Масса желатины в каждой следующей пробирке будет вдвое меньше, чем в предыдущей. Значения масс желатины занести в таблицу.

№ пробирки	1	2	3	4	5	6	7
m(желатины), мг
Коагуляция
Коллоидная защита

Определить минимальную массу желатины, которая обеспечивает защиту золя от коагуляции. Рассчитать “железное число” – защитное число желатины для золя Fe(OH)3, как минимальную массу желатины, которая защищает от коагуляции 10 см3 (мл) золя.

З.Ч. = m(желатини) ×10мл , мг

1мл

где: m(желатины) – минимальная масса желатины, мг.

8.3. Оформление протокола лабораторной работы.

В тетради записать необходимые расчеты, , сделать выводы по каждому опыту.

9.ЛИТЕРАТУРА.

1.Садовничая Л.П., Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я. Биофизическая химия. -Киев: Высшая школа, 1986.-С.234-237.

2. Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия. -М.: Высшая школа, 1975. –С. 214-215.

ЗАНЯТИЕ № 11

1.ТЕМА. Свойства растворов биополимеров. Определение изоэлектрической точки белка.

2.ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ. Без таких высокомолекулярных соединений (ВМС) как полипептиды и белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты невозможно представить функционирование живого существа. Эти природные полимеры входят в состав дисперсных систем любого организма. Синтез и разложение природных ВМС, образование из них физиологически активных надмолекулярных структур, их набухание и растворение – именно все эти процессы и составляют молекулярную основу жизни. Биополимеры в организме выполняют такие важнейшие функции: катализируют биохимические процессы, хранят и передают генетическую информацию, выполняют защитную, опорную и структурную функции, являются резервными питательными веществами.

Большое значение в медицине и фармации имеют искусственные и синтетические полимеры. Из них изготовляют протезы сосудов, зубов и десен, заменители тканей костей, фрагменты искусственных желудков и сердечных стимуляторов. Такие полимеры необходимы для изготовления деталей аппаратов “искусственная почка”, “сердце – легкие”, искусственного кровообращения. Некоторые крово- и плазмозаменители являются полимерными растворами. Полимеры применяются для изготовления современных врачебных форм, заменителей натуральных веществ животного происхождения, пролонгации действия лекарств в организме.

Следовательно, без высокомолекулярных соединений невозможна как сама жизнь, так и коррекция и лечение.

109

3. ЦЕЛЬ. Сформировать представление об особенностях образования и свойствах растворов ВМС, о связи растворения ВМС с набуханием, влиянии разных факторов на процесс набухания. Приобрести практические навыки в определении изоэлектрической точки белка.

Студент должен знать:

-особенности строения высокомолекулярных соединений, в частности, биополимеров;

-особенности образования, характеристику растворов ВМС;

-суть набухания и его зависимость от разных факторов;

-особенности строения белковых молекул как амфотерных полиэлектролитов;

-суть понятий ”изоэлектрическая точка” (ИЭТ) и “изоионная точка” (ИИТ) белков;

-методы определения ИЭТ белка;

уметь:

-оценивать заряд белковой молекулы в зависимости от рН раствора и значения ИЭТ белка;

-готовить буферные растворы с определенным значением рН;

-определять ИЭТ белка методами набухания и осаждения;

овладеть навыками:

-определять ИЭТ желатины по минимуму набухания и максимуму осаждения из растворов.

4.ОСНОВНЫЕ БАЗОВЫЕ ЗНАНИЯ, УМЕНИЯ И НАВЫКИ НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ.

1)Понятие о растворах электролитов, рН.

2)Понятия о высокомолекулярных соединениях, биополимерах и особенностях их строения.

(Материал школьной программы по химии, биологии, материал предыдущих занятий).

3)Понятие о буферных растворах.

4)Умение рассчитывать рН буферных растворов. (Материал предыдущих занятий)

5. ГРАФ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ.

Высокомолекулярные соединения

Природные ВМС						Искусственные и синтетические полимеры
Роль биополимеров			Растворы ВМС				Применение в меди-
в жизнедеятельности							цине и фармации
Строение и свойства			Набухание			ВМС при	Осаждение ВМС из растворов
растворов ВМС		контакте с растворителем					водоотнимающими средствами
Растворы белков как амфо-			Зависимость набухания от
терных полиэлектролитов.		температуры, рН, электоролитов
ИЭТ белка

Определение ИЭТ белка методами набухания и осаждения

6. ОРИЕНТИРОВОЧНАЯ КАРТОЧКА ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ (самостоятельная внеаудиторная работа студентов).

Содержание и последовательность	Указания к учебным действиям
	110

	действий
1.	Высокомолекулярные соединения	1.1. Природные, искусственные и синтетические
(полимеры).		полимеры.
		1.2. Роль биополимеров в жизнедеятельности
		организма.
		1.3. Применение полимеров в медицине и фар-
		мации.
2.	Растворы ВМС.	2.1. Строение и свойства растворов ВМС.
		2.2. Растворы полипептидов и белков как амфо-
		терных электролитов.
		ИЭТ белка.
3.	Набухание ВМС.	3.1. Механизм набухания. Ограниченное и не-
		ограниченное набухание. Степень набухания.
		3.2. Зависимость набухания от температуры, рН,
		природы растворителя и ВМС
		3.3. Зависимость набухания от электролитного
		состава раствора. Лиотропные ряды катионов и
		анионов.
4.	Осаждение ВМС из растворов водо-
отнимающими средствами.
5.	Определение ИЭТ белка.	5.1. Определение ИЭТ белка методом набуха-
		ния.
		5.2. Определение ИЭТ белка по максимальному
		осаждению из раствора.

7.ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПРОРАБОТКИ (самостоятельная внеаудиторная работа студентов).

1)Выбрать ВМС, являющиеся естественными полимерами:

1	– гликоген		2 – полиэтилен,	3 – нейлон
4	– карбоксиметилцелюлоза,		5 – ДНК,	6 – крахмал.
а) 2, 3, 4;		б) 4, 5, 6;		в) 1, 4, 5;	г) 1, 5, 6.

2)Выбрать признаки, которые по современным теоретическим взглядам характеризуют растворы ВМС:

1	– гомогенные,	2 – гетерогенные,	3 – истинные,	4 – грубодисперсные,
5	– молекулярное строение,		6 – мицеллярное строение.
а) 1, 3, 5;		б) 2, 4, 6;	в) 1, 3,6;		г) 2, 4, 5.

3)Выбрать правильное определение изоэлектрической точки (ИЭТ) белка.

а) это состояние макромолекулы белка, при котором она не имеет заряда; б) это значение рН раствора, при котором белковая молекула не имеет заряда;

в) это значение рН раствора, при котором суммарный заряд белковой молекулы равняется нулю;

г) это степень полимеризации макромолекулы белка, при которй суммарный заряд ее заряженных групп равняется нулю.

4)Указать, как изменится при набухании объем полимерного образца и объем системы полимер – растворитель в целом.

111

а) объем образца и объем системы в целом уменьшаются; б) объем образца и объем системы в целом увеличиваются;

в) объем образца увеличивается, а объем системы в целом уменьшается г) объем образца уменьшается, а объем системы в целом увеличивается.

5) Указать, при каких значениях рН раствора набухание белка в нем будет минимальным. а) рН > ИЭТ; б) рН < ИЭТ; в) рН = ИЭТ; г) рН = 7.

6)Указать, при каких значениях рН раствора при добавлении к нему водоотнимающего средства удаление белка из раствора будет максимальним:

а) рН > ИЭТ;

б) рН < ИЭТ;

в) рН = ИЭТ;

г) рН = 7.

7)Указать причину, согласно которой в начале набухания наблюдается выделение теплоты:

а) экзотермическая химическая реакция растворителя с полимером; б) сольватация молекул полимера молекулами растворителя;

в) разрушение структуры полимера под действием молекул растворителя; г) разрыв связей между молекулами полимера и растворителя.

ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ.

1) Правильный ответ г).

Из этой группы природными полимерами будут гликоген, ДНК и крахмал. Карбоксиметилцеллюлоза – это искусственный полимер, то есть полученный химической модификацией природный полимера – целлюлозы. Полиэтилен и нейлон – представители синтетических полимеров (полиэтилен – полимеризационных, а нейлон – поликонденсационных), полученных в результате синтеза и не существующих в природе.

2)Правильный ответ а).

Ссовременной точки зрения, растворы полимеров являются преимущественно гомогенными системами, дисперсную фазу которых составляют макромолекулы поли-меров, имеющих большие размеры, но поверхность которых не является поверхностью раздела фаз. Такие растворы относят к истинным растворам.

3)Правильный ответ в).

4)Правильный ответ в).

При набухании происходит проникновение молекул растворителя в структуру поли-

мера, при этом сам полимер не изменяется в размерах, а объем всей системы изменяется не намного. На втором этапе набухания происходит заметное увеличение объема полимера (увеличивается впитывание молекул растворителя, растет расстояние между молекулами полимера), а объем системы в целом заметно уменьшается (“контракция”).

5)Правильный ответ в).

Молекулы белка являются амфотерными полиэлектролитами, которые, в зависимости

от рН, приобретают большее, или меньшее количество положительных (-NH3+) или отрицательных (-СОО-) зарядов.

При рН ИЭТ суммарный заряд белковой молекулы будет положительным, а при рН > ИЭТ - отрицательным. При рН = ИЭТ суммарный заряд всех заряженных групп в моле-

112

куле белка будет равняться нулю. Поскольку заряженная структура лучше гидратируется, в растворе с рН, равном ИЭТ, гидратация и, соответственно, набухание, будут минимальными.

6) Правильный ответ в).

При добавлении к раствору белка водоотнимающих средств, в первую очередь теряют растворимость те молекулы, которые имеют незначительный положительный или отрицательный заряд. Поскольку при рН = ИЭТ молекула белка находится в изоэлектрическом состоянии, то есть ее суммарный заряд равняется нулю, растворимость такой молекулы в полярном растворителе (воде) будет минимальной. Такие молекулы первыми выделяются из раствора при добавлении водоотнимающих средств.

7)Правильный ответ б).

Первой стадией набухания являются сольватация (для воды – гидратация) молекулами

растворителя отдельных фрагментов структуры полимера. Вокруг молекул полимера создаются сольватные (гидратные) оболочки. Это явление сопровождается выделением теплоты (теплота гидратации). На этом этапе полимерный образец, который набухает, не изменяется в размерах, то есть наглядного набухания не наблюдается.

8.УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ СТУДЕНТОВ НА ЗАНЯТИИ.

8.1.Определение зависимости набухания от рН раствора. Определение ИЭТ желатины по минимуму набухания.

Налить в пять пробирок такие объемы растворов СН3СООН и СН3СООNa, которые обеспечивают образование в каждой пробирке по 10 см3 ацетатного буферного раствора с определенным значением рН (см. таблицу).

В каждую пробирку внести по 0,5 г желатины, перемешать и оставить на 40 -50 мин. при периодическом перемешивании. По окончанию этого срока измерить линейкой высоту слоя набухшей желатины и определить рН, которая соответствует минимальному набуханию.

№	Оъем раствора, см3		рН	Высота слоя	рН раствора с
п/п	СН3СООН,	СН3СООNa,	раствора	желатины,	минимальным	ИЭТ
	0,2 моль/л	0,2 моль/л		см	набуханием
1	9,75	0,25	3,17
2	8,90	1,10	3,85
3	5,35	4,65	4,70
3	5,35	4,65	4,70
4	1,70	8,30	5,45
5	0,25	9,75	6,35

Результаты наблюдений занести в таблицу. Сделать вывод о зависимости набухания от рН.

8.2.Определение влияния электролитов на набухание.

Налить в четыре пробирки по 10,0 см3 растворов К2SO4, KCl, KBr, KCNS с одинаковой

молярной концентрацией эквивалента. Прибавить в каждую пробирку по 0,5 г желатины, перемешать и оставить на 40-50 мин. при периодическом перемешивании. По окончанию времени измерить линейкой высоту слоя желатины. Результаты занести в таблицу:

№ пробирки	1	2	3	4
Электролиты	K2SO4	KCl	KBr	KCNS
	113