Свойства растворов белков

Свойства растворов высокомолекулярных веществ ВМВ Категории: Свойства растворов высокомолекулярных веществ ВМВ Понравилась страница? Лайкни для друзей: Date: 2015-09-22; view: 28; Растворы ВМВ Высокомолекулярные вещества полимеры — это вещества с молекулярной массой от десяти тысяч до нескольких миллионов единиц. Размеры молекул ВМВ в вытянутом состоянии могут достигать 1000 нм. Температура кипения ВМВ значительно выше температуры разложения, поэтому они существуют, как правило, только в жидком или твердом состоянии. По происхождению ВМВ делятся на: 1. Природные ВМВ или биополимеры белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, а также биополимеры смешанного типа — гликопротеины, нуклеопротеины и др. Синтетические каучук, полиэтилен, синтетические смолы искусственные ВМВ получаются в результате химического синтеза. Методы синтеза ВМВ основаны на реакциях полимеризации, поликонденсации и сополимеризации. Искусственные ВМВ изготавливают на основе природных ВМВ с заранее заданными свойствами. Степенью полимеризации n называется число повторяющихся звеньев в макромолекуле ВМВ. Любой синтетический полимер состоит из макромолекул разной степени полимеризации и характеризуется полидисперсностью. По строению полимерной цепи ВМВ бывают Ø линейными, Ø разветвленными, Ø пространственными. Например, целлюлоза растительный полисахарид — имеет линейную структуру, гликоген животный полисахарид — имеет разветвленную структуру, фенопласты — имеет пространственную сетчатую структуру. В животном организме присутствуют в основном плохорастворимые полимеры разветвленной и пространственной структур. По способности к электролитической диссоциации ВМВ делятся на Ø неэлектролиты Ø полиэлектролиты. Полиэлектролиты подразделяются на поликислоты, полиоснования и полиамфолиты. Макромолекулы могут принимать различную форму в результате конформационных изменений: линейную, клубка, глобул. Таким образом, конформация представляет собой пространственную форму макромолекул, соответствующую максимуму энтропии. Конформационными переходами можно объяснить многие процессы, происходящие в организме, например, регуляцию активности ферментов. Гибкость как свойство молекулы обусловливает эластичность как свойство материала например, эластичность волос, кожи и т. Макромолекулы ВМВ имеют уровни структурной организации. Для молекул белков известно 4 уровня структурной организации. Первичная структура — это последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи. Вторичная структура — пространственная структура в виде α-спирали фибриноген кровилибо β-структура складчатого листа кератин волос. Третичная структура — расположение вторичной структуры в пространстве. При этом образуются субъединицы белка или микроструктуры. Четвертичная структура — объединение субъединиц в макроструктуры гемоглобин крови. Нативная, природно заданная структура белка способна нарушаться под действием различных факторов резкие колебания температуры, рН, присутствия солей тяжелых металлов и др. Денатурация белка — это нарушение первоначальных свойств белка, вызванное изменением пространственной структуры его макромолекулы и сопровождающееся изменением физико-химических и биологических свойств белка. Растворы ВМВ являются лиофильными коллоидными системами. Для них характерны свойства как общие с растворами низкомолекулярных веществ и коллоидными системами, так и специфические. Растворы ВМВ с истинными растворами низкомолекулярных веществ имеют ряд общих свойств: 1 образуются самопроизвольно; 2 являются термодинамически устойчивыми и не требуют присутствия стабилизаторов; 3 в растворах ВМВ взвешенными частицами являются не мицеллы, а макромолекулы, способные диссоциировать на ионы; 4 в растворах ВМВ отсутствует четко выраженная поверхность раздела фаз, их можно разбавлять и концентрировать. К специфическим свойствам растворов ВМВ относят: 1 высокую степень набухания полимера; 2 высокая вязкость раствора; 3 низкую нестабильную величину осмотического давления раствора. Набухание ВМВ ВМВ набухают и растворяются в низкомолекулярных жидкостях. Так как подвижность молекул растворителя намного больше подвижности макромолекул, то первой стадией взаимодействия является набухание — проникновение молекул растворителя в структуру ВМВ со значительным увеличением его массы и объема, но с сохранением формы; образуется гель. Если низкомолекулярная жидкость ограниченно растворима в ВМВ, то набухание будет ограниченным, оно не заканчивается образованием текучей системы. Растянутая сетка макромолекул, стремясь сократиться, препятствует увеличению содержания растворителя. При неограниченной растворимости низкомолекулярной жидкости в полимере его пачки после набухания продолжают раздвигаться и макромолекулы постепенно диффундируют в растворитель, образуя раствор. Такое набухание называют неограниченным. В синтетических полярных полимерах и белках набухание начинается с сольватации полярных групп. При этом выделяется наибольшее количество теплоты. Установлено, что, например, на 1 г крахмала выделяется 6,6 кал, на 1 г желатина — 5,7 кал. При образовании сольватных слоев поглощается около 20—40% растворителя от массы сухого полимера. Следующая стадия набухания — поглощение десятикратного объема растворителя — объясняется осмотическими явлениями. С термодинамической точки зрения процессы набухания ВМС и растворения низкомолекулярных веществ весьма сходны между. На набухание влияют также такие физико-химические факторы, как температура, рН среды, электролиты и др. Повышение температуры способствует более быстрому набуханию, так как усиливается движение частиц, что способствует разрыхлению внутренних структур. Для каждого высокомолекулярного вещества и растворителя должна существовать своя критическая температура, выше которой происходит их безграничное смешение. Изменение рН среды в более кислую или щелочную сторону от изоэлектрической точки коллоида увеличивает степень набухания. Это объясняется появлением положительного и отрицательного заряда у коллоидных частиц и, следовательно, повышением степени гидратации. Из катионов: K + и Na + способствуют, а ионы Ca 2+ - препятствуют набуханию. Набухание оценивается по степени набухания массы жидкости, поглощенной 1 г сухого полимера. Степень набухания определяют весовым и объемным методом. Весовым методом определяют массу сухого и набухшего полимера и по разности находят массу поглощенной жидкости. Объемным методом измеряют изменение объема тела при поглощении им жидкости, или объема жидкости, в котором происходит набухание. Степень набухания α вычисляют по уравнению: илигде m 0, V 0 — масса и объем полимера до набухания m, V — масса и объем полимера после набухания Набухание имеет большое значение в процессах жизнедеятельности растительных и животных организмов. Прорастанию семян всегда предшествует предварительное набухание. Растительные и животные ткани связывают большое количество воды соединительная ткань и содержат коллоиды не только в виде растворов, но и в студнеобразном состоянии протоплазма клеток, хрусталик глаза и др. Чередование в зависимости от рН среды и концентрации электролитов процессов набухания и обезвоживание соединительной ткани влияет на распределение воды, а также ионов между соединительной тканью и клетками. Набухание и обезвоживание коллоидов наблюдается при самых различных процессах: регенерации тканей, воспалении, образовании отеков, при проникновении кислых жидкостей в ткани, при ожоге кожи крапивой, при укусе насекомых и т. Во всех указанных случаях набухание зависит, главным образом, от изменения в тканях рН среды. Вязкость растворов ВМВ Растворы высокомолекулярных соединений отличаются высокой вязкостью или внутренним трениемобусловленной силами сцепления между молекулами жидкости. Отношение вязкости раствора к вязкости чистого растворителя обозначают относительной вязкостью: где, η, ρ, τ — вязкость, плотность, время истечения раствора; η 0, ρ 0, τ 0 — вязкость, плотность, время истечения чистого растворителя. Увеличение вязкости, связанное с изменением концентрации при растворении полимера, принято характеризовать удельной вязкостью: η — вязкость раствора; η 0 — вязкость чистого растворителя. Для линейной вытянутой формы макромолекул удельную вязкость рассчитывают по уравнению Штаудингера: η уд. При вискозиметрическом методе определения молекулярного веса полимера вначале устанавливают η 0, η; затем рассчитывают η уд и η прив для растворов различной концентрации и строят график зависимости приведенной вязкости от концентрации. Зависимость η прив от С ВМВ для раствора высокомолекулярного соединения. Уравнение Марка-Хаувинка устанавливает связь между характеристической вязкостью и молярной массой ВМВ. Осмотическое давление растворов ВМВ В растворах ВМВ осмотическое давление имеет ряд особенностей. Это связано с тем, что макромолекула ВМВ может рассматриваться как совокупность молекул меньшего размера. Биологическая роль белков их суточная потребность. Физико-химические характеристики макромолекул белков: молекулярная масса, размер, структура, гибкость. Специфические свойства растворов ВМВ: а Набухание. Степень набухания, факторы, влияющие на набухание. Ограниченное и неограниченное набухание. Удельная, приведенная и характеристическая вязкости. Понятие о высаливании, денатурации, коацервации. Влияние рН среды на состав и свойства растворов белков. Изоэлектрическая точка белков и ее значение. Читайте также: Не нашли что искали? Гугл вам в помощь!

Официальный сайт электронной библиотеки
fii-herzen.spb.ru Карта сайта © 1999—2016 Электронаая библиотека