«проблемы и перспективы применения информационных технологий в биохимии» (стр. 2 из 5)
3. широкий выбор специализированных программных пакетов (расчет цветности, обработка кинетических данных, количественный расчет состава многокомпонентных смесей и т. п.) позволяет исследователю сконцентрироваться на выполнении эксперимента, не отвлекаясь на второстепенные задачи;
4. все управление находится в одном окне, что облегчает поиск необходимой команды. Разделение ПО на модули для каждой задачи (например сканирование, кинетика и т.п.) снижает уровень сложности каждого отдельного приложения;
5. ПО Cary Win UV даёт возможность быстрого доступа к встроенным графическим операциям: изменение масштаба, добавление текста, выделение и добавление графиков и картинок и т.п.
Для Cary-50 имеются три специализированных программных пакета:
Аналитический (Cary WinUV Analysis Pack Software);
Биологический (Cary WinUV Bio Pack Software);
Фармацевтический (Cary WinUV Pharma Pack Software);
Каждый пакет программ характеризуется определённым набором приложений (табл. 1). Так, полный набор имеющихся приложений представлен в биологическом программном пакете Bio Pack Software. В аналитическом пакете Analysis Pack Software отсутствуют приложения Enzyme Kinetics и DNA / RNA, а в фармацевтический пакет Pharma Pack Software не включено приложение GLP Administration.
Таблица 1 – Типы приложений в программном обеспечении Cary Win UV
| Приложение | Краткое описание |
| ADL Shell | Язык ADL и шаблоны для написания ADL-программ |
| Advanced Reads | Позволяет настраивать методы и делать кратную выборку за одно сканирование |
| Align | Утилиты для поверки ламп и аксессуаров |
| Concentration | Количественные измерения концентраций |
| Color | Для измерения и вычисления цвета образцов |
| Dissolution | Для мониторинга растворения таблеток, (до двух ванн) |
| Enzyme Kinetics | Ферментативная кинетика |
| GLP Administration | Контроль доступа и работы пользователей |
| Kinetics | Для динамических одно- или многокюветных измерений |
| DNA / RNA | Для сбора данных и вычислений количества, типа и чистоты образцов нуклеиновых кислот |
| Scan | Для сканирования по длине волны |
| Scanning Kinetics | Построение кривых поглощения в зависимости от времени |
| Simple Reads | Измерение поглощения при заданной (одной) длине волны |
| System Information | Занесение корпоративных данных и индивидуальных данных прибора |
| Thermal | Температурные одно и многокюветные измерения, такие как плавление ДНК |
| Validate | Тестирование прибора. Позволяет быть уверенным, что прибор работает правильно и соответствует фармакопейным требованиям. |
1.2.1 Характеристика некоторых приложений из пакета программ Bio Pack Software
Работа спектрофотометра Cary 50, используемого на кафедре биохимии биологического факультета БГУ, осуществляется с помощью пакета программ Cary Win UV Bio Pack Software, который, как уже отмечалось, снабжён полным набором приложений. Ниже представлено подробное описание возможностей некоторых из имеющихся в пакете приложений.
Данная программа предназначена для простейшего аналитического приёма: измерения поглощения при заданной (одной) длине волны (рисунок 1).
Рисунок 1 - Таблица значений оптической плотности, измеренных с помощью приложения Simple Reads
С помощью данного приложения исследователь получает значения ОП анализируемых растворов при определённых длинах волн, которые затем по основному закону светопоглощения используются для вычисления концентраций этих растворов
С помощью приложения Concentration производятся количественные измерения концентраций. Многокомпонентный анализ позволяет выполнять количественный анализ с многостандартной калибровочной кривой. С помощью спектрофотометра Cary 50 и соответствующих аксессуаров этот пакет позволяет использовать до 30 стандартов. Это даёт возможность легко выбрать необходимую точность результатов, а встроенные поправки на массу и объём позволяют получить конечный результат без длительных расчетов.
