Детергенты мицеллообразования ККМ

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]

Долгое время считалось, что именно процесс мицеллообразования и солюбилизации загрязнений мицеллами ответствен за моющую способность детергента. Однако, как видно из рис. XVn.2, моющая способность возрастает с увеличением концентрации детергента вплоть до ККМ, после чего практически не изменяется это означает, что моющее действие определяется концентрацией мономера ПАВ. Эффективность детергентов определяется не только способностью отрывать частицы жира от поверхности ткани (за счет изменения о), но и их способностью удерживать эти частицы во взвешенном состоянии, предотвращая повторное осаждение. Таким образом, важно учитывать и дефлокулирующую способность детергентов, т. е. их способность стабилизировать дисперсную систему, получающуюся при удалении грязи ( защитное действие детергентов). [c.363]

Так, моющее действие, широко используемое на практике, особенно при получении сверхчистых веществ, необходимых для современной техники, представляет собой весьма сложный коллоидно-химический процесс, включающий понижение поверхностной энергии, диспергирование, коллоидную защиту и солюбилизацию. Поэтому моющие средства (детергенты) —это ПАВ особого типа. Наряду с сильной поверхностной активностью и смачивающей способностью им свойственна высокая стабилизирующая способность по отношению к гидрофобным частицам загрязнений. Такими свойствами обладают мыла (жировые и синтетические) с длиной цепи 12—18 атомов С, способные к мицеллообразованию. [c.337]

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]

Поскольку хорошие детергенты обязательно образуют коллоиды, можно предположить, что мицеллы должны оказывать непосредственное влияние на моющее действие. Мак-Бэн [68], например, одним из основных факторов моющего действия считал солюбилизацию. По его мнению, жирные загрязнения включаются в мицеллы детергентов, так же как солюбилизованные красители и другие органические молекулы. Однако, как видно из рис. XI-14, с увеличением концентрации детергента его моющая способность растет до момента достижения области ККМ, а затем остается практически постоянной. Поскольку по достижении области КММ концентрация мицелл непрерывно растет, это означает, что прямая корреляция между концентрацией детергента и его моющим действием отсутствует. Отсюда однозначно следует, что моющая способность определяется наличием длинноцепочечных мономерных ионов или молекул и очень вероятно, что те же свойства, которые обусловливают хорошее моющее действие, способствуют и образованию мицелл. Таким образом, процесс мицеллообразования является скорее осложняющим, чем благоприятствующим, фактором. [c.383]

Характерное увеличение устойчивости многих гидрофобных связей с ростом температуры вплоть до 60 °С связано с положительной энтальпией взаимодействия [31, 65]. Помимо рассмотренных выше примеров, этот тип классической гидрофобной связи наблюдается в связывании этана, пропана и бутана рядом белков с ДЯ, близким к нулю [66] в полимеризации белка вируса табачной мозаики, где АЯ составляет 190 ккал/моль (796 10 Дж/моль) и А5 = 682 энтр. ед. (2860 Дж/моль-К), что соответствует переходу большого числа молекул воды в среду растворителя [67] в мицеллообразовании с участием неионных детергентов, сопровождающимся величиной ДЯ --5 ккал/моль (21 -10 Дж/моль) и Д5 = 30 энтр. ед. [23, 68]. [c.323]

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]

Долгое время считалось, что именно процесс мицеллообразования и солюбилизации загрязнений мицеллами ответственен за моющую способ1юсть детергента, Однако, как видно из рис. ХУП. 2, [c.329]

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]

Л. более полярны и легче раств. в воде, чем диацил-фосфолипиды (в ф-ле R и R -ацилы). Обладают высокой поверхностной активностью и проявляют св-ва детергентов. Образуют в воде мицеллярные р-ры (критич. концентрация мицеллообразования 10 -10 М). Сами по себе Л. не способны давать бислойные структуры, но легко формируют их при ассоциации с жирными к-тами и холестерином. При щелочном гидролизе Л. образуются жирные к-ты и замещенные глицерофосфаты (в ф-ле R и R -H), к-рые далее расщепляются с одноврем. изомеризацией до смеси незамещенных 2- и 3-глицерофосфатов (R, R, Х-Н). В условиях основного или кислотного катализа Л. изомеризуются в результате миграции ацильной группы между положениями 1 и 2 остатка глицерина. Селективное отщепление жирной к-ты от Л. происходит под действием фермента лизофосфолипазы. С помощью ацилирующих реагентов Л. могут быть переведены в диацилфосфолипиды. [c.593]

Использование алканоламидов в США в качестве детергентов основано на открытии Критчевски — в результате реакции взаимодействия жирных кислот кокосового масла с 1 молем ДЭА образуется нерастворимый продукт, в то время как при взаимодействии с 2 молями ДЭА наблюдается образование полностью растворимого продукта, обладающего хорошими свойствами пенообразования и смачивания [70]. Удовлетворительных объяснений водорастворимости детергентов найдено не было. В [71,72] предложена концепция совместного мицеллообразования, согласно которой ПАВ при концентрации существенно ниже его собственной ККМ растворяет относительно большие количества нерастворимых соединений. Отличным источником информации по теме практических аспектов химии алканоламидов служит справочник, выпущены Dow hemi al o. [73]. [c.36]

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]

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]

Дополнительные полярные группы, двойные углерод-углерод-ные связи, разветвления в углеводородной цепи обычно способствуют увеличению ККМ, тогда как изменения гидрофильной части молекулы ПАВ не оказывают существенного влияния на ККМ. Присутствие сильных электролитов снижает ККМ ионных детергентов и лишь в небольшой степени влияет на ККМ неионпых ПАВ. Присутствие неполярных посторонних веществ в растворе также может влиять на величину ККМ всех типов ПАВ. Зависимость ККМ от температуры и давления позволяет находить термодинамические характеристики процесса мицеллообразования [7, 54]. Влияние температуры на ККМ ионогенных ПАВ гораздо сложнее, чем на ККМ неионных ПАВ. Понимание различых факторов, влияющих на ККМ, весьма желательно и даже необходимо при интерпретации кинетических эффектов мицелл, а также при анализе [c.229]

НИЮ к структуре мицелл в воде углеводородные цепи направлены наружу, к поверхности раздела мицелла — вода, а полярные группы находятся внутри или в ядре мицеллы. Образованию таких обращенных мицелл должно, естественно, соответствовать определенное снижение свободной энергии системы по сравнению с раствором мономерных, неассоциированных молекул детергента. Однако термодинамика мицеллообразования в неводных средах детально не исследована. В неполярных растворителях, по-видимому, основную роль в образовании мицелл играют водородные связи полярных групп, другие факторы пока остаются неясными. В боль-щей части работ по мицеллообразованию в неводных средах рассматриваются углеводородные и хлоруглеводородные растворители [127—131]. Поскольку диэлектрические проницаемости такого типа растворителей малы, а ионные группы анионных и катионных ПАВ обращены внутрь мицелл, степень ионизации этих групп и, следовательно, заряд мицелл незначительны. Поэтому чем более ионный характер имеют ПАВ, тем ниже ККМ. Как и следует ожидать, в таких системах даже небольшие добавки воды резко влияют на структуру мицелл и ККМ. [c.239]

Поскольку мицеллярный катализ представляет собой сравнительно новую область исследований, для обнаружения определенных закономерностей, позволяющих затем давать обоснованные прогнозы о каталитической активности тех или иных систем, необходимо сопоставить тщательно и систематически большое количество разнообразных результатов. При исследовании каталитического действия мицелл имеет смысл особенно внимательно подойти к рассмотрению мицеллярных растворов при концентрации, близкой к ККМ. Отсутствие влияния мицеллообразования на скорость той или иной реакции также может быть существенно, и такими результатами пренебрегать не следует. В дополнение к обычным предосторожностям [140, 141, 160], которые приходится предпринимать в кинетических исследованиях, в опытах с мицеллярными растворами следует обратить особое внимание на влияние буферных систем и электролитов на катализ, поскольку во многих случаях эти вещества сильно ингибируют реакции, катализируемые мицеллами [102, 103, 111, 134—136, 139, 143, 144]. Предпочтительно обходиться без буферов и дополнительных электролитов, когда это возможно, или сводить концентрации этих добавок к безусловно необходимому минимуму. Особое внимание следует уделить чистоте реагентов, потому что коммерческие препараты детергентов обычно содержат непрореагировавшие исходные материалы, которые могут оказаться катализаторами или ингибиторами реакций как в мицеллах, так и в объеме раствора. Детергенты, особенно неионные, часто содержат также примеси посторонних мицеллообразующих соединений, отличных по составу от основного вещества, что может привести к образованию смешанных мицелл неопределенного состава. Во всяком исследовании, претендующем на количественную точность, необходимо принять меры для очистки детергентов. Методг очистки БЦТА и ДДС приведены в заботах [105, 145], а очистка неионных ПАВ описана в работах 22, 146]. [c.240]

Поскольку существование мицелл в неводных средах можно считать доказанным, концепция диспергирующего действия по-верхностно-активных веществ в водных растворах применена к действию детергента в масляной фазе. Она экспериментально подтверждена методами дифракции рентгеновских лучей, электронной микроскопией, ультрацентрифугированием и флуоресцентным анализом. Показано существование цилиндрообразных и сферических агрегатов или мицелл, состоящих из 10—40 молекул детергента. В соответствии с теорией и вопреки концепции мицеллообразовання в полярных растворителях, их структура такова, что гидрофильные (олеофобные) части молекул направлены к центру, а гидрофобные (олеофильные) — к периферии, т. е. к масляной фазе. В присутствии шлама, нагара и т. д. оле-офобная группа присадки присоединяется к частицам загрязняющих примесей, тогда как олеофильный хвост молекулы направлен в сторону масла [9.74]. [c.206]

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]

Существует целый ряд самых разнообразных солюбилизирующих агентов, пригодных для решения проблем мембранной биохимии. Наиболее надежными среди них являются неионные и ионные детергенты. В основе их действия лежит амфифиль-ная природа этих агентов, позволяющая им взаимодействовать и с гидрофильными, и с гидрофобными участками мембранньгх белков. Эффект детергента, разрушающего взаимосвязи в мембране, определяется двумя видами взаимодействия детергент-белок и детергент—детергент. Большое значение имеет последнее взаимодействие, так как чем вьшге способность молекул детергента взаимодействовать друг с другом, тем меньше будет количество молекул, способных взаимодействовать с белками. Этот критерий мицеллообразования служит характеристикой детергента и его способности растворять те или иные белковые компоненты. Низкий коэффициент мицеллообразования харак- [c.267]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология