Набухание, изоэлектрическая точка

Среди высокомолекулярных соединений важное место занимают белки. Они играют основную роль во всех жизненных процессах, а продукты их переработки — в технике и производстве. Белки являются полимерными электролитами, так как их молекулы содержат ионогенные группы. Поэтому растворы белков имеют целый ряд особенностей по сравнению с растворами других полимеров. В состав молекул белков входят разнообразные а-аминокислоты, в общем виде формула их строения может быть записана в форме КНг — К — СООН. В водном растворе макромолекула представляет амфотерный ион КНз — К — СОО . Если числа диссоциированных амино- и карбоксильных групп одинаковы, то молекула белка в целом электронейтральна. Такое состояние бедка называют изоэлектрическим состоянием, а соответствующее ему значение pH раствора — изоэлектрической точкой (ИЭТ). Чаще всего белки — более сильные кислоты, чем основания, и для них ИЭТ лежит при pH < 7. При различных pH изменяется форма макромолекул в растворе. В ИЭТ макромолекулы свернуты в клубок вследствие взаимного притяжения разноименных зарядов. Б кислой и щелочной средах в макромолекуле преобладают заряды только одного знака, и вследствие их взаимного отталкивания молекулы распрямляются и существуют в растворе в виде длинных гибких цепочек. Поэтому практически все свойства растворов белков проходят через экстремальные значения в изоэлектрическом состоянии осмотическое давление и вязкость минимальны в ИЭТ и сильно возрастают в кислой и щелочной средах вследствие возрастания асимметрии молекул, минимальна также способность вещества к набуханию, оптическая плотность раствора в ИЭТ максимальна. Изучение всех этих свойств используется для определения изоэлектрической точки белков. [c.443]

Кривая зависимости степени набухания от pH имеет обычно минимум в изоэлектрической точке, и по обе стороны от этой точки степень набухания возрастает, как это показано на рис. 131. [c.300]

На величину набухания влияет степень дисперсности, температура, присутствие электролитов, pH среды, давление и природа растворенных веществ. Скорость набухания будет меньше, если студень представляет собой компактную массу, и значительно больше, если та же навеска разделена на тонкие пластинки. При повышении температуры студня ослабляются связи между цепями, набухание резко возрастает. Объем студня желатины при повышении температуры на 10 °С возрастает приблизительно в два раза. При набухании высокомолекулярных веществ имеет большое значение присутствие электролитов в воде. На набухание белков очень сильное влияние оказывают кислоты и щелочи. Повышение заряда и гидратации уменьшает прочность между частицами белков, способствуя набуханию. Поэтому в изоэлектрической точке отмечается минимум набухания. При сдвиге pH в обе стороны от изоэлектрической точки набухание увеличивается, проходит через максимум и вновь понижается вследствие большой концентрации ионов Н+ и ОН". Минимум набухания желатины проявляется при значении pH, приблизительно равном 4,6, а максимум набухания при значении pH, приблизительно равном 3,2. [c.371]

Аналогичным образом можно объяснить влияние нейтральных электролитов и на набухание белков. В кислой и щелочной средах все нейтральные соли уменьшают набухание белка, что вполне согласуется с теорией. Однако вблизи изоэлектрической точки соли могут как понижать, так и увеличивать набухание. При этом решающую роль играют анионы, которые по влиянию на набухание можно расположить в следующие ряды [c.476]

Работа 61. Определение изоэлектрической точки ВМВ по данным набухания или вискозиметрии [c.219]

Изучение набухания желатина. В несколько маленьких пробирок или в цилиндры на 5—10 мл насыпьте по 0,5 Г порошка желатина (смесь белковых веществ животного происхождения) и в каждую прилейте по 3 мл растворов с различными значениями pH, например 2,0 4,7 7,0 10,00 и т. п. (буферные растворы или имеющиеся в лаборатории растворы кислот и щелочей известных концентраций). Желательно, чтобы один из растворов имел pH 4,7 (ацетатный буфер), отвечающий изоэлектрической точке желатина. [c.432]

Нри изоэлектрической точке не происходит передвижения молекул под действием внешнего электрического поля, наблюдается минимальная вязкость раствора, максимальное светорассеяние и набухание, наибольшее осмотическое давление. [c.152]

Влияние pH среды изучалось для белков и целлюлозы. Оказалось, что минимум набухания наблюдается в изоэлектрической точке (для желатины при pH = 4,7). Объясняется это тем, что в изоэлектрической точке заряд макромолекул белков минимален, а также минимальна и степень гидратации белковых ионов. Влияние электролитов изучалось для белков и целлюлозы. В результате было установлено, что на набухание в большей степени оказывают влияние анионы, чем катионы электролитов. Одни анионы усиливают, другие ослабляют набухание веществ. В кислой среде все анионы уменьшают набухание. Влияние концентрации Н+ и солей на набухание практически используется в процессе дубления кож, при варке целлюлозы, в производстве дубильных веществ из древесной коры. [c.381]

Изменение pH среды в более кислую или щелочную сторону от изоэлектрической точки коллоида увеличивает степень набухания. Это объясняется появлением положительного или отрицательного заряда у коллоидных частиц и, следовательно, повышением степени гидратации (рис. 110, 11 К). [c.236]

Задачи работы определить значения изоэлектрической точки желатины по данным набухания или по вязкости растворов. [c.219]

Влияние pH среды хорошо изучено для белков и целлюлозы. Минимум набухания лежит в области изоэлектрической точки (для желатины, например, при pH 4,7), по ту и другую сторону от этой точки степень набухания возрастает и, достигнув максимумов (из них больший в кислой зоне при pH 3,2), вновь уменьшается (рис. 149). Такое влияние pH на набухание связано с тем, что в изоэлектрической точке заряд макромолекул белков минимален, а вместе с этим минимальна степень гидратации белковых ионов. [c.366]

Изменение pH среды в более кислую или щелочную сторону от изоэлектрической точки коллоида увеличивает степень набухания. [c.205]

Определяют изоэлектрическую точку желатины по набуханию. Для этого настраивают торзионные весы (рис. 23.3) при закрытых дверцах разблокируют их, поставив красную точку ручки блокиратора 3 в положение О ручкой 2 шкалы прибора устанавливают подвижную стрелку прибора точно над красной чертой ручкой 1 устанавливают неподвижную стрелку на нулевое положение шкалы. [c.221]

Прибавление малых количеств солей к водным растворам высокомолекулярных соединений не вызывает явной коагуляции, но оно может обусловливать помутнение растворов, повышение вязкости, изменение осмотического давления и некоторых других свойств. Устойчивость растворов высокомолекулярных соединений зависит также от концентрации водородных ионов. В изоэлектрической точке (для желатины при pH = 4,7) осмотическое давление, вязкость и набухание достигают наименьшего значения. [c.158]

Положение изоэлектрической точки можно определить также и косвенно, путем исследования зависимости от pH свойств, определяющихся зарядом, а отсюда и формой полииона в растворе — вязкости, набухания, осмотического давления, светорассеяния. Кривая, характеризующая зависимость этих свойств от pH, в изоэлектрической точке обнаруживает четко выраженный экстремум. [c.145]

По величине набухания. Одинаковые количества сухого белка насыпают в ряд пробирок, туда же приливают равные объемы буферных растворов с различным значением pH. Наименьшее набухание белка окажется в пробирке, где pH среды будет ближе всего к изоэлектрической точке белка. [c.189]

Влияние pH среды хорошо изучено для белков и целлюлозы, где оно весьма значительно минимум набухания лежит в области изоэлектрической точки (например, для желатины при рН=4,7), по ту и другую стороны от которой степень набухания возрастает и, достигнув максимумов (из них больший в кислой зоне с pH —3,2), вновь начинает уменьшаться (рис. 43). Для целлюлозы больший максимум набухания лежит не в кислой, а в ше-лочной зоне (при 12% концентрации ЫаОН), когда объем целлюлозы увеличивается в 15— 20 раз. [c.184]

Исследования растворов желатины в присутствии соляной кислоты показали, что 1) изменение концентрации НС1, а с ней и pH сильнейшим образом влияет на величину осмотического давления 2) изменение это проходит через некоторый минимум, совпадающий с изоэлектрической точкой (для желатины равной 4,7) 3) при повышении концентрации, т. е. с понижением pH, величина Р растет и, достигнув максимума (для желатины при pH около 3), вновь начинает падать 4) при повышении pH от изоэлектрической точки (для желатины с прибавлением щелочи) величина Р также растет и проходит через второй, максимум. Кривая Р=/(рН) аналогична кривой набухания Ди=/(рН) (рис. 43, стр. 184), что говорит о том, что физическая причина изменения степени набухания и величины осмотического давления одна и та же. Причина эта заключается в том, что в изоэлектрическом состоянии (С-потенциал равен нулю) вследствие уменьшения сольватации макромолекулы высокополимера агрегируются (структурируются) в более сложные и крупные комплексы, внутрь которых при набухании с большим трудом проникают молекулы растворителя (уменьшается величина Av), а уменьшение при этом числа кинетических единиц естественно ведет к снижению и осмотического давления. [c.200]

Значение pH раствора полиамфолита, при котором средний суммарный заряд на цепи равен нулю, называется изоэлектрической точкой (ИЭТ). Величина ИЭТ не зависит от концентрации полиамфолита и является важной константой полиамфолита. На различии в ИЭТ основано фракционирование смесей белков, например, методом электрофореза. При определении ИЭТ учитывается суммарный заряд макромолекул, обусловленный не только диссоциацией кислотных и основных групп полиамфолита, но и специфическим связыванием посторонних ионов из раствора. ИЭТ определяется с помощью электрокинетических методов (в частности, электрофореза) либо косвенным путем по изменению свойств, связанных с зарядом макромолекул. Значения степени набухания, растворимости полиамфолитов, осмотического давления и вязкости их растворов в ИЭТ проходят через минимум. Вязкость в ИЭТ минимальна (рис. IV. 7), поскольку вследствие взаимного притяжения присутствующих в равном количестве противоположно заряженных групп полимерная цепь принимает относительно свернутую конформацию. При удалении от ИЭТ цепь полиамфолита приобретает суммарный положительный (в кислой области pH) или отрицательный (в щелочной области pH) заряд [c.127]

Для студней амфотерных белков наибольший синерезис осуществляется в изоэлектрической точке. С отклонением pH среды в ту или другую сторону от изоэлектрической точки синерезис уменьшается, так как фрагменты макромолекулы приобретают одноименный заряд, что приводит к взаимному отталкиванию цепочек макромолекул друг от друга. Это в свою очередь вызывает увеличение объема студня, а следовательно, и уменьшение синерезиса. Влияние низкомолекулярных электролитов на синерезис различно, но, как правило, электролиты, способствующие набуханию, уменьшают синерезис. [c.374]

В зависимости от pH можно найти изоэлектрическую точку белка ей соответствует минимальное значение вязкости (рис. 108). Аналогичный характер имеет также зависимость степени набухания белка от pH среды. Степень набухания минимальна в изоэлектрической точке. [c.264]

В изоэлектрической точке белки обладают наименьшей способностью связывать воду, происходит разрушение гидратной оболочки вокруг белковых молекул, поэтому они соединяются, образуя крупные агрегаты. Агрегация белковых молекул происходит и при их обезвоживании с помощью некоторых органических растворителей, например этилового спирта. Это приводит к выпадению их в осадок. При изменении pH среды макромолекула белка становится заряженной, и его гидратационная способность меняется. При ограниченном набухании концентрированные белковые растворы образуют сложные системы, называемые студнями. Студни не обладают текучестью, они упруги, обладают пластичностью, определенной механической прочностью, способны сохранять свою форму. Глобулярные белки могут полностью гидратироваться, растворяясь в воде (например, белки молока), образуя растворы с невысокой концентрацией). [c.16]

В изоэлектрической точке белки отличаются наименьшей растворимостью и набуханием и имеют минимальное осмотическое давление, вязкость, адсорбцию и т. д. [c.447]

В изоэлектрической точке ионы белка не переносятся ни к аноду, ни к катоду. Некоторые свойства белковых растворов — набухание, вязкость, электропроводность — достигают в этой точке минимального значения. Резко падает также растворимость белка и увеличивается его способность к свертыванию (осаждению, коагуляции). [c.699]

На основании предыдущего можно предположить, что концентрация водородных ионов является фактором, оказывающим большое влияние на физические свойства амфотерных коллоидов. В силу того, что заряды коллоидных частичек в изоэлектрической точке минимальны, их тенденция переходить в раствор и их стабильность в растворе также минимальны. Это проявляется в набухании подобных веществ, подвергаемых действию растворителя в таких условиях (например, температурных), когда полное растворение невозможно. Характер набухания желатины в одноосновных кислотах и щелочах виден из рис. 9. В кривой набухания минимум соответствует изоэлектрической точке по обе стороны от этой точки набухание быстро растет при прибавлении кислоты или щелочи. Каждая из ветвей кривой проходит через максимум, обязанный, вероятно, десольватирующему действию прибавленного электролита при достаточно высокой его концентрации (см. также обсуждение на стр. 227). [c.222]

С таким выводом вряд ли можно согласиться уже потому, что его теория не объясняет, например, набухания желатины в изоэлектрической точке. Если же отметить, что в изоэлектрическом состоянии наблюдается тепловой эффект набухания и что повышение ионизации не увеличивает [c.331]

Существует также много косвенных методов определения И. т. — по минимуму растворимости, вязкости, набуханию, оптич. вращению, поглощению кислых и основных красителей, по максимуму мутности и др. В чистых водных р-рах, в к-рых заряд белковых молекул определяется только поглощением ионов Н+ или ОН -, И. т. совпадает с точкой нулевого заряда молекул или с изоэлектрической точкой. В этом случае положение И. т. на шкале pH определяется для 1—1-валентного амфотерного электролита ур-нием Михаэлиса [c.74]

Изоэлектрическая точка определяет многие физико-химические свойства белков. Так, в изоэлектрической точке наблюдается наибольшая лабильность белка в растворе, минимум вязкости и набухания и наименьшее осмотическое давление. [c.71]

В изоэлектрической точке и в близких к ней областях нейтральные соли могут повышать или понижать набухание в зависимости от их концентрации и индивидуальных свойств образующих их ионов. Обычно кривые зависимости набухания от концентрации соли в этих условиях имеют максимум в области средних концентраций. [c.233]

Такое влияние pH на набухание связано с тем, что в изоэлектрической точке заряд макромолекул белков минимален, а вместе с этим минимальна и степень гидратации белковых ионов. [c.184]

На скорость застудневания растворов полимеров-амфолитов (белков) значительное влияние оказывает и pH среды, как это имеет место в отношении других явлений и свойств этих систем— высаливания, набухания, осмотического давления, вязкости,—что говорит о единой причине всех этих явлений, связанной с изменением структуры систем под влиянием ионов Н+ и ОН . Наи- большей скорости застудневание в них достигает в изоэлектрической точке. [c.227]

Диссоциация функциональных групп способствует растворе-ншо, так как в результате диссоциации рост частиц в системе приводит к возрастанию энтропии. У амфотерных полиэлектролитов (полиамфолитов) степень набухания и растворимость зависят от pH раствора. Наименьшее набухание и растворимость отвечают изоэлектрической точке (значение pH, при котором средний суммарный заряд макромолекул полиамфолита равен нулю). Выше и ниже этой точки набухание и растворимость увеличиваются заряжение макромолекул приводит к расталкиванию одноименно за-ряжсниы.х частиц, что способствует набуханию полимера. [c.319]

Аналогичную форму должна иметь и кривая, выражающая зависимость объема студня желатина от pH жидкости, с которой студень находится в состоянии равновесия. Действительно, опыты Лёба показали, что степень набухания желатина в воде в зависимости от pH может быть представлена седлообразной кривой с минимумом, отвечающим изоэлектрической точке, и с двумя максимумами, лежащими по правую и левую сторону от минимума. Эта кривая изображена на рис. XIV, 14. [c.471]

Очень просто объясняется с позиций теории мембранного равновесия и известная зависимость объема набухшего белка (например, студня желатина) от pH среды. Минимальная степень набухания студня должна соответствовать изоэлектрической точке белка, так как при этом минимально и осмотическое давление, являющееся причиной набухания. По обе стороны от этого минимума кривая зависимости объема от pH поднимается и, достигнув максимума, спускается, поскольку таким же образом от pH зависит и осмотическое давление. При трактовке набухания с точки зрения Доннана соверщенно все равно, являются ли макромолекулы белка кинетическими отдельностями или образуют трехмёрную сетку. Иначе говоря, безразлично, какими причинами удерживаются вместе поливалентные ионы в системе — в результате ли наличия полупроницаемой перегородки или тем, что эти поливалентные ионы связаны друг с другом прочными связями и образуют трехмерную сетку. [c.476]

Концентрация ионов водорода, при которой белок находится в изоэлектрическом состоянии, называется изоэлектри-ческой точкой белка и выражается водородным показателем (pH). Изоэлектрическая точка характеризует химическую природу каждого белка. При pH, близком к изоэлектриче-ской точке, растворимость, набухание и вязкость белка становятся минимальными и, наоборот, осаждаемость и агглютинация максимальными. [c.26]

При набухании белков очень большое значение имеет величина pH среды. Например, изоэлектрическая желатина дает минимум набухания в воде. По обе стороны от изоэлектрической точки идет быстрое возрастание набухания. На большое значение концентрации водородных ионов особое внимание обратил Леб определения набухания без учета изменения pH могут дать случайные величины. [c.386]