Градиенты плотности растворов

Третий механизм массопереноса — конвекция, т. е. перенос вещества вместе с потоком движущейся жидкости. В естественных условиях конвекция возникает в результате градиента плотности раствора, который, в свою очередь, является следствием концентрационных изменений в поверхностном слое или связан с разогреванием приэлектродного пространства при прохождении электрического тока. Естественная конвекция может быть вызвана также выделением газообразных продуктов электродных реакций. Искусственную конвекцию создают перемешиванием электролита или вращением самого электрода. Конвекция не может устранить диффузию, так как по мере приближения к электроду скорость движения жидкости относительно его поверхности падает, а градиент концентрации возрастает. Поэтому чем ближе к поверхности, тем большую роль в процессе массопереноса играет диффузионный механизм. [c.172]

Наиболее широкое применение нашел метод изоэлектрической фокусировки. Он основан на создании под действием внешнего электрического поля стабильного градиента pH, причем значение pH возрастает от анода к катоду. В такой системе каждый белок перемещает в том или ином направлении в соответствии со знаком своего заряда до тех пор, пока не достигнет участка, в котором значение pH совпадает с его изоэлектрической точкой. На этом участке дальнейшее его перемещение под действием электрического поля прекращается, так как его заряд становится равным нулю. Приложенное поле, поддерживающее стабильный градиент pH, препятствует также диффузному размыванию зоны. Механизм аналогичен только что рассмотренному эффекту градиента плотности раствора сахарозы на стабилизацию зон при седиментации. Действительно, если в результате диффузии белок уходит из участка, на котором pH = р1, в сторону катода, он попадает в область более высоких значений pH и заряжается отрицательно. Под [c.243]

При работе гальванических ванн приходится часто сталкиваться с явлениями естественной конвекции. Естественная конвекция вызывается изменением плотности раствора при протекании электродного процесса. Изменение плотности связано с расходом реагирующего вещества, а также с неравномерным распределением температуры. Естественная конвекция возникает в условиях, если градиент плотности раствора направлен перпендикулярно к полю тяжести или так, что плотность возрастает вверх. Наиболее просто описывается естественная конвекция к гладкой пластинке, расположенной вертикально в поле тяжести. Значительно сложнее теоретически обработать естественную конвекцию при горизонтальном расположении электрода, когда вблизи поверхности могут возникать турбулентные вихревые потоки. Эффективная толщина диффузионного слоя при естественной конвекции к вертикальной пластинке выражается уравнением [c.167]

Естественная конвекция возникает в условиях, если градиент плотности раствора направлен перпендикулярно к полю тяжести или так, что плотность возрастает снизу вверх. Наиболее просто описывается естественная конвекция к гладкой пластинке, расположенной вертикально в поле тяжести. Значительно сложнее теоретически обработать [c.177]

Соотношение между градиентом показателя преломления и градиентом плотности раствора можно найти из уравнения для удельной рефракции раствора [c.161]

На рис. 1 и 2 приведены кривые распределения градиента плотности раствора при различных температурах в условиях монотонного ее изменения. Так же как и в случае чистого вещества, при температурах, близких к температуре исчезновения мениска, но меньших ее, в районе мениска появляются значительные градиенты плотности. При температуре исчезновения мениска кривая = /(2) носит характер кривой с максимумом настолько большой величины, что его не удается измерить. При температурах, несколько превышающих температуру исчезновения мениска, максимум [c.162]

Рис. 62. Формирование нелинейных градиентов плотности растворов в сообщающихся цилиндрических сосудах разного диаметра (см. текст)

Кривые равновесного распределения градиента плотности раствора при температурах, больших температуры исчезновения мениска, но близких к ней, приведены на рис. 8. Так же как и в случае чистого вещества, они только качественно похожи на аналогичные кривые, полученные при монотонном нагревании системы. Количественно они отличаются. Например, в то время как при монотонном нагревании при Т = Тт + 3,8)° (кривая 7, рис. 2) наблюдается резкий максимум, в условиях термостатирования при этой же температуре максимум на кривой отсутствует (кривая 7, рис. 8). Равновесные распределения плотности при различных температурах, полученные путем интегрирования соответствующих кривых = /(2), [c.168]

По завершении опыта отключают напряжение и осторожно закрывают кран рабочей камеры. Вводят пластиковый шланг (диаметром 1—2 мм) через верхний патрубок и удаляют нижний электролит. Эта операция позволяет избежать загрязнения рабочего раствора в случае подтекания крана. Целесообразно также удалить верхний электролит (в количестве, примерно соответствующем исходному объему), поскольку кислота или основание быстро диффундируют в верхний слой рабочего раствора. Сливают содержимое колонки через короткий отрезок шланга (диаметр 1 мм), через кювету проточного денситометра и перистальтический насос (1 мл/мин) в коллектор. Для сохранения градиента плотности раствор подают в ячейку денситометра снизу вверх при этом следует избегать задержки пузырьков воздуха в ячейке. Элюат удобно собирать фракциями объемом 3—4 мл. [c.308]

Для случая естественной конвекции, обусловленной наличием градиента концентрации, следовательно) и градиента плотности раствора, и для вертикально расположенного пластинчатого электрода — случай, весьма часто встречающийся в электрохимической практике (стационарные ванны, аккумуляторы), — было выведено уравнение [c.331]

ВЫХ оснований или нуклеотидов, полученных после расщепления полимера (подробнее — см. стр. 58). С нуклеотидным составом ДНК однозначно связаны два физических свойства двухцепочечных комплексов, которые часто используются для характеристики полученных препаратов 2 . 2в Одно из них — так называемая температура плавления Гщ — это температура, при которой происходит распад двухцепочечного комплекса на одноцепочечные молекулы этот процесс легко наблюдать по изменению УФ-поглощения или оптического вращения раствора (подробнее см. в гл. 4). Другая характерная константа ДНК — плавучая плотность р — может быть определена из результатов равновесного ультрацентрифугирования Такое центрифугирование проводят обычно в растворах солей, обладающих высокой плотностью чаще всего применяют хлорид или сульфат цезия. При длительном центрифугировании устанавливается градиент плотности раствора, а ДНК собирается в узкой зоне, где существует равновесие между центробежной силой и выталкивающей силой, которая определяется разностью плотности осаждаемого вещества и применяемого солевого раствора в данной зоне. Равновесное центрифугирование в градиенте плотности Сз С1 может служить не только аналитическим методом для характеристики препарата ДНК, но и полезным препаративным методом для разделения ДНК, различающихся по нуклеотидному составу. Подобным же образом препаративное ультрацентрифугирование в градиенте плотности сахарозы используется для разделения молекул ДНК, различающихся по скорости седиментации. [c.31]

Выражение градиент плотности сахарозы , часто встречаюш,ееся в литературе, является точным, но длинным. Название сахарозный градиент означает градиент копцентрации сахарозы, а это в сущности и ость градиент плотности раствора. Мы будем пользоваться названием сахарозный градиент, чтобы не спутать его с равновесным градиентом плотности, о котором уже упоминалось ранее. [c.127]

Рассмотрим влияние поля центробежных сил на диффузионную кинетику в вращающемся сферическом слое, образованном шаром радиусом Ri, помещенным в сферу радиусом / 2. Шар и сфера жестко закреплены относительно друг другу и вращаются вместе с угловой скоростью (О. Сферический слой заполнен электролитом, поверхность шара и сферы служит катодом и анодом обратимой окис-лительно-восстановительной реакции. Предполагается, что реакция идет по диффузионной кинетике. В этом случае при протекании тока в ЭЯ появляется градиент концентрации реагирующих веществ, что приводит к градиенту плотности раствора. Вращение сферического слоя обусловливает появление поля центробежных сил, действующих на раствор. Из-за неоднородной плотности жидкости система в поле центробежных сил неустойчива относительно возникновения конвективного движения раствора, которое изменяет скорость доставки реагирующих веществ к электродам. Уравнения, описывающие конвективную диффузию в вращающемся сферическом слое, имеют вид (6.50) — (6.52). В уравнении (6.50) вектор линейного ускорения g следует заменить на вектор центробежного ускорения а, который мол<но записать в виде двойного векторного произведения а = <й X - [c.253]

Так как вектор центробежных сил не параллелен градиенту плотности раствора, конвекция имеет место при сколь угодно малых значениях числа Грасгофа Л, которое в данном случае пропорционально квадрату угловой скорости. Поэтому решение задачи (6.50) — (6.54) можно искать в виде ряда по малому параметру Я. Действуя оператором rot на обе части уравнения (6.50) и собирая члены, линейные по Х, получаем первое приближение для скорости раствора [c.253]

Смесь белков вносят в трубку или в объем пластины, заполненные электропроводящей жидкостью. Возможность конвекции устраняют либо полимеризацией в этой жидкости сетки ПААГ или агарозы, либо помещением в нее гранулированного сефадекса, либо, наконец, образованием в жидкости градиента плотности раствора сахарозы. Вдоль трубки или одного из линейных размеров пластины в электропроводящей жидкости создают и поддерживают линейный градиент pH в определенном, наперед выбранном интервале значений. Жидкость обладает буферными свойствами, так что установившиеся значения pH вдоль градиента не изменяются в присутствии фракционируемых белков. [c.4]

Этот способ препаративного ИЭФ в настоящее время вытесняет широко распространенное ранее использование градиента плотности раствора сахарозы. Его преимущества — простота, высокая емкость и относительная нечувствительность к выпаде- [c.60]

ИЭФ в ГРАДИЕНТЕ ПЛОТНОСТИ РАСТВОРА САХАРОЗЫ [c.67]

Тем не менее, ввиду широкой распространенности метода ИЭФ в жидкостных колонках следует рассмотреть его особенности. Процесс ИЭФ белков здесь протекает в растворе амфолитов без носителя. Опасность конвекционного перемешивания слоев жидкости блокируется созданием по высоте колонки достаточно крутого линейного градиента плотности раствора сахарозы, которая не мешает формированию градиента pH и фокусированию белков. Колонку заполняют с помощью перистальтического насоса из смесителя градиента того же типа, что используется для приготовления линейных градиентов плотности растворов сахарозы для ультрацентрифугирования [Остерман, 1981]. На дно колонки амфолиты поступают в 50%-ном растворе сахарозы, к ее верхнему концу концентрация сахарозы снижается до 5%. [c.67]

Теперь уместно напомнить еще об одном применении колонок с градиентом плотности раствора сахарозы, где они оказываются вне конкуренции. Это — получение амфолитов для более узких диапазонов pH, чем те, на которые рассчитаны продажные препараты. Эта операция была описана в гл. 1. Отметим, что в данном случае следует не только увеличить исходную концентрацию амфолитов, но и уменьшить концентрацию сахарозы, например создать градиент ее концентрации 0—10%. При фракционировании амфолитов такой градиент будет оказывать достаточное противодействие конвекции жидкости, к тому же отпадает необходимость последующего отделения амфолитов от сахарозы, что сделать достаточно трудно. Отбор амфолитов, лежащих в очень узком диапазоне pH, для разделения белков с близкими значениями р1, можно производить вместе с самими белками. ИЭФ в этом случае проводят в два этапа. На пер- [c.73]

Метризамид имеет определенные преимущества перед сахарозой в отношении плотности и вязкости его растворов. При одинаковой концентрации вязкость раствора метризамида несколько меньше, чем раствора сахарозы, а плотность — существенно выше. Это означает, что для создания устойчивых градиентов плотности растворов метризамида требуются заметно меньшие его концентрации. И все же метризамид практически почти не используют для зонально-скоростного центрифугирования, что объясняется рядом причин. Одна из них, как будет видно ниже,— очень низкие значения плавучих плотностей нуклеиновых кислот в его растворах и, следовательно, малые скорости осаждения [c.209]

Рис. 51. Устройство для создания линейного градиента плотности раствора

Рис. 54. Влияние объема смесителя (/— Рис. 55. Заполнение пробирки 5 мл 2—20 мл) на форму экспоненциального градиента плотности раствора

Рнс. 59. Номограммы для расчета времени центрифугирования (О в различных градиентах плотности растворов сахарозы (см. текст) [c.228]

Некоторые практически важные случаи конвективной диффузии. Для толщины диффузионного слоя в условиях естественной конвекции (наличие градиента концентрации, а следовательно, и градиента плотности раствора) при вертикально расположенном ттластинчатом электроде — случай, весьма часто встречающийся в электрохимической практике (стационарные ванны, аккумуляторы), было выведено уравнение [c.312]

Первое поколение дочерних молекул ДНК состоит наполовину из старых и наполовину из новых полинуклеотидных цепей. Зто было подтверждено замечательным экспериментом на бактериальных культурах с использованием меченых атомов ( N разд. 20.17). Об этом опыте в 1958 г. сообщили М. Мезельсон и Ф. У. Шталь. Они выращивали несколько поколений кишечной палочки Es heri hia oli) на питательной среде, в которой присутствовало соединение азота с высоким содержанием тяжелого изотопа Выделенная в этом случае бактериальная ДНК имела большую молекулярную массу (атомы в молекуле были те же) и большую плотность, чем ДНК, полученная из бактерий, выращенных на обычной среде. Различие плотности определяли методом, называемым ультрацентрифугированием в градиенте плотности. Раствор хлорида цезия помещают в центрифужную пробирку и вращают ротор с такой скоростью, чтобы получить центробежное ускорение, в 100 000 раз превышающее ускорение земного тяготения. В центробежном поле концентрация ионов цезия, имеющих высокую плотность (вместе с компенсирующими их заряд ионами хлора), будет выше в периферическом конце пробирки. Таким образом, по направлению к периферии в пробирке создается градиент плотности. Большие молекулы, вроде ДНК, при введении в пробирку и создании силового поля концентрируются в зонах, где их плотность равна плотности раствора хлорида цезия, т. е. в периферическом конце пробирки. Мезельсон и Шталь перенесли бактерии, выращенные в среде, обогащенной [c.460]

Свободная конвекция вблизи горизонтальной пластины существенно отличается от обсуждавшегося выше случая, поскольку здесь нет возможности образования ламинарного пограничного слоя и продвижения свежего раствора мимо пластины. На горизонтальном электроде с малым градиентом плотности раствор вначале остается стратифицированным. При более высоких разностях плотности возникает течение ячеистого типа, а для еще больших разностей плотности течение турбулентно. Эту картину можно сравнить с описанием характера течения между двумя вращающимися цилиндрами (разд. 4). В области турбулентности Фенек и Тобайес [54] предложили для электрода, размеры которого не меньше 2 см, формулу [c.363]

Модель Ларкама, рассмотренная выше, является наиболее простой и приводит к решению одномерного уравнения конвективной диффузии. Однако эта простота была достигнута за счет очень сильных ограничений, которые не всегда можно реализовать. Например, трудно изготовить достаточно мелкую металлическую сетку, через которую мог бы беспрепятственно двигаться электролит. Кроме того, рабочая поверхность сетчатых электродов мала, в результате для увеличения нулевого тока /о и коэффициента преобразования k=S 0) приходится повышать концентрацию ионов с. Это приводит к увеличению градиента плотности раствора и усилению естественной конвективной диффузии, которая в данном случае вызывает флуктуации нулевого тока и увеличение собственных шумов ЭЯ. В этой связи возникает необходимость рассматривать диффузионные преобразующие элементы с сплошными электродами, среди которых можно выделить ЭЯ с осевой и сферической симметрией. [c.243]

Для белков разработан метод электрофореза на колонках с градиентом плотности раствора который сочетает прехгмущества электрофореза в растворе с высокой разрешающей способностью электрофореза в опорных средах. [c.21]

Рис. 14.2. А. Разделение фаговых частиц (фага X,), состоящих целиком из легких (ЬЬ) и целиком из тяжелых (НН) цепей в градиенте плотности раствора СзС . Содержимое центрифужной пробирки распределяется по фракциям, в каждой из которых с помощью обычного чашечного теста подсчитывают количество фаговых частиц. Б Г. Распределение по плотности дочерних фагов, образующих на легкой среде в клетках, инфици-

Для этой цели клетки бактерии Е. сой в течение нескольких делений выращивали на среде с единственным источником азота NHi l, так что вся ДНК оказывалась равномерно помеченной N и имела плотность 1,724 г/см в отличие от плотности обычной ДНК (1,710 г/см ), содержащей только N. Такие образцы тяжелой и легкой ДНК можно разделить, если их смесь ультра-центрифугировать в градиенте плотности s l. При помещении 6М раствора s l в центрифужные пробирки и при ускорении lO g в течение 20 ч создается градиент плотности раствора. Каждый тип молекул седиментирует до тех пор, пока не достигнет зоны своей плотности. [c.123]

В заключение упомянем о своеобразной конструкции колонок для ИЭФ в градиенте плотности раствора сахарозы, разработанной фирмой IS O (модель 212), Конструкторы этой фирмы стремились предоставить экспериментатору возможность следить за миграцией белков в ходе их фокусирования путем периодического сканирования всего градиента при 280 нм. На самой рабочей колонке это сделать не удается ввиду необходимости заключить ее в охлаждающую рубашку. Было найдено оригинальное, хотя и довольно сложное решение проблемы. Накачивая снизу в колонку плотный раствор сахарозы, ее содержимое, т. е. весь градиент pH, периодически поднимают в присоединенную сверху к колонке кварцевую трубку того же диаметра. При этом весь градиент последовательно проходит мимо облегающего эту трубку узла УФ-денситометра, для которого небольшой участок трубки играет роль цилиндрической кюветы. Затем весь столб жидкости возвращается обратно в колонку. Электрическое напряжение на рабочую колонку подается через расположенные по ее концам цилиндрические мембраны. На время сканирования напряжение выключается. Содержимое колонки элюируют в коллектор фракций также путем выдавливания градиента вверх. Объем колонки (охлаждаемой только снаружи) — 23 мл, а максимальная загрузка может составлять 10 мг белка. Все эти дорогостоящие усложнения не кажутся достаточно оправданными судя по публикациям последних лет, колонки IS O широкого распространения яе получили, [c.74]

В интересах экономии места и из-за наметившегося вытеснения колонок для препаративного ИЭФ гранулированными гелями не будем рассматривать примеры применения ИЭФ в градиентах плотности растворов сахарозы. Читатель найдет их во множестве в периодической литературе 70-х годов, а исчерпывающую библиографию по этому поводу—в ежегодном справочном издании фирмы LKB A ta ampholinae . [c.74]

При просчете фракций после центрифугирования в градиенте плотности раствора s l в толуол-тритоновом сцинтилляторе аликвоты следует разбавлять водой по крайней мере в отношении 2 1, причем объем разбавленного раствора не должен превышать 1 мл на 10 мл сцинтиллятора. Это связано с тем, что очень высокая концентрация соли мешает воде взаимодействовать с детергентом, поэтому раствор оказывается нестабильным. По той же причине насыщенные растворы сульфата аммония для просчета радиоактивности надо разбавлять в 10 раз ( ). Как уже упоминалось, 20—30%-ный раствор сахарозы, в зависимости от используемого сцинтиллятора, иногда тоже приходится разбавлять водой. [c.209]

Здесь молекулярная масса фракционируемой ДНК доходила до 500 млн. (ДНК вируса G из Вас. megatherium, выделенная обработкой вируса горячим саркозилом с последующей очисткой центрифугированием в градиенте плотности раствора s l). Подробно описаны предосторожности, необхо имые при манипуляциях с такой ДНК во избежание ее разрыва под действием гидродинамических сил. [c.122]

При равновесном центрифугировании в градиенте плотности раствора s l резиновое кольцо, уплотняющее крышку зонального ротора, желательно менять после каждого опыта, поскольку раствор s l разъедает резину. После опыта ротор разбирают, вынимают крестовину и все детали тщательно споласкивают теплой водой. Через каналы крестовины прогоняют- [c.198]

Можно построить номограммы, подобные приведенным, но более точные, для определения Sao.w без маркера, по положению частиц в результате центрифугирования в линейном градиенте сахарозы. В этом случае их следует строить отдельно для каждого ротора и наперед условиться о заполнении полусферического дна пробирки подущкой определенного объема, не участвующей в формировании градиента плотности раствора сахарозы. Сам градиент тоже должен иметь строго определенный объем. Все эти ограничения не слишком обременительны, но не следует забывать, что при раскапывании градиента точность определения положения пиков соответствующих зон не очень высока, так что определение значений s o.w с точностью, превышающей 5%. вряд ли реально. [c.232]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология