Перекись водорода, кровь и синее свечение
Я никогда не был большим любителем блюд из печени, но мне нравится использовать ее, как наглядное пособие. Капните немного перекиси водорода на кусочек печени и посмотрите, какая появится пена! Отчего это происходит? Пена возникает в случаях, когда пузырьки газа оказываются зажатыми в жидкости или твердых телах. В данном же случае в реакции разложения перекиси водорода на кислород и воду происходит взаимодействие перекиси и каталазы, фермента, находящегося в клетках печени. Ферменты – это особые белковые молекулы, ускоряющие химические реакции. Но зачем печени фермент, расщепляющий перекись водорода? Фермент этот, действительно, нужен, потому что перекись водорода образуется в процессе метаболизма и может наделать в организме немало бед. Перекись может расщепляться с образованием гидроксильных радикалов, которые, в свою очередь, могут атаковать важные вещества – такие, как белки или ДНК. Для того чтобы защититься, организм продуцирует каталазу, которая расщепляет перекись до того, как она успевает образовать гидроксильные радикалы. На самом деле, образование перекиси, это тоже защитная реакция, в ходе которой организм пытается защититься от еще более опасного соединения – супероксида.
Кислород – обоюдоострое оружие. Мы не можем без него жить, но, с другой стороны, он ускоряет нашу смерть, играя решающую роль в процессах старения. Происходит вот что. Электроны – это клей, который удерживает атомы в молекулах, а все переходы электронов от молекул к молекулам происходят в ходе многочисленных химических реакций, которые непрерывно происходят в живом организме. Иногда, в таких реакциях происходит перенос электрона на атом кислорода, превращая его в чрезвычайно активный ион супероксида, и этот супероксид атакует многие молекулы и буквально разрывает их на части. Но в нашем организме есть защита от этих процессов – фермент, называемый супероксиддисмутазой, который избавляет нас от супероксида, превращая его в перекись водорода, которая хоть и вредна, но не может в этом отношении сравниться с супероксидом. Тем не менее, перекись водорода чревата для организма немалым риском, и здесь в игру вступает каталаза. Она расщепляет перекись водорода на кислород и воду. Поэтому перекись водорода пенится, когда ее выливают на срез печени.
Если вы когда-нибудь применяли перекись водорода для дезинфекции раны, то тоже замечали образование пузырьков, потому что и кровь может расщеплять перекись водорода на кислород и воду. Катализатором в этом случае является не каталаза, а гем, та часть гемоглобина, которая отвечает за транспорт кислорода в эритроцитах. Швейцарский химик Кристиан Фридрих Шонбейн, известный изобретением пироксилина (нитроклетчатки), после того, как вытер передником своей жены стол, залитый азотной и серной кислотой, первым заметил, что перекись водорода пузырится при контакте с кровью. Шонбейн резонно рассудил, что если неизвестное пятно обработать перекисью водорода, и при этом начнут образовываться пузырьки, то, значит, в пятне содержится гемоглобин, а, следовательно, кровь. С 1863 года обработка пятен перекисью водорода стала первым предварительным тестом на кровь. Однако перекись водорода разлагается и самостоятельно, хотя и медленно, и поэтому анализ затрудняется дополнительным образованием пузырьков, не связанным с присутствием крови.
Метод обнаружения крови был значительно улучшен с внедрением в практику теста Кастла-Мейера, когда реакционная смесь меняет окраску в присутствии гемоглобина. Реакция основана на свойствах фенолфталеина, который современным студентам известен как кислотный индикатор. В кислоте раствор фенолфталеина бесцветен, но в щелочной среде становится темно-розовым. В нашем случае важно, что под действием цинка фенолфталеин восстанавливается в бесцветный фенолфталин, который наряду с щелочью присутствует в реакционной смеси.
По ходу пробы на пятно капают спирт, в котором растворяется гемоглобин, если он присутствует в пробе, а затем пятно протирают шариком, пропитанным реагентом Кастла-Мейера. После этого на шарик капают перекись водорода. Если в пробе присутствует гемоглобин, перекись расщепляется на кислород и воду. Кислород окисляет фенолфталин в фенолфталеин. Поскольку раствор имеет щелочную реакцию, фенолфталеин розовеет, что указывает на присутствие крови. Тест очень чувствителен, но не специфичен в отношении человеческой крови. Кровь животных тоже дает положительную реакцию, так же, как и некоторые ионы металлов, обладающих свойствами окислителей.
Реакция перекиси водорода с гемоглобином лежит в основе «люминольного» теста, которым пользуются при осмотре места преступления для обнаружения даже не видимых глазом следов крови. Подозрительную область опрыскивают раствором люминола и перекисью водорода. В присутствии крови перекись взаимодействует с гемоглобином, выделяет кислород, который реагирует с люминолом с возникновением синего свечения. Эта реакция была открыта в 1928 году немецким химиком Альбрехтом, а в криминалистике ее впервые применил в 1937 году Вальтер Шпехт.
Даже высохшая и разложившаяся кровь дает положительную реакцию с синим свечением при воздействии люминола. Свечение продолжается в течение около тридцати секунд и может быть сфотографировано, но для обнаружения реакцию надо проводить в полностью затемненном помещении. Реакция настолько чувствительна, что с ее помощью можно обнаружить следы крови даже на выстиранных вещах. В одном случае был получен положительный результат люминолового теста на обоих коленях джинсов после того, как они были выстираны.
Ни тест Кастла-Мейера, ни реакция с люминолом не могут дать сведения о принадлежности крови. Для идентификации принадлежности из крови экстрагируют ДНК и выполняют соответствующий анализ. Например, в случае с джинсами было показано, что кровь на коленях не могла принадлежать владельцу джинсов.
У теста с люминолом тоже есть недостатки. Хемолюминесценция может появиться в присутствии таких веществ, как медьсодержащие соединения и отбеливающие средства. Если бы джинсы были выстираны в детергенте с отбеливателем, то выявить на них кровь было бы невозможно. Преступники, знающие эту особенность люминоловой реакции, обрабатывают место преступления хлоркой или иными отбеливателями. В результате вся поверхность дает ровное синее свечение, которое надежно маскирует все возможные пятна крови. Если же вы хотите полюбоваться по-настоящему красивым синим свечением, то опрыскайте срез печени раствором для проведения люминолового теста. Только не ешьте после этого печень.
