Седиментации коэффициент и измерение вязкости

Седиментация (в большинстве случаев в ультрацентрифуге) используется для определения мольной массы молекулярных коллоидов (макромолекул). В этих же целях применяют измерения осмотического давления, вязкости, коэффициента диффузии. [c.499]

Поскольку количественного соотношения между коэффициентом поступательного трения и молекулярным весом молекул полимера нет, измерение коэффициента диффузии не дает возможности непосредственно находить молекулярный вес. Это возможно только при сочетании измерения коэффициента диффузии с другими методами, основанными на изучении гидродинамических свойств макромолекул в растворе, например, с измерением седиментации в ультрацентрифуге (см. гл. V) или вязкости [9]. [c.122]

Изучение гидродинамических свойств разбавленных растворов полимеров является одним из основных способов определения молекулярных характеристик цепных молекул. Это связано как с доступностью экспериментального оборудования и сравнительной легкостью измерения, так и с наличием теоретических соотношений, количественно описывающих экспериментальные закономерности. В этой главе даются основы теории гидродинамического поведения изолированной цепной молекулы. Методы определения коэффициентов седиментации, диффузии, характеристической вязкости, объема элюирования в гель-проникающей хроматографии приведены в главах 4—6. [c.36]

Молекулярный вес РНК можно определить при помощи физических методов — измерением константы седиментации, коэффициента диффузии, удельной вязкости или рассеяния света. Однако между данными, полученными разными авторами, наблюдаются большие расхождения [64]. [c.54]

Растворы белков обладают многими свойствами, которые характерны для лиофильных коллоидных растворов. Молекулы белков не проходят через полупроницаемые мембраны, и это используется для их очистки от низкомолекулярных примесей при помощи диализа. Представляет большой интерес определение размеров, формы белковых молекул и молекулярных весов белков. Для этой цели используется целый ряд физико-химических методов. Так, белки в растворах седиментируют в ультрацентрифугах при ускорениях до 200 ООО g , величины констант седиментации колеблются от 1 Ю до 90—100 сек. Коэффициенты диффузии — в пределах от 0,1 10 до 10- 10 средний удельный объем — около 0,75 см г. Размеры и форму (асимметрию) частиц белка определяют, кроме того, методами светорассеяния, двойного лучепреломления в потоке, измерениями вязкости, коэффициента вращательной диффузии, но, по-видимому, наиболее точно — прямым наблюдением в электронном микроскопе в тех случаях, когда молекулы белка достаточно велики и когда удается преодолеть технические затруднения. Молекулярные веса, кроме названных выше способов, определяют методами осмометрии, гель-фильтрации, исследованием монослоев белков на поверхности жидкой фазы, светорассеяния и др. [c.30]

Гидродинамически в 0,1 Л1 буферном растворе фосфата натрия с pH 6,8 вирусная рибонуклеиновая кислота ведет себя как однородная беспорядочно свернутая цепь [321] с молекулярным весом около 2-10 и радиусом враш,ения (определенным измерением светорассеяния и вязкости) около 400 А. При комнатной температуре происходит медленная перестройка РНК в более компактную структуру (возрастание коэффициента седиментации и понижение вязкости), при повышенных температурах этот процесс идет быстрее. Нагревание РНК также приводит к потере инфекционности, по-видимому, вследствие гидролиза фосфодиэфирных связей [322[. Против этого объяснения был выдвинут ряд возражений [321, 323], однако те физические методы, которые ири этом использовались, конечно, не были настолько чувствительными, чтобы с их помощью можно было обнаружить отделение концевого нуклеотида или другого относительно небольшого остатка. При температуре вплоть до 50° никаких изменений в вязкости инфекционной РНК в 0,1 тИ буферном растворе не происходило, но между 50 и 60° вязкость заметно возрастала. Это увеличение вязкости особенно заметно в 6 растворе мочевины, которая, кроме того, понижает температуру структурного перехода до 40° (и сужает область перехода). Увеличение вязкости сопровождается уменьшением константы седиментации, что указывает на раскручивание клубкообразной структуры и резкое увеличение асимметрии молекул при высоких температурах [324]. [c.610]

Поправки для случая диффузии дает уравнение (10.67). Соответствующие поправки для седиментации получают, учитывая [см. уравнение (11.32)], что 5 зависит от растворителя и температуры (поскольку 2 и р зависят от этих параметров) и от вязкости ч [поскольку/ зависит от вязкости см. уравнение (10.68)]. Таким образом, отношение коэффициента седиментации, измеренного в воде при 20 С, к соответствующему коэффициенту, измеренному в других условиях, имеет вид [c.237]

Известно, что измерить и объяснить вязкость высокомолекулярных растворов легче, чем измерить коэффициенты диффузии и седиментации. Объясняется это тем, что, во-первых, аппаратура, требуемая для таких измерений, намного проще (раздел 19з), а во-вторых, путем измерения времени истечения и плотности непосредственно получается однозначная численная величина. При [c.446]

Существование молекул ДНК в циклической форме было впервые обнаружено при электронно-микроскопических исследованиях. Ковалентный характер связи в упомянутых выше соединениях доказывается неспособностью их подвергаться гидролизу под действием экзонуклеаз (см. стр. 67) даже в присутствии фосфомоноэстеразы. Появление единичных разрывов в полинуклеотидной цепи циклических ДНК под действием эндодезоксирибонуклеаз приводит к характерным изменениям конформации молекул (см. гл. 4), которые могут быть обнаружены по изменению коэффициента седиментации, вязкости и при наблюдении под электронным микроскопом, причем измеренная длина молекул, а следовательно, и молекулярный вес при этом не изменяются. [c.48]

На основании измерений характеристической вязкости [т)] и коэффициентов седиментации 8 растворов фракций полиамида 548 в метиловом спирте при 20° С были определены величины молекулярных весов (по формуле Флори — Манделькерна) и выведены соотношения Марка — Куна — Хувинка. [c.206]

Вычисленный таким способом коэффицент седиментации. называется наблюдаемым коэффициентом седиментации. Он зависит от температуры, при которой производят измерения, а также от плотности и вязкости растворителя, в котором происходит седиментация. Для сравнения результатов получаемых в различных условиях, приводят наблюдаемый коэффициент седиментации к стандартным условиям — к температуре 20° и к вязкости воды — следующим образом [c.15]

Молекулярный вес полимера можно, также рассчитать по коэффициенту седиментации с привлечением данных измерения характеристической вязкости. Манделькерн и Флори [17] показали, что введение соотношения между характеристической вязкостью и коэффициентом поступательного трения в уравнение (8-13) позволяет получить следуюш,ее уравнение [c.227]

Физические измерения, использовавшиеся для изучения формы молекул в разбавленных растворах, включали в себя рассеяние света, вязкость, коэффициент диффузии, скорость седиментации, дво шое лучепреломление в потоке и оптическую активность. Форма полимерных молекул в твердом (чистом) состоянии может быть определена из рентгеновских измере 1ий (особенно если полимер кристалличен, как это имеет место для многих неорганических полимеров), из лучепреломления при растяжении и из инфракрасного дихроизма. [c.20]

Позднее Кремер [98] но измерениям приведенной вязкости, седиментации и диффузии в концентрированных растворах тиоцианата калия в температурном интервале 20 — 40° и в растворах фосфата или хлорида натрия выше точки застудневания показал, что желатина растворяется в виде одиночных молекул со средним молекулярным весом около 120 000 и с коэффициентом диссимметрии / //о около 3. Этот коэффициент диссимметрии значительно больше, чем у любого другого белка того же веса, и может быть сравним только с коэффициентами диссимметрии линейных макромолекул, имеющих высокие приведенные вязкости. Он пришел к выводу, что растворенные молекулы свернуты примерно до 1/5 своей выпрямленной длины. Несмотря на значительную свернутость, молекулы желатины имеют в растворе все же более продолговатую форму, чем другие до сих пор изученные белки . [c.551]

Следует, однако иметь в виду, что часть соединений вообще не может существовать в водных растворах, а тем более в чистой воде. Многие макромолекулы и биологические структуры, например, агрегируют и выпадают в осадок, разваливаются на составные части, как вирусы при люисе. Во всех этих случаях они превращаются фактически в другое вещество, к которому и будет относиться измеренная величина Поэтому мног ие исследователи часто, например в случае ДНК, учитывали только температурную зависимость У, заменяя, таким образом, К20 на > 20. р, Т.е. приводя значение 5 к условиям некоего гипотетического растворителя при 20°С, имеющего плотность и вязкость воды, но не меняющего V молекулы или частицы. Этим, в частности, могут объясняться расхождения в значениях приведенных коэффициентов седиментации того или иного вещества. — Прим. ред. [c.237]

Среднегидродинамические молекулярные. массы определяют по данным измерения вязкости — так называемая средневязкостная), константы седиментации или коэффициента диффузии, используя эмпирические соотношения [c.36]

Нечувствительность параметра /3 к изменению формы особенно полно проявляется в одном отношении в уравнение Шераги — Манделькерна вообще не входит степень гидратации. Поэтому, комбинируя седиментационные и вискозиметрические данные, мы можем в принципе определить величину отношения осей, на которую никак не влияет неопределенность в значении Зная же параметры формы молекулы, можно определить (5,, используя повторно либо данные по седиментации, либо по вязкости. К сожалению, уравнение Шераги — Манделькерна не позволяет оценить параметры формы с достаточной точностью то же относится и к получаемой с его помошью степени гидратации. Эти утверждения можно проверить, сформулировав задачу следующим образом допустим, что мь1 знаем величину отношения осей для некоторого белка по данным рентгеновской кристаллографии каковы будут тогда степени гидратации, вычисленные на базе тех или иных гидродинамических измерений, и насколько хорошо они согласуются между собой В табл. 12.2 приведено несколько примеров таких проверок на самосогласованность. Результаты, полученные на основе вискозиметрических, диффузионных и седиментационных измерений, согласуются неплохо. Однако при малых значениях отношения осей зависимость всех коэффициентов — от формы настолько слаба, что можно ожидать значительных расхождений в значениях отношения осей, рассчитанных по каждому из этих трех типов данных при одном и том же значении степени гидратации. [c.278]

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]

Значительно более подходят для этих целей синтетические полипептиды, молекулы которых образуют в растворах жесткие спиральные структуры, являющиеся хорошей моделью палочкообразных частиц. К сожалению, исследования диффузии в таких системах весьма немногочисленны и практически ограничиваются работой Фройнда [71], в которой были изучены растворы ряда образцов и фракций поли-т -бензил-/,-глутамата в диметилформамиде ). Результаты этих измерений представлены в табл. 5.4, где, кроме коэффициентов диффузии О, приведены молекулярные веса Ми, образцов (определенные методом светорассеяния), а также их характеристические вязкости ["п] и константы седиментации 5 в том же растворителе. В шестом [c.409]

Определение этого фактора затрудняется тем обстоятельством, что значение коэффициента активности у не всегда известно. Однако при бесконечном разбавлении значение этого фактора становится равным единице. Следует помнить, что в уравнениях (VI. 1), (VI. 2) и (VI. 3) можно использовать только такие данные, которые относятся к бесконечному разбавлению или по крайней мере к таким малым концентрациям, при которых термодинамический фактор очень мало отличается от единицы. Наилучшие результаты получаются для компактных, слабо заряженных молекул некоторые же молекулы вызывают особые затруднения — это сильно асимметричные или сильно заряженные молекулы, например нуклеиновые кислоты. Что касается электростатических эффектов, то их можно устранить, используя растворы, содержащие соли, например 0,1 Ai K I. Кроме того, можно уменьшить заряд белковой молекулы. Для этого подбирают такое значение pH раствора, которое близко к изоэлектрической точке белка. Фрикционные свойства макромолекул при седиментации обычно не зависят от скорости вращения ротора, так как даже при больших скоростях не наблюдается предпочтительной ориентации макромолекул. Поэтому можно использовать различные скорости вращения, так как это дает полезную информацию. Так, при анализе данных, относящихся к области мениска, как, например, в методе Арчибальда, путем изменения скорости и времени вращения можно обнаружить в исследуемом образце легкий компонент. Особенную трудность представляет определение молекулярной массы ДНК- Один из подходов к определению величины М для ДНК — измерение характеристической вязкости. К этой теме мы вернемся в гл. VII. Более подробные сведения о проблеме определения молекулярной массы ДНК можно найти в работе Эйтена и Коэна [4]. [c.99]

Следовательно, при известном значении М знание величины S дает возможность определить коэффициент трения. Это уравнение позволяет получать такую же информацию о форме частиц, как и при использовании характеристической вязкости. Однако, как указывает Тенфорд [2], измерения коэффициента седиментации, хотя и более простые, чем измерения характеристической вязкости, дают менее точные сведения. Действи- [c.132]

Здесь 5 — наблюдаемая константа седиментации при концентрации с, а 5° — ее значение при с = 0. Коэффициент К имеет величину примерно 0,9 для нативной ДНК и 1,7 для денатурированной (75]. Единицы, в которых выражаются [т]] и с, должны соответствовать друг другу, например дл1г и г дл соответственно. Если величина [т ] неизвестна, то ее можно приблизительно установить из графика на фиг. 1. Приведем пример применения уравнения (7). Пусть образец нативной ДНК имеет молекулярный вес 70 000 000 и характеристическую вязкость около 200 дл г (фиг. 1). Для 5, измеренной при концентрации 20 мкг мл (т. о. 0,002, уравнение (7) дает величину х на 36% выше, чем 5. Поскольку значение К известно лишь приблизительно, желательно, конечно, измерить для этого образца величины 5 при других концентрациях и экстраполировать их к нулевой концентрации. Если же уравнение (7) пспользуется только для одного [c.223]

Как уже указывалось [1], данные о механизме полимеризации изобутилена в присутствии комплексного металлоорганического катализатора А1(С2Н5)з — Т1С14 можно получить из рассмотрения молекулярно-весовых распределений образцов полиизобутилена, полученных при различных условиях полимеризации. С этой целью были построены молекулярно-весовые распределения образцов путем использования найденных значений средневесового Му, и г-среднего Мг молекулярных весов и некоторой функции (модельной функции), вид которой устанавливался, исходя из литературных данных и общих соображений (использовалась функция Крэмера — Лансинга, см. [2]). Правильность выбора модельной функции была подтверждена специальной серией опытов, включающей измерения молекулярных весов образцов через гидродинамические параметры коэффициенты седиментации 8 и диффузии Ь и характеристическую вязкость [т]]. [c.185]

При всех седиментационных измерениях наиболее целесообразно работать с растворителями, имеющими возможно большую разность плотностей относительно растворенного вещества. Для многих цепных молекул в opгaничe киx растворителях это значительно легче осуществить, чем для белков в воде. Коэффициент (1 — Vp) при седиментации полистирола в дибромэтане в 5 раз больше, чем для белков в воде, что обеспечивает более быстрое проведение седиментации и значительно уменьшает влияние диффузии, мешающей определению молекулярновесового распределения. Кроме того, для повышения скорости седиментации вязкость растворителя должна быть низкой. В растворителях умеренной растворяющей способности концентрационная зависимость константы седиментации меньше, чем в хороших растворителях, что облегчает экстраполяцию к нулевой концентрации. Более поздний обзор опытов с высокомолекулярными органическими веществами дается в статье Никольса и Бэйлея [88]. [c.374]

Вышеприведенное краткое и схематичное теоретическое объяснение эмпирического отношения (39) с экспонентами а между 0,5 и 1 не дает еще визкозиметрическому методу определения молекулярных весов такой же надежной теоретической основы, какую имеют методы осмотического давления или рассеяния света, а также определение молекулярного веса по измерениям диффузии и седиментации. В первых двух названных методах молекулярный вес может быть вычислен из ряда измерений при различных концентрациях в третьем методе необходимо определить два экспериментальные параметра молекулы в одинаковом растворителе при бесконечном разбавлении. Чтобы определить из вязкости молекулярный вес нового вещества по одному из уравнений табл. 5, необходимо знать, как коэффициент пропорциональности, так и экспонент а обе эти величины еще не могут быть надежно вычислены из других экспериментально определяемых величин исходя из общих теоретических предпосылок. [c.380]

Средневязкостный молекулярный вес получается в тех случаях, когда для определения молекулярного веса используется один параметр — вязкость, значение которого сравнивается с его значениями для гомологов известного молекулярного веса. Этот метод здесь не обсуждается. Получаемые значения средневязкостного молекулярного веса лежат между М и Мц,. Измерение характеристической вязкости может быть использовано для определения молекулярных весов только в сочетании по крайней мере с еще одним измерением, обычно с измерением коэффициента седиментации. Определенный таким путем молекулярный вес мало отличается от средневесового. [c.44]

НО 2,5 [19]. Препараты, полученные осаждением сульфатом аммония, гетерогенны. Спиро [14] показал, что величина молекулярного веса при pH 3,2, рассчитанная по данным седиментации и вязкости, близка к величине молекулярного веса, измеренного при нейтральном pH, так как характеристическая вязкость при pH 3,2 ниже, чем при нейтральном pH, что компенсирует увеличение коэффициента седиментации. Автор считает, что изменение параметров связано с тем, что молекула фетуина в кислой среде имеет более компактную форму. С другой стороны, Грин и Кэй [19] наблюдали повышение приведенной вязкости при низких значениях pH до максимальной величины при pH 2. Используя метод Арчибальда для определения молекулярного веса, эти авторы показали, что при измерении в буфере глицин — НС1 (pH 3,5) препараты, полученные методом осаждения сульфатом аммония, имеют более высокий молекулярный вес (95 ООО), чем препараты, полученные осаждением спиртом (71 ООО). Это указывает на возможность ассоциации молекул. Средняя величина молекулярного веса (44 300), полученная этими авторами при нейтральных значениях pH, хорошо согласуется с величиной, полученной Дейчем, а также с величиной (44 600), найденной Кэем и Маршем [20] методом светорассеяния. [c.60]

Мы видим, что /3 гораздо меньше зависит от величины отношения осей, нежели коэффициент Симхи или фактор формы Перрена. Действительно, в случае сплющенного эллипсоида/3 возрастает от значения 2,12 10 всеголищь до 2,15 10 при изменении величины отношения осей с 1 до 200. Поэтому, если по результатам вискозиметрических и седиментационных измерений/3 > 2,15 10 для препарата, содержащего глобулярные частицы с известной молекулярной массой, то такие частицы должны иметь вытянутую форму (см. табл. 10.2 или рис. 12.4). Но поскольку сам параметр /3 нечувствителен к изменению формы, для того чтобы рассчитать величину отношения осей такого вытянутого эллипсоида, лучще всего воспользоваться отдельно данными по вязкости или седиментации. Уравнением Шераги—Манделькерна пользуются в основном для расчета молекулярных масс. Белок с величиной отношения осей больше 10 встречается крайне редко. В этих редких случаях обычно имеется какое-либо указание на столь высокое значение отно- [c.277]

Коэффициент дяффузии, так же как и коэффициент седиментации, зависит от условий опыта (вязкость среды, температура), поэтому измеренный коэффициент диффузии приводят к стандартным условиям по формуле [c.19]

Гирер [627, 628] использовал физико-химические методы для определения размера РНК, выделенной из ВТМ. При этом необходимо было знать коэффициент седиментации и величину характеристической вязкости вирусной РНК. Измерение характеристической вязкости ослоишялось те м. [c.58]