Главная страница | Контакты | Случайная страница 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

Вязкость.

Растворы ВМВ отличаются аномально высокой вязкостью, или внутренним трением, обусловленного силами сцепления между макромолекулами растворителя, а также силами сцепления гидрофильных макромолекул белка или полисахарида с низкомолекулярным растворителем.

Увеличение вязкости, связанное с изменением концентрации при растворении полимера принято характеризовать удельной вязкостью, которая показывает, на какую величину повышается вязкость раствора ВМВ на единицу вязкости дисперсионной среды: h_уд=(h-h₀)/ h₀. h_уд зависит от концентрации раствора ВМВ и от его молекулярной массы.

Ученым Штаудингером была установлена зависимость удельной вязкости от молекулярной массы полимера:

h_уд=КМС, где:

К – константа;

С – концентрация ВМВ в растворе;

М – молекулярная масса ВМВ.

По уравнению Штаудингера можно рассчитать удельную вязкость для биополимеров, макромолекулы которых имеют вытянутую структуру.

Методы анализа, основанные на определении вязкости, называются вискозиметрическими. Они используются в медицине с целью диагностики заболеваний и выяснения механизма болезней.

Вискозиметрия объединяет методы, устанавливающие зависимость вязкости растворов ВМВ от концентрации раствора и молекулярной массы полимера. В вискозиметрии используют прибор вискозиметр.

Осмотическое давление а растворах собственно коллоидов и полимеров, как и в истинных растворах, пропорционально их концентрации. Однако в связи с малой весовой концентрацией (менее 1,0%) коллоидов количество частиц в растворе настолько мало, что осмотическое давление в растворах собственно коллоидов очень низкое. Осмотическое давление в растворах белков и других высокомолекулярных соединении, концентрация которых достигает 10—12% и более, значительнее и оказывает существенное влияние на ряд процессов в организме. Часть осмотического давления крови, обусловленная высокомолекулярными соединениями, в основном белками, называется онкотическим давлением. Оно невелико, составляя в норме всего около 0,04 атм., и, тем не менее, играет определенную роль в биологических процессах. Общее осмотическое давление крови достигает 7,7-8,1 атм. Осмотическое давление в растворах высокомолекулярных веществ в значительной степени зависит от температуры и рН.

Как показал Михаэлис, степень диссоциации ионогенных групп гидрофильных коллоидов (амфолитов) минимальна в изоэлектрической точке, т.е. число частиц (ионы+молекулы) наименьшее при этом значении рН. Следовательно, осмотическое давление коллоидов оказывается самым низким в изоэлектрической точке и увеличивается при смещении рН в обе стороны от нее.

С увеличением концентрации раствора оно возрастает. Рассчитывается по уравнению Галлера:

p=CRT+m²B, где:

В – коэффициент, зависящий от природы дисперсной фазы и не зависящий от молекулярной массы ВМВ;

C – весовая концентрация полимера;

R – универсальная газовая постоянная;

Т – абсолютная температура.

Осмотическое давление в жидкостях организма (кровь, лимфа, межклеточная жидкость, спинномозговая жидкость и др.) выполняет важную физиологическую функцию, влияющую на распределение в тканях организма воды, солей и различных питательных веществ. Осмотическое давление указанных биологических жидкостей зависит главным образом от растворенных в них низкомолекулярных минеральных веществ, преимущественно хлористого натрия, но также от высокомолекулярных соединений, находящихся в коллоидном состоянии, главным образом белков.

Высаливание – осаждение белка, с помощью концентрированных растворов солей.

При этом сохраняется гидратная оболочка, которая поддерживает структуру макромолекул. Обычно для высаливания используются растворы солей Na₂SO₄, (NH₄)₂SO₄, соли Mn и фосфаты. Высаливание наиболее эффективно в изоэлектрической точке белка.

Механизм высаливания: ионы солей притягивают к себе молекулы воды, уменьшая тем самым количество воды, взаимодействующей с белком, т.к. при высокой концентрации солей количество ионов солей огромно по сравнению с заряженными группами белков. А т.к. растворимость белка в воде зависит от образования гидратной оболочки вокруг гидрофильных ионогенных групп, то перемещение молекул воды к ионам солей снижает растворимость белка и он выпадает в осадок.

Методом высаливания осаждают белки сыворотки крови.

В растворах белков при высаливании или изменении температуры могут происходить аномальные явления, сопровождающиеся слиянием водных оболочек нескольких частиц без объединения самих частиц – коацервация.

Сущность ее заключается в том, что в растворах появляется новая фаза, обогащенная белком, в результате чего раствор расслаивается по плотности или по концентрации белка. Внешне это проявляется либо в образовании двухслойного раствора, либо в образовании капель (продуктов коацервации) в растворе – коацерватов.

Белки относятся к аморфным полиэлектролитам, так как на их поверхности одновременно имеется множество кислотных и основных групп: RCOOH – кислотная; NH₂ – основная.

В нейтральной среде заряд белковой макромолекулы определяется количественным соотношением групп -COOH и -NH₂ и степенью их диссоциации. Чем больше групп -COOH, тем выше отрицательный заряд и белки будут проявлять свойства слабой кислоты. Группы -NH₂ сообщают белку основные свойства и положительный заряд.

Т.о. заряд белка зависит от реакции среды, а также от соотношения количества его карбоксильных и аминных групп и их степеней их диссоциации.

Для каждого белка существует свое характерное значение pH, при котором белок находится в изоэлектрическом состоянии. В изоэлектрическом состоянии наиболее эффективно происходит высаливание белков.

В изоэлектрической точке белок теряет агрегативную устойчивость, уменьшается степень набухания, макромолекулы белков слипаются и выпадают в осадок.

Изоэлектрическая точка белка может быть определена по:

электрофоретической подвижности. Исследуемый белок подвергают электрофорезу в буферных растворах с разным значением рН. В буфере со значением рН, равным изоэлектрической точке белка, последний электронейтрален и перемещаться в электрическом поле не будет.

степени коагуляции. В пробирки наливают буферные растворы с различным значением рН, затем туда вносят равные количества исследуемого белка и добавляют спирт. Наиболее выраженное помутнение произойдет в пробирке с буфером, рН которого соответствует изоэлектрической точке белка.

скорости желатинирования. В пробирки наливают буферные смеси с различным значением рН и добавляют концентрированный раствор исследуемого белка. Желатинирование его произойдет быстрее всего в растворе, рН которого наиболее близко к изоэлектрической точке белка.

величине набухания. Одинаковые количества сухого белка насыпают в ряд пробирок, туда же приливают равные объемы буферных растворов с различным значением рН. Наименьшее набухание белка окажется в пробирке, где рН среды будет ближе всего к изоэлектрической точке белка.

Присутствие в организме солей белков, отделенных клеточной мембраной от растворов электролитов, приводит к перераспределению электролитов и соответственно влияет на осмотическое давление по обе стороны мембраны. Перераспределение мембраны подчиняется выведенному Доннаном уравнению мембранного равновесия.

2) К липидам относят сложные органические вещества растительного и животного происхождения, разнородные по составу и выполняющие в организме разнообразные функции. Они нерастворимы в воде, но растворяются в неполярных или малополярных растворителях (бензол, эфиры и др.).

По способности к гидролизу липиды классифицируют на:

1. омыляемые или подвергающиеся гидролизу;

2. неомыляемые - гидролизу не подвергающиеся.

Омыляемые липиды в свою очередь делятся на:

1. простые, которые содержат остатки спиртов и высших карбоновых кислот;

2. сложные. Они кроме названных компонентов включают остатки фосфорной кислоты, углеводы и др.

Простые липиды включают:

1. воска - это сложные эфиры высших одноатомных спиртов и высших жирных кислот. Выполняют защитные функции. Напр. ланалин предохраняет кожу и волосы от воздействия влаги; растительный воск защищает плоды и листья от воздействия воды и микроорганизмов; пчелиный воск или мерицилпальмитат С₁₅Н₃₁-СО-О-С₃₁Н₆₃.

2. жиры и масла - это сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот, в которых все 3 гидроксида этерифицированы (оцилированы). В природе встречаются в основном полные эфиры глицерина, поэтому их называют триглицериды (триацилглицерины). Они делятся на простые, включающие остатки одной и той же кислоты, и смешанные, включающие остатки различных кислот.

Пр. простого - триолеин (триолеилглицерин) (лип1)

смешанного – 1-пальмито-2-олеостеарин (1-пальмитоил-2-олеоил-3-стеароинглицерин) (лип2)

Твердые жиры содержат предельные карбоновые кислоты (пальмитиновую, стеариновую и др.), а жидкие (масла) - непредельные кислоты (олеиновая, ленолевая). Так оливковое масло содержит 84% олеиновой кислоты.

Т.о. в состав природных жиров входят жирные кислоты с числом атомов углерода от 16 до 18 (число четное), их структура не разветвлена. При этом организм синтезирует только предельные и олеиновые кислоты, остальные поступают с пищей, особенно с растительными маслами.

Содержание в жирах и маслах непредельных кислот характеризуют йодным числом, которое показывает, какая масса иода в граммах присоединяется к 100г масла или жира по месту разрыва двойных связей. Условно в медицине жирами считаются те триглицериды, йодное число которых меньше 70г. Если йодное число больше 70г, то это масло.