Детергенты критическая концентрация

В зависимости от целей эксперимента в каждом конкретном случае выбирается не только определенный тип детергента, но также подбираются оптимальные условия его действия в отношении мембранного фермента (концентрация, время и температура обработки, количество мембранного материала) При выборе оптимально действующей концентрации детергентов следует помнить, что в определенных условиях они склонны к образованию агрегатов — мицелл, эффективность действия которых отличается от эффективности мономерных форм детергентов. Концентрация, выше которой происходит образование ми-целлярной формы детергентов, называется критической концентрацией мицеллообразования (ККМ). Так, для неионного детергента тритона Х-100 (м. м =643 Да) и анионного детергента дезоксихолата натрия (м. м. = 420 Да) величины ККМ соответственно равны 0,24 и 5 мМ. [c.370]

Мицеллы — это наиболее хорошо известный и наиболее интенсивно изучаемый пример действия гидрофобных сил в водном растворе. Многие современные работы, посвященные природе этих сил, тесно связаны с ранними исследованиями в области коллоидной химии мицелл [28]. При образовании мицелл углеводородные цепи дифильных молекул поверхностноактивных веществ ассоциируют таким образом, чтобы иметь минимальную площадь поверхности соприкосновения с водой. Гидрофильные группы, которые могут быть как ионогенными, так и неионогенными, стремятся нри этом сохранить контакт с растворителем и остаются на поверхности мицеллы. Добавление таких веществ, как спирты, которые увеличивают растворимость непо.лярных соединений в воде, приводит к разрушению мицелл, делая контакт гидрофобной области с растворителем энергетически более благоприятным. Это проявляется в возрастании критической концентрации мицеллообразования в присутствии таких веществ. Их добавление главным образом в случае ионных мицелл понижает высокую плотность заряда на поверхности мицеллы, что также способствует разрушению мицелл. Вследствие сложного влияния заряженных групп на свойства мицелл легче сделать определенные выводы, исследуя скорее поведение неионных, чем ионных детергентов. [c.309]

ДДС-Na можно перевести в осадок при этом его концентрация И растворе падает до 0,25%, что меньше критической концентрации мицеллообразования при комнатной температуре в указанном солевом растворе (при увеличении содержания соли концентрация мицеллообразования сильно снижается). Растворенный в мономерной форме ДДС-Na легко отделяется от белка иа сефадексе G-25. С другой стороны, как уже упоминалось, связанные с белком детергенты могут очень существенно увеличить размеры и молекулярную массу комплекса, что следует иметь в виду при выборе пористости геля. [c.139]

При использовании катионных детергентов, например, ЦТАБ, формируется двойной электрический слой, в котором положительные заряды направлены внутрь капилляра. Тем самым достигается обращение ЭОП. Вследствие того, что поверхность заряжена положительно, адсорбция катионных белков тормозится электростатическим отталкиванием от стенки. При этом в случае основных белков достигается большое число ступеней разделения и симметричность пиков. Вообще следует обращать внимание на то, чтобы добавленным детергентом не превысить критическую концентрацию мицеллообразования (ККМ). [c.68]

По мере повышения концентрации сложного эфира (54) достигается критическая концентрация мицеллообразования (ККМ) и происходит образование мицелл. (Для детергентов с полярными концевыми группами такого типа ККМ составляет обычно 10 —10 моль-л- [8].) В результате происходит дальнейшее увеличение каталитической эффективности. Последнее имеет место в силу того, что в мицелле взаимодействие между сложный эфиром и имидазолом более эффективно. На рис. 24.1.15 схематически изображена сферическая мицелла заряженной молекулы детергента. Углеводородное ядро диаметром около 2 нм окружено сферическим слоем Штерна толщиной в несколько десятых нм, содержащем заряженные или полярные концевые группы, прочно связанную сольватационную воду и противоионы. Большая часть противоионов, однако, обнаруживается в более толстом внешнем слое. Там эти противоионы независимо сольватируются и свободно обмениваются с другими ионами, содержащимися в растворителе. [c.506]

Проследим, что происходит в водном растворе детергента при повышении его концентрации. Сначала при самых низких концентрациях молекулы свободно движутся в растворе независимо друг от друга — раствор молекулярно дисперсен, т. е. истинный (рис. 67,а). При определенной концентрации, называемой критической концентрацией мицеллообразования (ККМ), начинают образовываться мицеллы. Это [c.142]

Критическая концентрация мицеллообразования — важная величина для каждого детергента. Необходимо отметить, что ККМ — это не точное значение концентрации, а некоторый узкий интервал концентраций, в котором начинается мицеллообразование. Для определения ККМ используют методы, основанные на регистрации изменений свойств раствора. Появление мицелл сильно увеличивает рассеяние света раствором, а сами мицеллы становятся наблюдаемыми в ультрамикроскоп. На кривых зависимости осмотического давления, а также электропроводности раствора от концентрации поверхностно-активного вещества наблюдаются изломы, [c.143]

Почему критическую концентрацию мицеллообразования считают важной характеристикой детергентов [c.229]

Одной из важных характеристик детергента является критическая концентрация мицеллообразования (ККМ), поскольку способ действия детергента на мембрану зависит от того, превышает используемая концентрация детергента эту величину или не достигает ее. В первом случае детергент полностью солюбилизирует мембранные структуры и включает компоненты мембран в собственные мицеллы, во втором — модифицирует мембрану, не разрушая полностью структуры бислоя. Величины критических концентраций мицеллообразования для некоторых детергентов при комнатной температуре представлены в табл. 14. При использовании фактических данных, однако, следует учитывать зависимость этой величины от температуры и ионной силы среды. [c.89]

В гл. 6 говорилось о том, что при некоторой критической толщине тонкий слой жидкости становится неустойчивым по форме, ибо капиллярные силы, стремящиеся сохранить плоскопараллельную форму слоя с соответствующей ей равномерной толщиной, компенсируются отрицательным расклинивающим давлением в ней. Когда такая критическая толщина достигается, для пленки имеются две возможности либо разорваться, либо скачкообразно изменить свою толщину, превратившись в черную пленку. В первом случае пена разрушается, во втором — приобретает еще большую устойчивость, поскольку время ее жизни определяется теперь свойствами (прочностью) черных пленок. Следовательно, при переходе в область высокой устойчивости пены, например при увеличении концентрации детергента (стабилизатора), должны появиться черные пятна, которые не образуются в малоустойчивых пленках. [c.235]

Опыты с микроскопическими пленками показали следующее. При низких концентрациях детергента, которым соответствует малая устойчивость пен (время жизни примерно 10 с), микроскопические пленки относительно быстро утончаются и при некоторой критической толщине h r, составляющей около 200— [c.236]

Уже дав но было высказано предположение, что детергенты образуют мице.плы в неводных растворителях. Доказательства, приводившиеся в пользу этого предположения, были хотя и косвенными, ио вполне правдоподобными. Мицеллы встречаются в водных растворах детергентов и приводят к явлению, именуемому растворением. Это же явление наблюдается в неводных растворах (см. ссылку 140). Следовательно, вывод о том, что мицеллы образуются также и в последнем случае, вполне логичен. Более прямое доказательство наличия мицелл в неводных растворах детергентов приводят Аркин и Синглтерри (см. ссылку 141). Эти исследователи использовали очень остроумный прием, основанный на наблюдениях KoppiHHa (см. ссылку 142), который установил, что определенные красящие вещества начинают флуоресцировать после, а не раньше наступления критической концентрации мицелл. Аркин и Синглтерри показали, что раствор из красящего вещества [c.174]

Особый случай представляет собой отделение белка от свободного детергента. Здесь следует помнить о том, что при концентрациях выше некоторых критических детергенты в водном растворе существуют в виде мицелл, достаточно крупных для того, чтобы не проникать в поры, например сефадекса G-25. Например, мицеллы додецилсульфата натрия (ДДС-Na) содержат до 70 молекул, т. е. имеют суммарную молекулярную массу около 20 ООО. Мицеллы Тритона Х-100 еще крупней — до 120 молекул с суммарной массой около 75 000. Критическая концентрация мицеллообразования для ДДС-Na в 0,01 М Na l составляет 0,3%, а для Тритона Х-100 — 0,06%. Это означает, что отделить от детергентов гель-фильтра-дией можно только очень крупные белки на крупнопористых матрицах. К счастью, в случае ДДС-Na проблему можно разрешить, воспользовавшись резким падением его растворимости при понижении температуры. Охлаждением препарата до 0° основную массу [c.138]

Мицеллярный катализ оказывает сильное влияние на скорости реакций. Мицеллы — это агрегаты с большим содержанием молекул мыла или детергента, довольно рыхло связанные преимущественно за счет гидрофобных (неполярных) взаимодействий. При увеличении концентрации детергента в водном растворе происходит постепенное изменение физико-химических свойств раствора поверхностного натяжения, плотности, pH и электропроводности. Однако наступает такой момент, когда изменения перестают быть плавными и при небольшом увеличении концентрации детергента какое-либо из свойств раствора резко меняется. Концентрация детергента, при которой наступает такой скачок, называется критической концентрацией ми-целлообразования (ККМ). Мицеллы обычно образуются в водном растворе полярные и неполярные группы находятся соответственно на поверхности и внутри мицелл. Известны и обращенные мицеллы, т. е. агрегаты поверхностно-активных веществ в неполярных растворителях, в которых полярные и неполярные группы расположены соответственно внутри и на поверхности мицелл. За счет неполярных взаимодействий мицеллы связывают множество органических субстратов, что приводит к ускорению химических реакций (или порой к их замедлению). Катализируемые мицеллами реакции обычно протекают на поверхности мицелл. Более того, мицеллярный катализ носит определенные ферментоподобные черты например, кинетика мицеллярных процессов подчиняется уравнению Михаэлиса— Ментен, и катализ характеризуется заметной стереоспецифичностью. Все это указывает на то, что мицеллы можно использовать для моделирования ферментативного катализа [22]. [c.337]

На рис. Х1-14 приведены зависимости, описывающие физические свойства раствора додецилсульфата натрия — типичного коллоидного электролита [38, 39]. Как видно из этого рисунка, наиболее значительные изменения физических свойств соответствуют области так называемой критической концентрации мицеллообразевания (ККМ). Приблизительное постоянство,осмотического давления при концентрации детергента выше ККМ показывает, что в этих условиях протекает процесс, весьма сходный с выделением новой фазы. И хотя на самом деле никакого значительного разделения фаз здесь не наблюдается, резкое З/ величение рассеяния света свидетельствует о переходе системы в коллоидное состояние. Предложено хорошо аргументированное объяснение, согласно которому в области ККМ начинается агрегация длинноцепочечных электролитов в довольно большие заряженные частицы. Такие частицы обычно называют мицеллами. Детальное рассмотрение физической химии мицеллообразования несколько выходит за рамки этой книги. Однако это явление столь характерно для растворов детергентов, что о нем необходимо сказать хотя бы несколько слов. [c.380]

СНз(СН2)пОЗОзНа ] широко распространенного детергента-ионы детергента остаются в растворе в виде мономеров. При увеличении концентрации детергента наступает момент (критическая концентрация мицеллообра-зования), когда в результате ассоциации мономеров образуются мицеллы (рис. 12-16). Критическая концентрация мицел-лообразовапия для додецилсульфата натрия составляет 8,2 мМ. При изучении свойств мицелл было установлено, что их молекулярная масса в среднем составляет 18 ООО. Рассчитайте, сколько молекул детергента содержится в одной мицелле. [c.352]

