Скорость седиментации методы измерения

Чрезвычайное значение центробежного поля для физики и физической химии основано на том факте, что в ультрацентрифугах, сконструированных впервые Сведбергом (1924), можно достигнуть ускорений примерно до 10 g. При этих условиях седиментационное равновесие, не имеющее значения в поле тяготения, используется для того, чтобы либо разделить компоненты смеси (препаративная ультрацентрифуга), либо по уравнению (54.8) определить молекулярный вес (аналитическая ультрацентрифуга). По экспериментальным причинам для последней цели используют почти исключительно измерение скорости седиментации. Теория этого последнего метода основана на термодинамике необратимых процессов. Поэтому не будем здесь останавливаться на подробностях и отошлем читателя к специальным учебникам. [c.282]

Определение размеров частиц может быть проведено двумя методами по измерению скорости седиментации и на основании исследования распределения частиц по высоте. [c.91]

Вследствие гидратации полярных групп мицеллообразующих молекул (ионов) на поверхности мицелл имеется гидратная оболочка. Количество связанной воды на поверхности мицелл может быть определено на основании гидродинамических данных по вязкости, скорости диффузии, скорости седиментации в ультрацентрифуге. В последнее время получил распространение ультраакустический метод, основанный на измерении скорости распространения ультразвука в растворах ПАВ. [c.164]

К среднемассовым относят такие методы определения молекулярной массы, которые основаны на установлении массы отдельных, макромолекул измерение скорости седиментации, скорости диффузии, светорассеяния в растворах полимеров. Значение среднемассовой молекулярной массы Л w представляет собой произведение массы всех фракций полимера на молекулярную массу фракции, отнесенное к ассе одной фракции Лiw= [c.18]

Уточненное уравнение (XVI. 1) было использовано Милликеном в его классических опытах по определению заряда электрона методом измерения скорости седиментации капелек в вертикальном электрическом поле. [c.297]

При ультрацентрифугировании раствор исследуемого полимера помещают в кювету, закрепленную во вращающемся роторе. В зависимости от применяемого метода можно получить либо среднемассовое значение молекулярной массы (метод определения скорости седиментации при больших частотах вращения - метод скоростной седиментации), либо средневзвешенное значение (метод седиментационного равновесия, осуществляемый при меньших частотах вращения). Результаты измерения получают в виде кривых распределения по константам седиментации, по которым рассчитывают молекулярную массу. [c.176]

Мы видим, что диффузия служит одним из определяющих факторов в седиментационных процессах. В методе, основанном на измерении скорости седиментации, необходимы прямые определения коэффициента диффузии О. Диффузия создает возможность определения М в методе седиментации в градиенте плотности. Вместе с тем изучение диффузии дает информацию о подвижности макромолекул и, тем самым, об их геометрических и гидродинамических свойствах. [c.154]

Неионогенные ПАВ в водных растворах образуют мицеллы, веса которых составляют обычно несколько десятков тысяч. Их можно определить различными методами (измерениями светорассеяния, диффузии, по скорости седиментации и седиментационному равновесию), которые применяются и для определения молекулярных весов высокополимеров. Из этих методов для определения мицеллярных весов очищенных неионогенных ПАВ в водных растворах применялись методы светорассеяния и комбинированный метод измерения диффузии и вязкости. [c.133]

Установлено, что белки могут иметь весьма различные размеры и форму. Определение молекулярной массы и размеров молекул белка выполняется с применением мощного арсенала физических методов исследований. Молекулярные массы можно определить с помощью измерения скоростей диффузии, скоростей седиментации в ультрацентрифуге, рассеяния света и даже путем измерения размеров индивидуальных больших по размеру молекул белка методом электронной микроскопии. [c.510]

Наиболее удобны для измерения молекулярной массы ДНК следующие методы определение скорости седиментации, вискозиметрия и электронная микроскопия. Вискозиметрия — один из простейших методов. Растворы ДНК имеют исключительно высокую вязкость, что позволяет определять молекулярную массу [c.99]

