Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Полиамфолиты




Многие биополимеры (нуклеиновые кислоты, белки) имеют боковые ионоген-ные группы и являются полимерами-амфолитами. У них каждая макромолекула одновременно содержит отрицательнно и положительно заряженные группы, поэто-му общий суммарный заряд полиамфолитов и их устойчивость зависят от рН рас-твора. В кислой среде они заряжаются положительно, т.к. избыток Н+ нейтрализует заряд отрицательно заряженных групп, например, в случае белков схематично:

R---COO- + H+ ® R---COOH

\ \

NH3+ NH3+

В щелочной среде общий заряд полиамфолитов отрицателен, т.к. избыток ОН- нейтрализует положительно заряженные группы:

R---COO- + ОH- ® R---COO-

\ \

NH3+ NH2.Н2О

При определенном значении рН число противоположных ионогенных групп в макромолекуле окажется одинаковым (заряды равными) и при этом полимер пере-ходит в электронейтральное состояние. Электронейтральное состояние полиамфо-литов называется изоэлектрическим состоянием, а значение рН раствора изоэлектрической точкой (ИЭТ). Например, для инсулина ИЭТ =7, для альбумина ИЭТ = 4,9, а для коллагена ИЭТ = 4. Таким образом, можно формулировать общее положение, выражающее зависимость заряда частиц от реакции среды: в изоэлектрической точке частицы полиамфолитов электронейтральны; в растворах, рН которых ниже изоэлектрической точки, частицы полиамфолитов имеют положительный заряд; в растворах, рН которых выше изоэлектрической точки, частицы полиамфолитов заряжены отрицательны. Например, в растворе с рН = 4,9 частицы альбумина электронейтральны, частицы коллагена заряжены отрицательно, а инсулина – положительно.

Свойства полиамфолитов в изоэлектрическом состоянии отличаются от свойств при других значениях рН (т.е. при заряженном состоянии). В изоэлектрическом сос-тоянии степень набухания, вязкость раствора, его осмотическое давление, устой-чивость полимера будут наименьшими, электрическая подвижность упадет до нуля (электрофорез не наблюдается). Это объясняется уменьшением степени сольватации макромолекул из-за снижения общего числа заряженных групп.

Изоэлектрическая точка конкретных белков, нуклеиновых кислот являются постоянной величиной, т.к. структура их молекул и число разных заряженных групп постоянны и определяются генетически. Поэтому ИЭТ биополимеров определяют с целью выяснения структуры их молекул. При прямых определениях измеряют электрофоретическую подвижность полимера в буферных растворах с различным значением рН. В изоэлектрической точке, ввиду отсутствия заряда у макромолекул, электрофоретическая подвижность их будет нулевой. При косвенных определениях находят минимумы степени набухания, вязкости, осмотического давления или устойчивости полимера в буферных растворах с различным значением рН.

 

Высаливание

Растворы полимеров термодинамически устойчивы: макромолекулы, в отличие от лиофобных коллоидных частиц, самопроизвольно не коагулируют.

Нарушить устойчивость растворов ВМВ можно путем ухудшения растворимости полимера, т.е. разрушения их сольватной оболочки, нейтрализацией заряда. Это наб-людается при введении в раствор ВМВ электролита или жидкостей, плохо раство-ряющих данный полимер, например этанол, ацетон, растворы средних солей. Высокополярные молекулы и ионы этих соединений сильно гидратируются (отни-мают воду) и образуют собственные сольватные оболочки. Полимеры, потеряв сольватную оболочку (главный фактор устойчивости), объединяются в хлопья и оседают. Такое осаждение полимеров при введении в их раствор солей называют высаливанием.

Высаливание внешне сходно с коагуляцией, однако для высаливания требуется больше концентрации электролита, оно обратимо и не подчиняется правилу Шульце-Гарди. При удалении высаливающего соединения из раствора полимера (например, диализом) макромолекулы восстанавливают сольватную оболочку, и осажденный полимер снова растворяется.

Концентрацию электролита, при которой наступает быстрое осаждение полимера, называют порогом высаливания ВМВ. По высаливающему действию ионы электро-литов образуют последовательность, называемая лиотропным рядом Гофмейстера. Обычно сильный высаливающий эффект вызывают анионы в следующем порядке:

цитрат ион3- > SO42- > F- > CH3COO- > Cl- > NO3- > I- > CNS-.

Для катионов: Li+ > Na+ > K+ > Rb+ > Cs+ > Mg2+ > Ca2+ > Sr2+ > Ba2+.

Из лиотропного ряда ионов следует, что высаливающий эффект определяется способностью ионов к гидратации: чем меньше масса и больше иона, тем больше удельная плотность их заряда и соответственно, тем больше способность к гидратации и высаливающее действие иона. Обратимость высаливания позволяет использовать его для выделения отдельных белков из их смеси. У каждого белка определенная молекулярная масса и заряд, следовательно, определенная устой-чивость в растворе. Поэтому разные белки высаливаются при различных кон-центрациях солей. Например, белки плазмы крови осаждающиеся в 50% -ном насыщенном растворе (NH4)2SO4 были названы глобулинами, а выпадающиеся в 100 %-ном растворе - альбуминами.

С помощью высаливания из плазмы крови выделяют ценные белковые лекар-ственные препараты. Высаливание хлоридом натрия используют в производстве мыла, чтобы осадить его из раствора, где оно образуется при кипячении жиров с содой.

 


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2014-12-06; просмотров: 2314. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.021 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7