- •Свойства высокомолекулярных соединений и их растворов. Практическая значимость темы
- •Классификация полимеров
- •Биополимеры
- •Особые свойства вмс
- •Свойства растворов вмс.
- •Природа растворов вмс.
- •Свойства растворов вмс общие с истинными растворами нмс
- •Свойства растворов вмс общие с коллоидными растворами
- •Особые свойства растворов вмс
- •Вязкость растворов вмс
- •Осмотическое давление растворов вмс.
- •Защитное действие вмс в коллоидных растворах/
- •Коацервация
- •Свойства растворов полиэлектролитов.
- •Изоэлектрическое состояние
- •Свойства растворов белков в изоэлектрическом состоянии.
- •Электрофорез.
- •Факторы, влияющие на электрофоретическую подвижность
- •Методы электрофореза
- •Зональный электрофорез
- •Применение электрофореза
Свойства растворов полиэлектролитов.
К полиэлектролитам относятся важнейшие биополимеры – белки и нуклеиновые кислоты.
Полиэлектролиты это высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых содержат полярные ионогенные группы. Полиэлектролиты способны диссоциировать в растворах на ионы.
Изоэлектрическое состояние
Наиболее полно изучены свойства растворов белков. Белки содержат группы как кислотного, так и основного характера, поэтому они относятся к полиамфолитам. Амфотерность связана с наличием в молекуле белка катионобразующих групп – аминогрупп (NH2) и анионобразующих групп – карбоксильных групп (COOH).
Знак заряда макромолекулы зависит от:
Количества и природы свободных функциональных групп, например от соотношения карбоксильных и аминогрупп в молекуле белка.
Если в макромолекуле преобладают карбоксильные группы, то при рН = 7 заряд молекулы отрицательный (проявляются свойства слабой кислоты), если преобладают аминогруппы, то заряд белка положительный (характерны основные свойства)
В условиях жизнедеятельности организма белки обычно проявляют анионактивные свойства, вследствие чего поверхность эритроцитов и клеток имеет отрицательный заряд.
рН среды
Вкислой среде макромолекула приобретает положительный заряд, в щелочной отрицательный.
Состояние, при котором число разноименных зарядов в белковой молекуле одинаково, т.е. суммарный заряд полиамфолита равен нулю, называетсяизоэлектрическим. Значение рН раствора, соответствующее изоэлектрическому состоянию, называется изоэлектрической точкой (pI или И.Т.). В среде с бóльшей кислотностью, чем в изоэлектрической точке (pH < pI) ионизация карбоксильных групп подавлена и белок приобретает положительный заряд. В среде с меньшей кислотностью, чем в изоэлектрической точке (pH > pI) карбоксильные группы депротонированы и белок заряжается отрицательно.
Таким образом, при рН раствора < рI, белок имеет положительный зарад; при рН раствора > рI, белок имеет отрицательный заряд. Например, определить заряд следующих белков в растворе с рН =8,5: пепсина желудочного крови, гистона клеточных ядер и лизоцима.
рI (пепсина) = 2,0, т.к. pI меньше рН раствора, следовательно, белок имеет отрицательный заряд,
рI (гистона) = 8,5 , т.к. pI равен рН раствора, то белок нейтрален,
рI (лизоцима) = 10,7, т.к. рI больше рН раствора, то белок имеет положительный заряд.
Свойства растворов белков в изоэлектрическом состоянии.
Изоэлектрическое состояние оказывает влияние на структуру белков и их растворов. Для изоэлектрической точки характерно свертывание макромолекул белка в клубки; в заряженном состоянии цепи белков имеют вытянутую форму.
Схематичное изображение структур белков:
а) глобулярная структура (pH = pI);
б) фибриллярная структура с отрицательным зарядом (pH > pI);
в) фибриллярная структура с положительным зарядом (pH < pI).
Кроме того, в изоэлектрическом состоянии уменьшается сольватная оболочка белка т.к отсутствует мощная электростатическая сольватация. Поэтому вблизи изоэлектрической точки могут происходить коренные изменения в свойствах белков и их растворов.
Так в изоэлектрической точке минимальны электропроводность, устойчивость и набухание белков, а так же вязкость и осмотическое давление растворов белков и максимальны процессы коагуляции и желатинирования.