Для исследования флокуляции технических суспензий и сточных вод обычно используют косвенные методы — измерения скорости седиментации, фильтрования объема осадков, реологических параметров. Они позволяют судить о степени флокуляции по изменению указанных характеристик в результате агрегации частиц. Иными словами, здесь изучается не сама агрегация, а ее проявление. До недавнего времени считалось, что все эти методы дают равноценную информацию о флокуляции дисперсий. Однако это не так. Флокулирующие концентрации ВМС, определенные различными методами, могут существенно различаться. Слейтер и Китченер (1966) обнаружили, что доза полиакриламида, соответствующая максимальной скорости фильтрования, выше, чем отвечающая наибольшей скорости седиментации, максимальному объему осадков или минимальной мутности. [c.131]

Кроме скоростных ультрацентрифуг, применяемых при измерении скорости седиментации (значительно преобладающей над процессами диффузии), применяют также ультрацентрифуги с меньшим числом оборотов (до 20 ООО об/мин), в которых скорости седиментации и диффузионного переноса близки и поэтому устанавливается седиментационное равновесие. Молекулярный вес при определении по методу седиментационного равновесия, [c.44]

Существует большое число других более или менее специальных способов, использование которых определяется характером проблемы и доступностью аппаратуры. Так, молекулярные веса даже очень мало летучих веществ часто оказывается возможным определить с помощью масс-спектро-метрии, однако, поскольку масс-спектрометры еще не стали таким же стандартным лабораторным оборудованием, как инфракрасные спектрометры,, их использование для этой цели началось только в последнее время. Во многих случаях, однако, масс-спектрометрия оказывается наиболее удобным методом, в частности потому, что хорошее разрешение обычно достигается вплоть до масс, равных 600. Молекулярные веса соединений с очень большим молекулярным весом, таких, как белки и полимеры, обычно определяют путем анализа на концевые группы, измерения осмотического, давления, вязкости, рассеяния света и скорости седиментации. Некоторые из этих методов будут рассмотрены более подробно в последующих главах. [c.28]

МНОГО полезного в технику ультрацентрифугирования. В этом обзоре описаны многие важные экспериментальные детали — конструкция кювет, оптические системы и пр., — а также теоретические основы метода.) Существует несколько методов определения молекулярного веса с помощью ультрацентрифуги. Ниже мы рассмотрим наиболее важные из них, начиная с классического метода, основанного на измерении скорости седиментации. [c.65]

Центрифугирование в градиенте плотности. Конвекционные возмущения и взаимодействие между молекулами растворенного вещества сводятся к минимуму или совершенно исключаются, если центрифугирование проводят в непрерывном градиенте плотности. Существует два метода этого типа метод, основанный на измерении скорости седиментации, и метод седиментационного равновесия. [c.138]

Особенности белков связаны с их большой молекулярной массой, колеблющейся в широких пределах. Наиболее точные данные об их молекулярной массе получены сравнительно недавно в результате применения метода Сведберга, основанного на определении молекулярной массы измерением скорости седиментации коллоидных растворов белков. В таблице 40 приведены молекулярные массы некоторых белков. [c.276]

Установлено, что белки могут иметь весьма различные размеры и форму. Определение молекулярных масс и размеров белков было выполнено с применением мощного арсенала физических методов исследований. Молекулярные массы можно определить с помощью анализа отдельных компонентов (см. упражнение 20-23), измерения скоростей диффузии, скоростей седиментации в ультрацентрифуге, рассеяния света и даже путем измерения размеров индивидуальных, очень больших по размеру молекул белка методом электронной микроскопии. Сведения о форме молекул получают, измеряя скорости молекулярной релаксации после электрической поляризации, исследуя изменения в оптических свойствах (двойное лучепреломление), возникающие в струе жидкости, непосредственно с помощью электронной микроскопии и, что имеет, быть может, наиболее важное значение, исследуя интенсивность рассеяния света и рентгеновского излучения как функцию угла рассеяния. Применение всех этих методов часто встречает трудности вследствие высокой степени гидратации белков, а также в результате того, что многие белки вступают в обратимые реакции ассоциации, образуя димеры, три-меры и т. д. Молекулярные массы, молекулярные параметры и изоэлектрические точки ряда важных белков приведены в табл. 20-2. [c.125]

При определении молекулярных весов результаты измерения диффузии чаще всего используют в сочетании с данными другого какого-либо гидродинамического метода (например, измерения скорости седиментации в ультрацентрифуге). Это позволяет исключить коэффициент трения и таким образом рассчитать молекулярный вес (разд. 2 гл. X). [c.175]

Во-вторых, с помощью физико-химических методов, применимых. к белковым растворам, можно установить молекулярный вес. Он может быть определен несколькими различными приемами, при условии, если материал монодисперсен. К таким приемам относятся методы измерения осмотического давления, светорассеяния, седиментационного равновесия и измерения скорости седиментации и диффузии. Все эти приемы основаны на различных принципах и часто дают не вполне совпадающие результаты. Это объясняется тем, что получаемые данные зависят не только от размеров и массы, но и от. электрического заряда, формы и степени гидратации белковых молекул. При измерении скорости движения частиц (например, скорости диффузии или скорости седиментации) хорошие результаты получаются только для тех молекул, форма которых близка к шарообразной, ибо они ведут себя в соответствии с изученными закономерностями. Отклонение от сферической формы (фибриллярные белки) и гидратация молекул приводят к различным ошибкам, так как движение молекул замедляется в результате увеличения коэффициента трения или эффективного размера частиц. [c.128]

Если, например, молекулярный вес полимера больше 100 ООО, то для достижения равновесия требуется от нескольких суток до нескольких недель. Поэтому для исследования полимеров с весьма большими молекулярными весами лучше использовать метод, основанный на измерении скорости седиментации [7]. [c.65]

Это та же задача, которая ставится и при измерениях диффузии, и рещается она с помощью тех же самых оптических схем (см. предыдущую главу). Сходство с диффузией усугубляется тем, что граница никогда не может быть абсолютно острой, как это изображено на рис. 6.3, а. Едва возникает граница, начинается диффузия молекул в обратном направлении, благодаря чему граница одновременно смещается в сторону дна и расщиряется, как это изображено на рис. 6.3,6 и 6.3,0. Регистрация границы типа рис. 6.3,6 может быть достигнута методом поглощения света или интерферометрическим (Рэлея), а регистрация границы типа рис. 6.3, в — рефрактометрическими или поляризационно-интерферометрическим методом. Если вещество полидисперсно, расщирение границы с течением времени происходит быстрее, чем только из-за диффузии (см. 4), и обусловлено также различием скоростей седиментации тяжелых и легких компонентов. Однако качественно картина остается той же, что и на рис. 6.3. [c.428]

С появлением седиментационных весов метод был автоматизирован [47, 65, 104, 281]. Действие весов основано на том, что нагрузка на чашку весов, подвешенную у дна мензурки и содержащую смесь, компенсируется каким-либо торсионным устройством, изменение момента закручивания регистрируется во времени. Изящным методом определения скорости седиментации является измерение обратного ра1ссеяния у-лучей от осевшего вещества, на которое был направлен источ ник Sr (1 мКи, или 3,7-10 с" в Международной системе единиц). Естественно, для ускорения седиментации можно использовать центрифугирование [223, 421]. [c.93]

Молекулярный вес, определяемый по формуле (Х.6), не всегда равен средневесовому молекулярному весу. Это отчасти связано с тем, что при его вычислении используется отношение з к О. Дело в том, что в случае полидисперсных систем с более или менее непрерывным распределением молекулярных весов метод скорости седиментации неприменим, и вместо него нужно пользоваться каким-либо из методов, описанных ниже. В случае гомогенных или гетеродисперсных систем, состоящих из дискретного набора компонентов, измерения скорости седиментации, дополненные измерениями диффузии, позволяют правильно определять молекулярные веса. Разделение компонентов гетеродисперсных белковых смесей с помощью ультрацентрифуги сыграло большую роль в развитии науки, поскольку таким путем было установлено, что белки — это индивидуальные вещества, а не беспорядочные конгломераты молекул меньших размеров. [c.190]

Мицеллы ПАВ по размерам и молекулярно-кинетичес-ким свойствам близки к макромолекулам высокомолекулярных соединений, и для определения мицеллярной массы ПАВ пригодны те же методы, которые применяются для нахождения молекулярной массы полимеров. Эти методы основаны на измерении интенсивности светорассеяния, скорости диффузии, скорости седиментации в поле центробежной силы ультрацентрифуги. (В последнее время предложен метод, основанный на измерении оптической плотности мицеллярных растворов, содержащих солюбилизированный олеофиль-ный краситель. Однако он находит лишь ограниченное применение — пригоден для неионогенных ПАВ с невысокой степенью оксиэтилирования.) [c.157]

При определении молекулярных масс в ультрацентрифуге [67 — 69 различают метод измерения скорости седиментации и оавновесное центрифугирование. В то время как в первом случае измеряют скорость седиментации, во втором — определяют положение седиментационного равновесия. [c.360]

В случае измерения скорости седиментации необходимы поля центробежных сил, обеспечивающие полное осаждение белков. Белок, находящийся в виде коллоидного раствора, обладает большей плотностью, чем растворитель. В ходе центрифугирования на молекулу белка действует значительная центробежная сила, которая, вызывая движение молекулы через среду, обеспечивает скорость перемещения, пропорциональную трению молекулы в среде. Скорость седиментации прямо пропорциональна молекулярной массе. Для определения молекулярной массы необходимы приборы со скоростью вращения ротора до 60 тыс. об/мин. Раствором белка заполняют прозрачную ячейку. Изменения концентрации, возникающие в процессе центрифугирования, могут прослеживаться с помощью оптических методов, например посредством шлирен- или интерференционной оптики, а также посредством прямого измерения абсорбции в УФ-области (сканирующая система). [c.360]

Наилучшим абсолютным методом измерения м. в. и молекулярно-весовых распределений, особенно широко применяемым в биофизике, биохимии и молекулярной биологии, является се-диментационный. Метод состоит в осаждении макромолекул под действием центробежной силы в ультрацентрифуге, вращающейся со скоростью порядка 10 —10 об мин. Центр обежное ускорение при этом во много раз превышает ускорение силы тяжести g. В современных ультрацентрифугах оно доходит до 350 ООО g (число оборотов в минуту 70 ООО). Кювета с раствором полимера помещается в ротор центрифуги. Кювета представляет собой цилиндр с прозрачными окнами из кристаллического кварца. Через кювету проходит пучок света, и наблюдение за седиментацией производится оптичес1шт методами. Впервые седиментация в ультрацентрифуге была применена к изучению полимеров Сведбергом в 1925 г. Подробное описание экспериментальных методов приведено в [48, 58]. [c.150]

Бойер и Спенсер [43] на основании экспериментальных результатов предыдущих авторов указывают, что аномальные явления наблюдаются не только при изучении растворов вискозиметрическим методом, но и при определении скорости седиментации, осмотического давления и электрофоретической подвижности. Хорт и Ринфрет [59] наблюдали эффект критической концентрации в плотности и при измерении теплоты разбавления. [c.300]

Оден и Вернер 11 изучали зависимость размера частиц сульфатов бария, стронция и кальция от концентрации взятых реагентов, пользуясь методом промывки и пептизации осадков и измерения скорости седиментации. Авторы прииши к выводу, что число частиц пропорционально произведению исходных концентраций двух реагирующих веществ. Как и следовало ожидать, на основе законов Веймарна, при осаждении из растворов равных концентраций размер частиц указанных трех сульфатов увеличивался в порядке возрастания их растворимости. Однако Оден и Вернер указывают, что при осаждении из растворов с одинаковым относительным пересыщением все три соли имеют разные размеры частиц. Так, при относительном пересыщении, равном 166, пик на кривой распределения размеров частиц сульфата стронция соответствовал радиусу частиц 6 мк для сульфата бария при относительном пересыщении, равном 100, наиболее вероятный радиус частиц составлял всего 0,9 мк. [c.161]

При изучении равновемй в растворах понятие с едневесо-вого молекулярного веса Mw использовалось редко. Мж можно определить из измерений турбидиметрии в сочетании с показателем преломления [20, 23, 26] или, если сделать соответствующие предположения, из измерений скорости седиментации [52, 57]. Эти методы пригодны, в частности, для определепия высокого молекулярного веса. Рассеяние света было применен для инсулина в водном растворе ири определении функции М В) [c.406]