Данная программа предназначена для исследования протекания реакций во времени. В зависимости от скорости реакции можно устанавливать различную скорость сбора данных.. Например, для реакции с быстрым началом и последующим замедлением можно задать высокую скорость в начале (до 80 точек в секунду) и понизить ее на медленной стадии реакции. Более того, для любого временного интервала во время реакции может быть установлена своя скорость сбора данных (рисунок 2). Общее время сбора данных может быть установлено достаточно большим, до 8000 минут без ограничений на количество точек. Время окончания сбора данных может быть изменено
(увеличено или уменьшено) прямо во время эксперимента.
Рисунок 2 – Изменение оптической плотности раствора силибинина во времени при реакции окисления пероксидазой.
На врезке рисунка показана группа точек, собранная за 0,015 мин
Приложение "ферментативная кинетика" позволяет:
запускать управляемые ферментативные реакции;
выполнять вычисления по полученным результатам, целью которых является определение максимальной скорости реакции (Vmax) и концентрации субстрата, что позволяет вычислить константу Михаэлиса (Km) ферментативной реакции;
создавать специальные формы отчетов.
Наличие соответствующих аксессуаров для быстрого смешивания (Rapid Mix) позволяет запускать процесс анализа менее чем за 1/10 секунды после смешивания двух компонентов, что чрезвычайно важно для изучения ферментативных реакций, протекающих с очень высокой скоростью (рисунок
 |
3).
Рисунок 3 – Зависимость ОП продукта от времени
 |
Входящие в пакет программ Cary Win UV Bio Software Pack приложения Kinetics и Enzyme Kinetics разработаны специально с учетом строжайших требований к накоплению и интерпретации кинетических данных. С помощью этих модулей можно собирать кинетические данные и выполнять расчеты ферментативной кинетики в одном приложении, а также строить графики Лайнуивера-Берка, Эди-Хофсти, Вульфа-Хайнса, отображающие зависимости V0 от [S] и 1/V0 от [I] (рисунок 4).
Рисунок 4 – Зависимость скорости реакции от концентрации субстрата в обратных координатах
Данное приложение позволяет измерять ОП не на определённой длине волны, а на целом интервале длин волн, в результате чего исследователь получает не единичную точку на графике, а целый спектр поглощения..
Для большинства спектрофотометров сканирование спектра – основная функция. В дополнение к стандартным требованиям точности установки длины волны и ширины динамического диапазона, спектрофотометры Cary имеют ряд особенностей, которые могут повлиять на возможность выполнения измерения в специфических случаях.
 |
Во-первых, спектрофотометр Cary 50 позволяет независимо управлять параметрами в УФ, видимом и ИК диапазонах. Так, если необходимо получить более детальную информацию в ИК диапазоне, то в целях экономии времени можно установить маленький шаг сбора данных в ИК области и более широкий в УФ и видимом диапазоне (рисунок 5).
Рисунок 5 – Различный шаг сбора информации об ОП в ИК области спектра
Во-вторых, результаты сканирования могут быть сохранены в любой форме: коэффициенты прохождения и отражения, поглощательная способность и т.д.
В-третьих, возможно выбирать переменный шаг сканирования. Например, сканировать непосредственно по волновому числу (см-1) (вместо того, чтобы собирать данные по длине волны и затем преобразовывать их волновые числа).
В-четвёртых, функция "сигнал-шум" – уникальный метод сбора данных, доступный только для спектрофотометров Cary, – позволяет управлять уровнем точности, которую необходимо получить. Это экономит время, потому что система подбирает шаг сканирования так, чтобы обеспечить максимальную скорость при заданной точности ( т.е. уменьшает шаг в опасных местах и увеличивает его, если это не приводит к падению точности). На рисунке 6 показаны результаты сканирования одного и того же образца с использованием функции "cигнал-шум" и без неё.
Рисунок 6 – Спектры поглощения продукта реакции, записанные с помощью функции "сигнал-шум"(синий спектр) и без неё (красный спектр)
Данная программа объединяет в себе приложения Scan и Scanning Kinetics и позволяет строить спектры поглощения веществ в зависимости от времени.
Так же, как и приложение Scan, программа Scanning Kinetics даёт возможность сканировать образцы по длинам волн или волновому числу. В результате коэффициент поглощения как функция времени может быть получен для любой длины волны из исследуемого диапазона. Кинетические кривые могут быть рассчитаны для реакций нулевого, первого и второго порядков.