أسلوب قياس ألوان لقياس محتوى الحديد في النباتات

الحديد (Fe) هو المغذيات هامة في جميع الكائنات الحية. في النباتات، هو المغذيات الدقيقة أساسية¹ بسبب تورطها في العمليات الأساسية، مثل التنفس والتمثيل الضوئي والكلوروفيل الحيوي. ارتفاع تراكم أيونات الحديد مجاناً مضر لزرع الخلايا بسبب ردود الفعل التي أدت إلى الإفراج عن الجذور الحرة التي تسبب الأكسدة. للحفاظ على التوازن الحديد داخل الخلية النباتية، المخزنة في vacuoles الأيونات والمحتبس داخل فيريتينس والبروتين أقفاص المعنيين مباشرة بالحديد التوازن² وبنية التخزين الرئيسي للحديد في جميع الكائنات الحية. في الوقت نفسه، يؤثر فقر الدم بعوز الحديد على نسبة كبيرة من السكان، أدى إلى تزايد حاجة إلى مصنع الحديد بيوفورتيفيكيشن. نظراً للخصائص الفريدة لمصنع فيريتين، يقدم إثراء الأغذية بالحديد فيريتين استراتيجية واعدة لمكافحة هذه المشكلة من سوء التغذية³.

أيونات الحديد أساسا وجدت في أكسدة دولتين، هما الحديدية (Fe ديفالينت^{2 +} أو الحديد (II)) والحديديك (Fe تمكنت^{3 +} أو الحديد (III)) أشكال. وتوجد عدة أشكال أخرى من الحديد، مثل كتل الحديد⁴، أيضا في الخلايا. يتم تخزين الحديد كأكسيد الحديد داخل الخلية ومن الطبيعي أشكال هيماتيتيس (Fe₂س₃) وفيريهيدريتيس ((Fe^{3 +})₂س₃•0.5 ح₂س) تحت الظروف الفسيولوجية⁵. وقد هيدروكسيدات شكلت في ردود الفعل هذه، لا سيما النموذج الحديديك، الذوبان منخفضة جداً. الاحتفاظ بالحديد وبالتالي تتأثر درجة حموضة الحل، وهو إلى حد كبير في حالة صلبة الأس الهيدروجيني 5⁶أعلاه.

نظراً لضعف القابلية للذوبان وتفاعلية عالية من الحديد، يجب أن يكون نقلها بين الأنسجة النباتية والأجهزة المرتبطة بها مع جزيئات شيلاتينغ مناسبة. وعلاوة على ذلك، يجب أن تسيطر الدول الأكسدة بين الأشكال الحديدية والحديديك¹ . ضمن أوراق، وجدت في خلايا التمثيل الضوئي، نظراً لدورها الأساسي في نظام نقل الإلكترون، في التركيب الحيوي سيتوتشروميس، والكلوروفيل وغيرها جزيئات الهيم، حوالي 80% الحديد وفي تشكيل الحديد-S⁷مجموعات. وفي حالة الحديد الزائد داخل الخلية، الفائض هو ذوبانها في المنقبضة حيث يتم تخزين المعدن في جزيئات فيريتين⁸.

ويمكن قياس الحديد في الأنسجة النباتية من عدة طرق، بما في ذلك لهب الامتصاص الذري الطيفي⁹ (FAAS) أو فحوصات قياس الألوان¹⁰، السابقة ويجري الآن أكثر دقة من هذا الأخير. FAAS هو تقنية دقيقة للغاية التي تمكن واحد لتحديد تكوين عنصري من عينة على أساس الانبعاثات الكهرومغناطيسية للعناصر الفردية. تحويل FAAS الأيونات المعدنية إلى الدول الذري باللهب-تدفئة العينة، مما يؤدي إلى الإثارة أيون وانبعاث موجه محددة عندما يعود أيون معين إلى حالة الأرض. الانبعاثات من الأيونات مختلفة مفصولة مونوتشروماتور والكشف عنها بواسطة استشعار امتصاص¹¹. وهكذا يقدم FAAS لقياس تركيزات الحديد مباشرة. ومع ذلك، من تتوفر تقنيات أخرى لتصور الحديد في الأنسجة البيولوجية. مطيافية الكتلة البلازما إلى جانب الحث (برنامج المقارنات الدولية-MS)¹² تقنية دقيقة جداً لقياس الحديد وغيرها من العناصر النزرة ولكن بسبب نقص المعدات، سواء بالنسبة FAAS، وبرنامج المقارنات الدولية–مرض التصلب العصبي المتعدد، مشكلة مشتركة. من ناحية أخرى، قياس الحديد ب قياس الألوان ثيوسيانات¹³ يفتقر إلى الدقة وفشل للكشف عن الاختلافات الصغيرة بين العينات. الأزرق البروسي تلطيخ^،14،،من¹⁵¹⁶¹⁷ أسلوب غير مباشرة استناداً إلى رد فعل فيروسيانيد البوتاسيوم الحديديك (ك₄Fe(CN)₆) مع الكاتيونات Fe، إنتاج لون أزرق قوي، وهو يستخدم للكشف عن نوعية الحديد في أقسام النسيجي للأنسجة الحيوانية والنباتية.

الحديد المعدني (صفر-بالينت) أمر نادر الحدوث في القشرة الأرضية. شكل أيونى غير الرصاصية المهيمنة من الحديد في البيئة معظمها تمليه كمية الأوكسجين في المناطق المحيطة بها، مع الحديد الحديدية يجري نسبيا أكثر وفرة في البيئات وصول والحديديك الحديد غلبة في مواقع الهوائية. وهذا الشكل الأخير أيضا المهيمنة في البيئات الحمضية جداً، على الرغم من أن العوامل المسببة لأكسدة الحديد الحديدية غالباً ما تختلف في محيط الحمضية ووصول¹⁸. عندما يتم سولوبيليزيد الحديد في 4% HCl (pH 0) في بيئة هوائية، يوجد الجزء الأكبر من الحديد المخفف كما تشكل الحديديك (Fe^{3 +})^19،20.

ردود الفعل بين أيونات الحديد وك₄Fe(CN)₆ على ما يلي:

Fe^{3 +}: فيكل₃ +₄ك Fe(CN)₆ = KFe(III)Fe(II)(CN)₆¯ + 3KCl

Fe^{2 +}: 4 فيكل₂ + 2 ك₄Fe(CN)₆ =₄(Fe(CN)₆) Fe₂ + 8 بوكل

في هذه الدراسة، سألنا عما إذا كان تلطيخ الأزرق البروسي يمكن أن تكون مفيدة لقياس مستويات الحديد في الحل.

في البداية، يمكننا التحقق من العلاقة بين تركيز الحديد في محلول مائي وتلطيخ الأزرق البروسي. وتم قياس تركيز الحديد (فيكل₂، فيكل₃ أو 1:1 مزيج من الاثنين) في المحاليل كل من التحليل الطيفي الذري وامتصاص (OD) بعد إضافة الأزرق البروسية. ويبين الشكل 1 منحنيات الانحدار الخطي للقياسات التي تم الحصول عليها بكل طريقة. خلصنا إلى أنه يمكن استخدام الأسلوب الأزرق البروسي للتحليل الكمي لتركيز الحديد في الحل.

الشكل 1: قياس التراجع الخطي بين تركيز الحديد FAAS وامتصاص الضوء (OD، 715 nm) التي تم الحصول عليها بواسطة الأسلوب الأزرق البروسي. وتمثل المربعات الأزرق والخط Fe^{2 +} الحل وتمثل المربعات الحمراء وخط الحديد^{3 +} الحل والمربعات السوداء وخط تمثل خليط 1:1 بين Fe^{2 +} و Fe^{3 +}. تم الحصول على انحدارات التالية: [Fe^{2 +}] = OD x 3 + 123، r = 0.996، ص² = 0.989؛ [Fe^{3 +}] = 1 + 292 OD x, r = 0.999، ص² = 0.997؛ و [Fe^{2 + 3 +}] = 11 + 146 OD x, r = 0.983، ص² = 0.956. Fe^{2 +} المانحين فيكل₂ والحديد^{3 +} المانحين فيكل₃. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

التكيف مع أسلوب الأزرق البروسي اللونية لتحليل كمية الحديد في الأنسجة النباتية، محتوى الحديد من رماد نبات التبغ تم قياسه بواسطة لهب الامتصاص الذري الطيفي وتلطيخ الأزرق البروسي. وكان هناك علاقة جيدة بين النتائج من قبل اثنين من التقنيات.