Изменения активности некоторых белков коррелируются, как правило, с изменениями ряда физических свойств. Так, изменение формы белковой молекулы можно установить по изменению некоторых гидродинамических характеристик (например, коэффициента трения, инкремента вязкости), по изменению светорассеяния, поверхностных свойств, диффузии через полупроницаемые мембраны и скорости седиментации [90]. Изменения термодинамических свойств (энтальпии и энтропии), объема, растворимости, оптического вращения, поглощения в инфракрасной области, дифракции электронов, а также некоторые другие характеристики, приведенные Каузманом [90], используются для Оцейки изменений формы белковых молекул. Большинство этих измерений было проведено па макромолекулах неизвестной структуры, для которых не была установлена последовательность аминокислотных остатков. В настоящее время благодаря усовершенствованию методов деградации белков, аналитического определения Концевых групп, методов разделения и идентификации отдельных фрагментов можно успешно изучать белки с молекулярным весом порядка 20 ООО. Хотя эта работа еще не достигла молекулярного уровня, тем не менее она дает возможность лучше использовать значения физических констант белковой молекулы известной структуры для объяснения механизма взаимодействия фермента с субстратом. Структура такого белка, как фиброин (белковое вещество натурального шелка), в настоящее время хорошо изучена благодаря сравнению рентгенограммы и ИК-спектров нативного волокна с рентгенограммами [35, 38, 108, 140] и ИК-спектрами [168] небольших фрагментов белка известной структуры, полученных при деградации, а также синтетитегаихпмшнептидо [c.386]

Скорость, с которой молекулы осаждаются в ультрацентрифуге, является функцией их веса следовательно, и скорость седиментации и наступающее равновесие можно использовать для измерения молекулярного веса полимеров. Метод дает оценку среднего веса растворенных молекул в противоположность осмотическим измерениям, которые дают среднее число молекул в весовой единице образца. Средневесовые и среднечисловые молекулярные веса для типичного образца обычно различаются, поскольку на первые сильно влияет относительно небольшое число очень крупных частиц, а на последнее может оказать сильное влияние малое число молекул низкого молекулярного веса. [c.595]

Метод, основанный на измерении скорости седиментации, заключается в следующем. Исходный гомогенный материал подвергают центрифугированию при высокой скорости (60 000 об мин). Поскольку более тяжелые молекулы в растворе перемещаются быстрее, между частью раствора, занятой этими молекулами, и частью, в которой остается растворитель и медленно седименти-рующие компоненты, образуется граница. Эту границу можно наблюдать по поглощению или с помощью рефрактометрических [c.185]

В 1943 г. исследования молекулярного веса различных препаратов целлюлозы и ее эфиров путем определения скорости седиментации в ультрацентрифуге и скорости диффузии были проведены Граленом и СведбергомЧ Ими были получены еще более высакие значения молекулярного веса целлюлозы, соответствующие значениям степени полимеризации 10800 (хлопок), 9300 (небеленый хлопковый пух), 36000 (лен), 12400 (рами), 2500—3100 (древесная целлюлоза, выделенная по сульфитному или сульфатному методу). По данным этих исследователей, максимальный экспериментально определенный молекулярный -вес целлюлозы составляет около 6 000000 (для целлюлозы льна). Найденные ими значения молекулярного веса хлопковой целлюлозы совпадают с результатами, полученными Головой и Ивановым путем вискозиметрических измерений. Необходимо, однако, отметить, что Гра-лен и Сведберг производили менее тщательную очистку раствора от кислорода, чем Голова. [c.30]

Молекулярный вес образца может быть определен по одновременному измерению скорости седиментации в очень больших полях центробежной силы и коэффициента диффузии полимера в растворе. Ультрацентрифугирование нашло широкое применение при определении молекулярных весов таких компактных макромолекул, какими являются белки. Для статистических клубков применение метода скоростной седиментации осложняется тем, что при конечной концентрации раствора макромолекулы, перекры-ваясь, оказывают взаимное влияние друг на друга при седиментации. Это затрудняет интерпретацию экспериментальных данных. Средневесовой молекулярный вес полимеров, макромолекулы которых представляют собой статистические клубки, обычно определяют методами равновесного центрифугирования или методом Арчибальда. Однако для определения молекулярных весов кристаллических полиолефинов метод ультрацентрифугирования не применялся быстрый и удобный метод скоростной седиментации с успехом может быть применен для оценки молекулярно-весового распределения полиолефинов. [c.156]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология