку с фенолом в теплую воду (больше 43оС), и добавить 5 мл жидкого фенола к 95 мл свежей дистиллированной воды,   сюда   же   добавить   25   мг   нитропруссида.   При   хранении   в   темной закупоренной   склянке   раствор   неограниченно   стабилен.   Вместо   фенола предлагалось   использование   тимола,   а   также   салициловой   кислоты   или салицилата натрия. Последний реактив кажется очень привлекательным, так как не имеет неприятного запаха фенола. Заметим, однако, что доступные нам препараты салициловой кислоты сами давали индофенольную реакцию (по­ видимому,   они   загрязнены   солями   аммония).   Оказалось,   что   лучше   всего реакция удается все­таки с фенолом. Что   касается   реактива   гипохлорита   натрия,   то   его   проще   всего приготовить разведением препарата «Белизна» или «Тексанит» в следующем соотношении:   5   мл   «Белизны»   +   95   мл   2 %­ного   раствора   едкого   натра. Можно   использовать   имеющиеся   в   продаже   таблетки   «Жавел­солид»: растворить таблетку в 100 мл дистиллированной воды. Это будет базовый раствор с характерным запахом хлора. Его хранить в склянке с притертой пробкой. Рабочий раствор приготовить разведением базового раствора в 10 раз в 2–4 %­ном растворе гидроксида натрия. Качество   реактивов   следует   предварительно   проверить   на   1­молярном растворе   хлорида   или   сульфата   аммония.   Если   реактивы   приготовлены правильно, с пробой аммонийной соли будет интенсивно синее окрашивание. Индофенольная   реакция   Бертло   довольно   чувствительна,   и   даже   с образцами   дистиллированной   воды   возникает   бледно­голубое   окрашивание. Поэтому лучше всего выполнить этот опыт с тремя пробирками: смыв с кожи, раствор   хлорида   аммония   (стандарт),   дистиллированная   вода.   Сравниваем интенсивность синей окраски. В современной аналитической химии для открытия аммиака чаще  используется реактив Несслера, представляющий собой щелочной раствор  комплексной ртутной соли. Однако реакция Несслера несколько менее  чувствительна, чем реакция Бертло. Кроме того, продукт реакции Несслера  имеет коллоидную природу и склонен к коагуляции (помутнение проб),  особенно при работе с биологическими жидкостями.