Доказательства участия мицелл в каталитическом процессе. можно найти в работах, нодобных работам Фуллингтона и Кордеса [370], которые показали, что ниже критической концентрации мицеллообразования константа скорости первого порядка катализируемого кислотами гидролиза метил-о-бензоата в разбавленных растворах лаурилсульфата натрия и аналогичных анионных детергентов зависит от концентрации детергента в степени, значительно большей единицы. Однако выше указанной критической концентрацин показатель степени при концентрации детергента уменьшается, затем становится меньше единицы, и при достаточно больших концентрациях детергента константа скорости приближается к предельной величине. Эти результаты позволяют сделать предположение, что субстрат внедряется в поверхностный слон мицеллы и внутрь ее. Внедрение реагента в заряженную мицеллу может приводить к увеличению или к уменьшению скорости реакции в зависимости от соотношения электростатических зарядов. [c.220]

Значительные отклонения от закона Ламберта — Бэра могут иметь место в том случае, когда растворенные молекулы агрегируют, образуя ассоциаты, размеры которых достаточно велики, чтобы вызвать рассеяние падающего излучения. Если некоторая доля излучения рассеивается, интенсивность излучения, достигающего детектора, уменьшается, а оптическая плотность увеличивается. Особенно интересно это явление при образовании мицелл. В пределах очень узкого диапазона концентраций, около так называемой критической концентрации мицеллообра-зования, некоторые виды молекул кооперативно ассоциируют, образуя большие частицы, называемые мицеллами и содержащие 100 н более молекул на один ассоциат. Образование мицелл вызывает значительное рассеяние излучения в широкой области спектра, от рентгеновского излучения до видимого света, что приводит к результату, схематически проиллюстрированному на рис. 9.7. Мицеллы часто образуются из молекул, один конец которых имеет высокое сродство к растворителю, а другой — низкое. При.мерами могут служить синтетические детергенты, такие, как додецилсульфат натрия, или заряженные липиды, такие, как ионизованные жирные кислоты [27] и фосфолипиды [28, 66]. [c.503]

Поверхностно-активные вещества — тритон Х-100, трис-дезоксихолат, додецилсульфат натрия и дигитонин — в определенных условиях (концентрация, время воздействия) обусловливали активирование Mg +-, Na+-, К+- АТФазы фракции микросом, миелина и синаптосом, выделенных из мозга кролика. Степень активирования ферментативной активности была значительно более выражена на микросомной фракции и миелине, чем на синаптосомах. Концентрация детергентов, необходимая для максимальной активации Mg +-, Na+-, К+-АТФазы в синаптосомах, была меньше концентрации, оСусловливаюшей активацию фермента в других мембранных структурах. Путем исследования критической концентрации мицеллообразования разных детергентов и сравнения этой величины с активирующими ферментативную систему концентрациями, сделано заключение, что активирующее действие детергентов проявляется при их молекулярно-дисперсном состоянии. Полученные данные свидетельствуют о наличии определенной специфики внутримембранной организации Na+-, [c.212]

Детергенты представляют собой амфипатические молекулы, т. е. молекулы, имеющие как гидрофильную, так и гидрофобную области они умеренно растворяются в воде. В очень низких концентрациях детергенты образуют в воде истинный раствор. По мере возрастания концентрации молекулы детергента агрегируют с образованием мицелл, в каждой из которых гидрофильные области обращены к воде, а гидрофобные скрыты от воды внутри мицеллы. Концентрацию, при которой по мере добавления детергента к воде начинают образовываться мицеллы, называют критической концентрацией мицеллообразования (ККМ). Каждый детергент характеризуется своими ККМ, размерами и формой мицелл. Превосходный обзор Хелениуса и Симонса [3] суммирует свойства многих детергентов, применяемых для получения клеточных фракций. [c.152]

Если концентрация детергента превышает критическую концентрацию мицеллообразования, то детергент полностью солюбилизирует мембранные структуры. В противоположном случае (концентрация меньше ККМ) детергент модифицирует мембрану, не разрушая полностью липидный бислой. Кроме того, необходимо учитывать зависимость этого параметра от температуры и ионной силы среды. Детергенты с низкой ККМ, образующие крупные мицеллы, вследствие низкой концентрации мономеров не способны полностью удаляться при диализе или ультрафильтрации, что может привести к денатурации белка при накоплении молекул детергента. Поэтому удобнее пользоваться детергентами с высокими значениями ККМ (цвиттерионные детергенты, соли желчных кислот, октилглю-козид). Еще одной характеристикой детергента является его агрегационное число. Это количество молекул, входящих в состав одной мицеллы. Детергенты с высоким агрегационным числом образуют выраженные мицеллярные структуры, которые внедряются в липидный бислой и солюбилизируют его. Детергенты с низким агрегационным числом не способны образовывать собственные мицеллы и лишь встраиваются в бислой липидов. [c.225]

II. Слабоионные детергенты. В присутствии дезоксихолата, по-видимому, происходит наиболее полная солюбилизация мембран, а относительно высокая критическая концентрация мицеллообразования у этого детергента позволяет удалять его с помощью диализа. Кроме того, благодаря малому размеру мицелл связанный детергент не влияет на поведение солюбилизированных белков во время гель-фильтрации. Мы обычно применяем гель-фильтрацию после очистки на колонке с МКА для того, чтобы освободиться от незначительных примесей. Недостаток дезоксихолата заключается в том, что при pH ниже 8, а также в присутствии солей он превращается в гель. Холат, в этом смысле, причиняет меньше хлопот, но он и менее эффективен для солюбилизации. Однако иногда удобно солюбилизировать препарат в дезоксихолате, а после связывания антигена на колонке заменить его холатом. При работе с лимфоидной тканью, если предусматривается солюбилизация солями желчных кислот, необходимо предварительно удалить клеточные ядра. В противном случае высвобожденная ДНК значительно увеличит вязкость раствора. Если же антигены выделяют из мозговой ткани, в которой количество клеточных ядер на единицу веса гораздо меньше, можно сразу проводить экстракцию дезоксихолатом, поскольку в этом случае вязкость экстракта, очевидно, не будет чрезмерной. [c.187]

По этому методу при совместном растворении яичного лецитина (24 мг), холестерола (4,2 мг) и детергента (3,75 мл, или 200 ммоль октилглюкозида/л воды) получают смешанные мицеллы, которые затем диализуют против 50 мМ трис-буфера, pH 7,8. Поскольку критическая концентрация мицеллообразо-вания для октилглюкозида велика, он Легко удаляется за несколько часов диализа при комнатной температуре. Когда в качестве маркера в смешанные мицеллы вводили щелочную фос-фатазу, получали липосомы, содержащие до 40% фермента. [c.123]

При повышении концентрации сверх критической (выше 10 М) детергент образует глобулярные мицеллы, которые характеризуются гидрофильной оболочкой и гидрофобной внутренней полостью. Радикалы, будучи гидрофобными, оказываются внутри мицеллы. В этой супергидрофоб-ной клетке пространственные перемещения радикалов ограничены, а выход из нее невозможен. Результатом оказывается 100%-я реглоселектив-ность реакции. [c.471]

Однако при проведении таких экспериментов в трактовке получаемых результатов следует соблюдать известную осторожность. Необходимо исключить температурный сдвиг pH буфера, влияние температуры на величины констант диссоциации комплексов субстрата с ионами-активаторами (например, Мд-АТФ) или комплексона с ионом, концентрацию которого он должен стабилизировать (оксалат Са или М -ЦДТА и т. д.), и, наконец, наличие критических температур для физико-химического состояния бислоя, его гидрофобный объем, легкость образования мицелл (например, в присутствии детергентов) и тем самым доступность субстрата или ионов-активаторов гидролитическим и эффектор-ным центрам в белково-липидных комплексах мембранных ферментов (Блюменфельд, 1977). [c.95]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология