Молекулярный вес на ультрацентрифуг

Чрезвычайное значение центробежного поля для физики и физической химии основано на том факте, что в ультрацентрифугах, сконструированных впервые Сведбергом (1924), можно достигнуть ускорений примерно до 10 g. При этих условиях седиментационное равновесие, не имеющее значения в поле тяготения, используется для того, чтобы либо разделить компоненты смеси (препаративная ультрацентрифуга), либо по уравнению (54.8) определить молекулярный вес (аналитическая ультрацентрифуга). По экспериментальным причинам для последней цели используют почти исключительно измерение скорости седиментации. Теория этого последнего метода основана на термодинамике необратимых процессов. Поэтому не будем здесь останавливаться на подробностях и отошлем читателя к специальным учебникам. [c.282]

Определение молекулярной массы при помощи ультрацентрифуги принципиально можно осуществить либо в состоянии равновесия, либо по скорости осаждения макромолекул. Если г - расстояние в момент I от частицы до оси вращения, а со -угловая скорость, то изменение химического потенциала раствора в результате осаждения можно выразить следующим образом [c.46]

С е д и м е н т а ц и о н н ы й м е т о д определения молекулярного веса полимера основан на установлении седимента ционного равновесия в растворах полимера. Раствор полимера фракционируют в ультрацентрифуге и одновременно определяют молекулярный вес каждой фракции полимера, т. е. из каждого слоя раствора после его расслаивания. Для этого определяют скорость седиментации каждой фракции исследуемого полимера (в растворах с известными концентрациями). Измерение скорости седиментации основано на наблюдении за передвижением границы раздела между раствором и растворителем в ячейке центрифуги. По данным наблюдений строят график изменения скорости седиментации при различной концентрации и определяют по этому графику константу седиментации 5 данного полимера при бес конечном разбавлении его раствора. Одновременно определяют константу диффузии полимера при бесконечном разбавлении. Молекулярный вес каждой фракции вычисляют по следующему уравнению [c.80]

Благодаря вышеуказанным возможностям ультрацентрифуга получила широкое применение. По-видимому, принципиальные возможности этого метода еще не исчерпаны. Например, многокомпонентную систему при седиментационном равновесии можно разделить, подвергнув ее воздействию еще какого-нибудь однородного поля. Тогда можно одновременно определять и количество частиц, и их молекулярное массы. Автор теоретически показал (1953 г.), что такая возможность существует при обратной седиментации, если помимо центробежного поля на систему наложить электрическое поле. [c.66]

Метод определения молекулярной массы при помощи ультрацентрифуги разработан Сведбергом, который сконструировал специальную центрифугу с центробежным ускорением до Определение молекулярной массы [c.109]

Поскольку оседание частиц коллоидной степени дисперсности под действием силы тяжести происходит медленно, для его ускорения применяют ультрацентрифуги, которые способны развивать центробежную силу, примерно в 1 000 000 раз превосходящую силу земного тяготения. Именно при помощи ультрацентрифуги были определены размеры частиц в некоторых коллоидах, а также молекулярные массы большого числа полимерных соединений. [c.308]

Таблица 42. Частичная (молекулярная) масса белковых веществ, определенная с помощью ультрацентрифуги

Пользуясь уравнением (П1,47), можно рассчитать численный или молекулярный вес по перемещению в поле ультрацентрифуги сферических частиц на расстояние Х2 — Х за время т. Понятно, что для этого необходимо также знать величины т), р, ро и со. [c.79]

Размер коллоидных частиц, как уже указывалось, можно найти не только по скорости седиментации в ультрацентрифуге, но и определяя седиментационное равновесие. Для этой цели применяют центрифугирование при не слишком больших частотах вращения (обычно около 20 000 об/мин), так как иначе превалировала бы седиментация и равновесие не устанавливалось. Численный или молекулярный вес, найденный по седиментационному равновесию, отвечает равновесному распределению частиц в системе, он не зависит от способа достижения этого распределения, и, следовательно, на результатах анализа не может сказываться форма частиц и их сольватация. [c.80]

Следует отметить, что в последнее время ультрацентрифуги начинают использоваться не только для определения численного или молекулярного веса дисперсных систем, но и для чисто препаративных целей, например, для разделения смесей высокомолекулярных соединений в растворах на отдельные, фракции, отличающиеся размером молекул. [c.80]

Несмотря на малый коэффициент диффузии, растворы высокомолекулярных соединений обладают, как правило, высокой седиментационной устойчивостью, чему значительно способствует обычно малая плотность растворенного вещества. Поэтому молекулярный вес высокомолекулярных веществ можно определить методом седиментации только с помощью достаточно мощной ультрацентрифуги. [c.457]

Для проведения седиментометрического анализа кинетически устойчивых систем (золей, растворов ВМВ) с целью определения размеров и массы их частиц недостаточно силы земного тяготения. Последнюю заменяют более значительной центробежной силой центрифуг и ультрацентрифуг. Идея этого метода принадлежит А. В. Думанскому (1912), который впервые применил центрифугу для осаждения коллоидных частиц. Затем Т. Сведберг разработал специальные центрифуги с огромным числом оборотов, названные ультрацентрифугами. В них развивается центробежная сила свыше 250 ООО Современная ультрацентрифуга представляет собой сложный аппарат, центральной частью которого является ротор (с частотой вращения 60 000 об/мин и выше), с тончайшей регулировкой температуры и оптической системой контроля за процессом осаждения. Кюветы для исследуемых растворов вмещают всего 0,5 мл раствора. В ультрацентрифуге оседают не только частицы тонкодисперсных золей, но и макромолекулы белков и других ВМВ, что позволяет производить определение их молекулярной массы и размеров частиц. Скорость седиментации частиц в ультрацентрифуге рассчитывают также по уравнению (23.9), заменяя в нем g на о) х, где (О — угловая скорость вращения ротора л — расстояние от частицы до оси вращения. [c.378]

Помимо скоростных ультрацентрифуг, в которых седиментация преобладает над другими молекулярно-кинетическими процессами, [c.378]

Ультрацентрифугирование растворов полимеров. Ультрацентрифуги, в которых развиваются центробежные ускорения, превышающие ускорение силы тяжести в десятки тысяч раз, широко применяются для изучения свойств макромолекул в растворах. Впервые этот метод был использован Т. Сведбергом для определения молекулярных масс белков. [c.153]

Это соотношение описывает распределение концентраций частиц вдоль оси пробирки при установлении равенства встречных потоков диффузии и седиментации, т. е. при седиментационном равновесии. Нетрудно видеть, что, измеряя концентрацию исследуемого вещества вдоль ячейки после установления равновесия (это можно сделать в аналитической ультрацентрифуге), легко определить молекулярную массу полимера. Действительно, из (18.20) следует, что если концентрация исследуемого полимера в точках, находящихся на расстоянии r и Га от оси ротора, равна соответственно i и Сг, то [c.336]

Число структурных звеньев точно не установлено, так как при определении молекулярного веса различными методами получаются разные данные. Во всяком случае целлюлоза имеет очень-большой молекулярный вес. На ультрацентрифуге установлено, что число структурных звеньев в природной целлюлозе 600—3500 (молекулярный вес 90 000—600 000). По последним исследованиям принимают, что число структурных звеньев в макромолекуле может составлять 15 000. [c.280]

Различают аналитические и препаративные ультрацентрифуги. Аналитические ультрацентрифуги имеют оптическую систему, которая позволяет регистрировать на фотопленках результаты ультрацентрифугирования. В аналитических ультрацентрифугах производится также определение констант седиментации частиц, что позволяет затем рассчитывать их молекулярные веса. [c.125]

Подобные исследования проводят в центрифугах с очень большой скоростью вращения, так называемых ультрацентрифугах. Этот метод, предложенный Думанским (1912 г.), был далее усовершенствован Сведбергом. В современных центрифугах число оборотов доходит до нескольких тысяч в секунду, а центробежное ускорение — до миллионов . Исследуемый раствор помещают в радиально расположенные кварцевые кюветы. В корпусе центрифуги имеются (наверху и внизу) кварцевые окошки. Через окоШки и вращающиеся кюветы пропускают пучок света на фотопластинку и по интенсивности почернения (снимая в контрольном опыте кривую зависимости почернения от концентрации) находят с = Кр) и по уравнению (111.18) вычисляют молекулярный вес Ма- Этот метод является одним из основных методов определения молекулярного веса макромолекул. [c.36]

Варианты анализа высокодисперсных систем уже рассмотрены нами в предыдущих главах. Они основаны на изучении молекулярно-кинетических и оптических свойств — диффузии, осмотического давления, среднего сдвига частиц, светорассеяния (нефелометрия, ультрамикроскопия), седиментационно-диффузионного равновесия (ультрацентрифуга), а также на применении методов электронной микроскопии и дифракции электронов. Эти методы дают сведения главным образом о среднем размере частиц. Для многих целей такая характеристика является достаточной, тем более что в коллоидных системах вариации дисперсности обычно не очень велики. [c.45]

В ряде случаев константа седиментации зависит от концентрации полимера. При этом установлена линейная зависимость между и с. Поэтому перед определением молекулярного веса вещества с помощью ультрацентрифуги находят несколько значений константы седиментации для различных концентраций, строят график в координатах [c.73]

Наиболее проверенным и теоретически обоснованным методом определения молекулярного веса ВМС, а также размеров частиц суспензий и золей является метод ультрацентрифугирования. Современная ультрацентрифуга — весьма сложный прибор, приводится во вращение с помощью масляных турбин или потоком воздуха. [c.386]

С помощью ультрацентрифуги удалось доказать однородность молекул большинства природных белков, исследовать свойства ферментов, гормонов, вирусов, установить молекулярную степень дисперсности частиц в растворах ВМС и решить ряд других важных для развития науки вопросов. Методом ультрацентрифугирования можно исследовать также растворы низкомолекулярных веществ. [c.387]

Именно сравнительно малым размером коллоидных частиц определяется сходство некоторых свойств коллоидных систем и истинных растворов. С другой стороны, относительно большие размеры частиц коллоидных систем объясняют их неспособность проникать через полупроницаемую мембрану, малую диффузионную способность, способность оседать в достаточно мощном поле ультрацентрифуги. Более подробно особенности коллоидных систем, связанные с размерами частиц, будут рассмотрены в гл. III, посвященной молекулярно-кинетическим свойствам коллоидных систем. [c.16]

Из других методов определения молекулярного веса наиболее надежным является метод седиментации.в ультрацентрифуге [39]. Для определения полимеров с молекулярным весом в пределах от 10000 до 30 000 может быть использована техника седиментацион-ного равновесия [40, 41]. По скорости седиментации полисахарида или по степени распределения его в центрифужной ячейке в равновесных условиях можно вычислить молекулярный вес и установить степень его полидисперсности [21, 40]. [c.148]

Важнейщими методами характеристики ММР являются методы седиментации в ультрацентрифуге (УЦФ) и гель-хроматографии, а также методы фракционирования, основанные на зависимости растворимости полимеров в критической области (соответствующей началу расслоения системы полимер — растворитель) от молекулярной массы. [c.23]

В заключение упомянем еще два метода определения молекулярного веса, которые также основаны на уравнении (55.5), но практически (так же как непосредственное измерение осмотического давления) применяются только для растворов макромолекулярных соединений. Первым из них является рассмотренное в 54 седиментационное равновесие в ультрацентрифуге. Этот метод, как было упомянуто, не имеет пока большого значения. Второй метод использует измерення рассеяния света растворами. Общие основы теории изложены в более подробных работах по статистической термодинамике, в то время как применение к растворам макромолекулярных соединений следует искать в специальной литературе. [c.291]

Для частиц золей наблюдается более резкая зависимость кои-центрацип по высоте, чем для молекул газов. Например, для газов концентрация снижается в два раза на расстоянии приблизительно в 5—5,5 км, для растворов полимеров (М 40 000, р = 1,3 г/см ) — tiB 20 м, для золей золота (d = 1,86 им) —в 2,15 м, а для суспензий гуммигута (d = 230 нм) —30 мкм. Из этого примера следует, что для растворов полимеров, находящихся в небольших сосудах, нельзя заметить ощутимого изменения концентрации по высоте. Чтобы определить эту зависимость, увеличивают седиментацию с помощью ультрацентрифуги. Установленные зависимости концеитрацпи макромолекул от высоты слоя раствора дают воз-мол<ность получить функции распределения молекул полимеров по молекулярным массам. [c.215]

Все белки денатурируются под действием кислот или при нагревании, что проявляется в коагуляции и уменьЩенин растворимости, а также в потере специфических биологических свойств. Определение молекулярного веса белков является трудной задачей. Исходя из содержания железа в гемоглобине крупного рогатого скота, было найдено, что молекулярный вес этого белка лежит в пределах 16 000— 17 000. Молекулярный вес казеина, определенный по содержанию легко отщепляющейся серы, равен 16 000 и т. д. Подобные выводы, однако, справедливы лншь прн том условии, что данный белок однороден и содержит в своей молекуле только один атом того элемента, который используется для расчета молекулярного веса. Криоскопическое определение молекулярного веса затрудняется тем, что даже растворимые белки образуют коллоидные растворы наблюдаемое малое понижение точки плавления соответствует большому весу мицеллы. Более подходящими являются методы, основанные на определении скорости диффузии и вязкости. Помимо них практическое значение приобрел предложенный Сведбергом способ определения велич1п-1ы частиц по скорости седиментации в ультрацентрифуге. [c.396]

Определение с помощью ультрацентрифуги дает для различных белков сильно отличающиеся величины молекулярного веса 70 000 для сывороточного альбумина, 38 000—41 000 для лактальбумина, 41800 ДЛЯ лактоглобулина, 44 ООО для яичного альбумина, 167 ООО для глобулина сыворотки крови, 208 000 для легумина, 75 000—375 000 для казеина, 2 000 000 для гемоцианина из O topus vulgaris, 6 650 000 для гемоцианина улитки. Насколько эти данные соответствуют истинному молекулярному весу, а не весу мицеллы, судить трудно. [c.396]

В современных мощных ультрацентрифугах оседают пе только кол.чоидные частицы гидрофобных коллоидов, но и молекулы белков и других высокомолекулярных соединений. Помимо очистки, метод ультрацентрифугирования широко применяется в настоящее время для определения среднего радиуса коллоидных частиц, а также для вычисления молекулярной массы высокомолекулярных соединений. Практически все выдающиеся достижения молекулярной биологии обязаны, этому методу. Следует отметить, что работа с ультрацентрифугой очень сложна и кропотлива, так как требует тщательного учета влияния многих побочных факторов. [c.294]

Мицеллы ПАВ по размерам и молекулярно-кинетичес-ким свойствам близки к макромолекулам высокомолекулярных соединений, и для определения мицеллярной массы ПАВ пригодны те же методы, которые применяются для нахождения молекулярной массы полимеров. Эти методы основаны на измерении интенсивности светорассеяния, скорости диффузии, скорости седиментации в поле центробежной силы ультрацентрифуги. (В последнее время предложен метод, основанный на измерении оптической плотности мицеллярных растворов, содержащих солюбилизированный олеофиль-ный краситель. Однако он находит лишь ограниченное применение — пригоден для неионогенных ПАВ с невысокой степенью оксиэтилирования.) [c.157]

Молекулярно-кинетические методы основаны на перемещении макромолекул относительно растворителя и сводятся, в конечном счете, к определению соответствующей силы грения К этой группе методов относятся определение молекулярного веса по скорости яиффузии, с помощью ультрацентрифуги и по вязкости растворов. [c.425]

Помимо аналитических целей (определение молекулярных масс) ультрацентрифуги применяют в препаративной работе для фракционирования веществ с различной молекулярной массой. [c.156]

Одной из особенностей коллоидных растворов поверхностноактивных веществ является их способность к образованию мицелл. Молекулярный вес образующихся мицелл, так называемы мицел-лярный вес, составляет обычно несколько десятков тысяч. Значение средневесового мицеллярного веса ПАВ можно определить различными методами, которыми пользуются и для нахождения молекулярного веса полимеров. Сюда относятся методы, основанные на измерении светорассеяния растворами ПАВ и на определении диффузионной способности мицелл, а также метод седиментационпого анализа с помощью ультрацентрифуги. Наиболее эффективным и вместе с тем относительно простым методом оценки размеров коллоидных частиц в растворах является метод светорассеяния. С помощью этого метода определяют значение мицеллярного веса ПАВ в данной работе. Вывод теории светорассеяния применительно к разбавленным растворам ПАВ, содержащим мицеллы, размер которых не превышает /20 длины волны видимого света, может быть записан в следующей форме [c.122]

Седиментационный анализ не применим к коллоидам, так как частицы их слишком малы и не оседают под действием силы тяжести. Однако, если поместить коллоидную систему в другое силовое поле, обладающее большим напряжением, чем поле земного тяготения, то можно и коллоидные частицы заставить оседать. Для этого было использовано поле центробежной силы и построены специальные приборы — ультрацентрифуги. Центробежное ускорение в ультрацентрифугах превышает ускорение силы тяжести в десятки тысяч раз. С помощью ультрацентрифуг были определены размеры частиц в некоторых полидиспер-сных коллоидах, а также молекулярные веса ряда полимеров. [c.35]

Подобные исследования проводят в центрифугах с очень большой скоростью вращения, так называемых ультрацентрифугах. Этот метод, предложенный Думанским (1912 г.), был далее усовершенствован Сведбергом. В современных центрифугах частота вращения доходит до нескольких тысяч в 1 с, а центробежное ускорение — до миллионов g. Исследуемый раствор помещают в радиально расположенные кварцевые кюветы. В корпусе центрифуги имеются (наверху и внизу) кварцевые окошки. Через них и вращающиеся кюветы пропускают пучок Света на фотопластинку по интенсивности почернения (снимая в контрольном опыте кривую зависимости почернения от концентрации) находят с = /(р) и по уравнению (1П. 17) вычисляют молекулярную массу М . В другом варианте метода, более современном, измеряют изменение показателя преломления, также пропорционального концентрации, вдоль вращающейся кюветы ( шлирен-метод ). Этот метод является одним из основных для определения молекулярной массы макромолекул. [c.37]

Для монодисперсного полимера граница раздела выражена достаточно резко, так как все мс/ пек лы оседают с одинаковой скоростью. Поэтому на фотопластинке получаются четко различимые полосы разной степени почернения. В полимолекулярной системе каждая фракция оседает со своей собственной скоростью, поэтому граница раздела очепь размыта и определение постоянной седиме1Етации затруднено. Размывание границы при седиментации само по себе очень важное явление, так как позволяет оценить распределение полимера по молекулярным весам. Метод ультрацентрифуги с успехом применяется дпя определения молекулярных весов и полимолекулярпости полимеров и является единственным методом, позволяющим пепосредствеино получить кривые распределения по молекулярным весам (стр. 478). [c.472]

Для определения чистоты (или гомогенности) ферментных препаратов в настоящее время наиболее широко используются ультрацентрифугирование и диск-электрофорез. В основе первого из них лежит различная скорость седиментации в ультрацентрифуге белков с различной молекулярной массой (и различной формой молекул). Одним из ограничений данного метода является то, что разные белки могут иметь одну и ту же величину седиментации и не разделяться при ультрацентрифугировании. С другой стороны, белок в растворе может находиться в виде нескольких форм, различающихся по степени агрегации, а следовательно, и по молекулярной массе. Если эти формы не превращаются одна в другую или превращения осуществляются достаточно медленно, на седиментограмме обнаружится несколько пиков, что, однако, не будет свидетельствовать о наличии примесных белков в исследуемом препарате фермента. Недостатком метода является также его невысокая чувствительность, что не позволяет обнаруживать малые количества примесных белков. [c.205]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология