Анализ границы седиментации

Анализ границы седиментации [c.203]

Если подвергнуть седиментации смесь, состоящую из макромолекул более чем одного сорта, то, как правило, наблюдается не одна граница, причем анализ границ в многокомпонентной системе — задача довольно сложная. Седиментация в смеси, состоящей из двух или более компонентов, зависит от концентрации всех компонентов в данном месте. К тому же противоток, создаваемый быстрым компонентом, сказывается на движении медленного компонента, а в некоторых случаях он может даже преобладать над седиментацией медленного компонента. [c.246]

В различных формулах седиментационного анализа в качестве t используют истинное время седиментации которое определяют приближенно как сумму времени опыта и Vg времени разгона ротора. В случае скоростной седиментации, когда непосредственно наблюдается движение седиментационной границы, определяют как время, отсчитываемое от абсциссы точки, соответствующей X = Хо на кривой Ig X = / (О- Если зависимость Ig х = = f (О криволинейна, то более точно /j определяется методом последовательных приближений — подбором такого которое линеаризирует зависимость S = In (х/хо)/м t — 4) от (х/хд) — 1 в области X -> Хо [3, с. 138]. [c.19]

Т. е. верхний раствор будет просто плавать па поверхности нижнего. Предположим теперь, что появляются небольшие изменения температуры в растворе (а они бывают всегда). Поскольку с повышением температуры плотность большинства растворов уменьшается, эти колебания температуры будут приводить к локальным инверсиям плотности (т. е. области с большей плотностью будут располагаться над областями с меньшей плотностью), что будет в свою очередь вызывать локальные перемеш ения жидкости, называемые конвекцией. Этот эффект обычно невелик и не оказывает существенного влияния на положение начальной границы, поскольку разность плотностей на границе обычно достаточно велика для того, чтобы перемешивания через границу не происходило (до тех пор, пока разность температур не становится больше 10—20°). Однако при седиментации изучаемые молекулы будут двигаться через более плотный нижний слой, где такая конвекция способна разрушить любую существующую зону. Введение крутого градиента плотности дает гарантию, что различия в плотности, способные вызвать потоки внутри градиента, могут быть результатом только очень больших изменений температуры. Второй важной функцией градиента плотности является предотвращение перемешивания в результате механических воздействий любое возмущение будет нейтрализоваться стремлением системы вернуться к положению, при котором область с низкой плотностью расположена над областью с высокой плотностью. Кроме того, градиент позволяет решить еще одну проблему. Рассмотрим систему без градиента и без возможных температурных колебаний и механических воздействий, в которой седиментирующие молекулы уже проникли в нижний слой и образовали зону. В этой зоне наличие молекул увеличивает плотность раствора благодаря их собственному вкладу в плотность (обычно этот эффект очень мал, однако при использовании высоких концентраций он может быть значительным). Таким образом, плотность зоны больше плотности раствора сразу под ней, что приводит к появлению конвективных токов в зоне по направлению к дну ячейки. Если вместо этого седиментацию проводить в предварительно полученном градиенте концентрации, то седиментирующие молекулы будут постоянно проходить через область с большей плотностью. При этом плотность каждой области будет продолжать увеличиваться, однако при достаточно крутом градиенте вклад молекул в плотность будет недостаточным, чтобы привести к инверсии плотности, и система поэтому остается стабильной. Чаще всего для получения градиента используется сахароза, что связано с доступностью ее в чистом состоянии, низкой стоимостью и отсутствием взаимодействий с большинством химических реагентов, ферментов, а также возможностью применения оптических методов анализа. Если изучаемая макромо- [c.310]

Начальную границу можно получить несколькими путями. В стандартной диффузионной ячейке растворитель наслаивается на раствор макромолекул. Начальная граница может быть получена в специальной ячейке аналитической центрифуги для искусственного образования границы (рис. 12-7), в которой при достижении критической скорости растворитель проходит через тонкий капилляр в раствор. В этом случае центрифуга работает на скорости, достаточно низкой для того, чтобы седиментация не оказывала заметного влияния. Такой метод полезен в случаях, когда можно получить лишь образец небольшого размера. Вариант метода центрифугирования заключается в том, что ячейку заполняют только раствором и центрифугируют граница образуется в результате седиментации, а уширение границы измеряют в процессе седиментации, однако для анализа данных используют другое уравнение. [c.357]

Из наклона и начальной ординаты этой линейной зависимости Mz от 1/Мш можно определить значения M и М2. Коэн и Роземайер [18] таким путем определили два соответствующих значения молекулярной массы 105 000 и 210 000. При ионной силе 0,1 в трис-буфере (pH 7,2—7,7) и в фосфатном буфере (pH 7,4), а также при ионной силе 0,8 и pH 6 наблюдается образование асимметричных пиков, получивших объяснение после анализа границы седиментации, выполненного Джилбертом [13] и Фуджитой [21]. [c.165]

Расчет коэффициентов седиментации по данным экспериментов более общего характера, проведенных методом скоростной седиментации, с учетом диффузии требует более сложного решения уравнения Ламма. Первое решение полного уравнения Ламма было предлон<ено Факсепом [13]. Такое решение представляло собой первое приближение и имело ограниченную применимость для практических целей, и все же оно послун ило основой для проведения седиментационного анализа на ранних этапах развития метода ультрацентрифугирования. Расчет, проведенный с помощью уравнения Факсена в предположении независимости от концентрации как седиментации, так и диффузии, показал, что при седиментации растворенного вещества одного типа (в отличие от седиментации в отсутствие диффузии с резкой ступенчатой границей) образуется размытая граница примерно гауссовой формы. Образование подобной диффузной границы седиментации не зависело от положения самой границы и от концентрации впереди границы седиментации. Метод расчета Факсена свидетельствует о том, что путем исследования методом скоростной седиментации формы диффузной границы седиментации можно определить коэффициент диффузии. Для градиентной кривой, полученной Факсе-ном в результате решения уравнения Ламма, отношение площади к высоте А1Н) можно записать в виде [c.225]

Применение фазо-контрастных пластинок для получения шли-рен-диаграммы и изготовление высококачественных цилиндрических линз привело к тому, что точность шлирен-методов ограничена теперь не экспериментальными трудностями, а теоретическими, возникающими при рассмотрении загибания луча в среде с конечным градиентом показателя преломления. Как при изучении диффузии, так и при анализе границ в седиментации и электрофорезе дальнейший прогресс связан с применением надежных и более чувствительных интерференционных оптических систем. [c.160]

Кювета в собранном виде показана рядом с ротором на рие. 119, а разрез ее дан на рис. 122. Кювета е пористой перегородкой, показанная в нижней части рис. 122, была сконструирована Тнзе-лиусом (43] для определения скорости седиментации с целью анализа биологических веществ недостаточно определенной природы, как, например, антитела и энзимы до очищения. Границу седиментации можно наблюдать визуально до тех пор, пока компонент не пройдет через мембрану, после чего центрифуга останавливается и подвергавшийся центрифугированию компонент извлекается с помощью пипетки для последующего анализа его биологической активности. [c.500]

После этого ряд исследователей время от времени сообщали о выделении из цитоплазмы животных или растительных клеток, а также из бактерий РНК-содержащих частиц, гораздо более мелких, чем микросомы. Элек.тронная микроскопия и седиментационный анализ в ультрацентрифуге указывали, что частицы компактны, более или менее сферичны и гомогенны по размеру, имея диаметр 10—20 нм и обнаруживая резкие седиментационные границы с коэффициентами седиментации от 30—40S до 70—90S. Пожалуй, первое ясное свидетельство, что такие частицы бактерий являются рибонуклеопротеидами, было получено Г. К. Шахманом, А. Б. Парди и Р. Станиером (США) в 1952 г. [c.49]

Молекулы полимера в растворе не могут оседать под действием силы тяжести в гравитационном поле Земли, так как эти силы оказываются слишком малыми по сравнению с диффузионными. Поэтому возникла идея седиментационного анализа растворов полимеров в поле центробежной силы, в несколько сот тысяч раз превосходящей силу земного притяжения. Под действием такой центробежной силы молекулы растворенного полимера начинают оседать и между чистым растворителем и раствором образуется граница, которая передвигается ко дну (или к мениску, если растворенное вещество легче растворителя) ио мере седиментации вещества, со скоростью, пропарциональной силе, действующей на каждую молекулу растворенного полимера. [c.133]

Из анализа (V.25) следует, что удобным путем исключения влияния концентрации является экстраполяция значений А к AS = О, которая представляется линейной при небольших AS и при любых соотношениях диффузионного и полидисперсного расплывания седиментационной границы. В случае больших значений AS экстраполяционными параметрами при получении не возмущенных концентрацией значений 1/А является (AS) для диффузионного и (А5) для полидисперсного расширения седиментационной границы. Из определенных таким образом значений дисперсий (А ) вычитают соответствующие фиксированным моментам времени значения (А%) (ti) (которые могут быть получены из опыта при малой частоте вращения ротора, когда (А-) = (А >) = 2Dto). Истинное значение дисперсии по константам седиментации (а ) пропорционально наклону зависимости ((A ) — (Ав)) от Xmto, так как [c.117]

Поляризационно-интерферометрический метод в равной мере применим к анализу как неподвижных (диффузия), так и подвижных (седиментация, электрофорез) границ. Возможности и некоторые результаты использования его в ультрацентрн-фуге будут рассмотрены в гл. VI. [c.378]

При описанном выше ультрацентрифугировании пики, наблюдаемые при помощи шлирен-системы, отвечают границам между раствором и растворителем. Первые, быстрые пики отвечают компонентам, движущимся в окружении более медленных компонентов (фиг. 8). В биохимических смесях некоторые из этих медленных компонентов (например, рибосомы при анализе бактериального экстракта) создают большую вязкость. Измеряемые коэффициенты седиментации могут при этом очень сильно отличаться от приведенного к стандартным условиям значения Поэтому полученные при помощи скоростной седиментации значения s не всегда можно непосредственно использовать при планировании и анализе данных препаративного зонального центрифугирования в градиентах плотности. При зональном ультрацентрифугировании анализируемая смесь наносится в виде слоя на раствор с увеличивающейся по направлению ко дну плотностью (что предотвращает конвекционное перемешивание) и различные компоненты седиментируют в градиенте плотности в виде отдельных зон. Для наслоения смеси можно использовать специальную аналитическую ячейку, в которой техника наслоения принципиально не отличается от обычного препаративного наслоения на градиент. Одна из таких ячеек (Be kman Instruments In .) приведена на фиг. 15. Преимущества применения такой ячейки, как отмечают Виноград и Брунер [11], состоят в том, что она требует меньше исследуемого материала, анализируемые компоненты в ней пространственно разобщены, медленные примеси отстают от быстрее движущихся зон и седиментацию последних можно осуществлять в любом растворителе, не прибегая к предварительному диализу. Растворитель должен быть более плотным по сравнению с [c.67]

При выводе уравнения (VIII. 11) мы исходили из предположения, что коэффициент седиментации имеет постоянное значение. Анализ этого уравнения показывает, что случаю димеризации отвечает один пик с диффузным краем, в то время как при и > 2 образуются два пика узкий и диффузный. Эта картина аналогична, таким образом, хроматограмме для случая с нелинейной изотермой адсорбции. На фиг. 34 приведены рассчитанные шлирен-диаграммы (без учета диффузии) для а-химотрипсина, образующего димеры и гексамеры. Минимум на диаграмме, отвечающей образованию гексамеров, как можно показать при помощи методов дифференциального исчисления, соответствует величине б == п — 2)13 п— 1) = 0,267, откуда следует, что п=6. Согласно вычислениям Мэсси и др. [11], площади под пиками Р и М равны, если Р + М = 3,5 мг/мл. Тогда, если считать б = 0,267 границей первого пика, получаем, что площадь мономерного пика соответствует 1,75 мг/мл. Отсюда можно вычислить величину К, входящую в уравнение (VIII. 10). В действительности в этой условной граничной точке весовое количество мономера в 2,3 раза превышает количество полимера. [c.161]

Сейчас можно по анализу формы кривой подвижной границы в ультрацентрифуге получить данные о степени полидисперспости по коэффициентам седиментации и описать их распределение. Это может быть достигнуто путем улучшенной регистрации границы в результате введения фазовой пластинки и точного установления положения базальной линии благодаря использованию двухсекторной ячейки. Эти два фактора позволяют определить йс/йг и, после интегрирования, с как функцию от г в зоне границы, причем точность будет достаточно высока для того, чтобы стало возможным применение недавно разработанной теории, связывающей эти параметры с распределением коэффициентов седиментации. Математически эта теория сложна [91, 118], и для ее использования требуется много точных измерений, расчетов и экстраполяций. Наблюдаемая градиентная кривая может быть пересчитана в кривую, описывающую функцию распределения коэффициентов седиментации (я), путем введения поправок к каждой точке наблюдаемой кривой, как это описано Зингером и Гроссом [119]. Последующая экстра- [c.60]

Другой способ анализа был недавно предложен Болдуином [124, 125] для систем, состоящих из молекул меньшего размера с умеренной степенью полидисперсности, для которых диффузия существенно влияет на расширение границы. Болдуин вводит две функции. В ж Р ), содержащие первый и второй моменты градиентной кривой относительно ее середины и ряд других параметров, в том числе коэффициенты седиментации и диффузии, их концентрационную зависимость и оптические параметры шлирен-системы. График в координатах В — Р ) имеет наклон, из которого можно вычислить стандартное распределение g (з). Этот метод анализа выведен чисто математическим путем. Тем не менее это единственный способ, дающий как изменения з тх О, так и полидисперсность и имеющий совершенно строгий теоретический фундамент. Уравнение Фудзита [45] для границы монодисперсного раствора с линейной зависимостью 5 от с и при О, не зависящем от с, само по себе не позволяет определить степень полидисперспости, хотя его применение дает хорошие критерии монодисперсности, основанные на данных ультрацентрифугировапия. [c.61]

В целом экотоны представляют своеобразные линейно вытянутые ландшафты на границе двух ландшафтов. Одним из планетарно важных экотонов и геохимических барьеров служит граница между морем и континентом. Здесь происходит смешение вод двух разных систем морской хлоридно-сульфатной и континентальной бикарбо-натной. На границе развивается сульфатредукция и создается сероводородный барьер, а в дополнение к кислотно-щелочному - иногда сорбционный, иногда испарительный барьеры. Они служат местом осаждения разных элементов вплоть до образования рудных осадочных месторождений, например меди. Поэтому для реконструкции палеообстановок первостепенное значение имеет фациальный анализ. Вопрос состоит в том, какие воды служат источником питания для образующихся осадков морские или континентальные Осаждение карбонатов в экотоне на границе моря и суши ведет к образованию рифогенных структур, укрепляющих цепи береговых отмелей и создающих за ними пространство лагун. В лагунах происходят интенсивные биологические процессы седиментации и диагенеза. В докембрии образование лагун и карбонатных платформ было обусловлено деятельностью циано-бактериального сообщества, со-здавашего после литификации пояса строматолитов. В результате микробное сообщество формировало ландшафт экотона. [c.213]

Наибольшее практическое значение имеет область применимости закона Стокса (Re < 0,2), поскольку се-диментационному анализу подвергаются обычно очень мелкие частицы, скорости движения которых невелики. Применимость закона Стокса со стороны малых чисел Рейнольдса ограничена, в принципе, требованием сплошности среды. Однако практически зта граница для седиментации в жидкости определяется требованием к скорости движения малых частиц, которая должна быть достаточно велика, чтобы время полного оседания не пре- [c.30]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология