Белки коэффициенты диффузии

При определении молекулярной массы по методу седиментационного равновесия знание коэффициента диффузии не является необходимым. В этом случае используют более низкое число оборотов. По сравнению с предыдущим методом, для которого необходимо гравитационное поле до 400 ООО g, здесь достаточно центробежной силы, в 10 — 15 тыс. раз превосходящей земное притяжение. Через несколько часов или через несколько суток процесс седиментации и обратной диффузии достигает состояния равновесия, при котором перемещение частиц отсутствует. Измерив градиент концентрации белка от мениска до дна ячейки, можно вычислить его молекулярную массу. Медленное установление равновесия — недостаток метода. Этого можно избежать при проведении определения по Арчибальду. В этом низкоскоростном методе для расчетов можно использовать градиент концентрации, образующийся в измерительной ячейке у мениска жидкости (до отделения белковой зоны). Метод нулевой концентрации в мениске, предложенный в 1964 г., делает возможным достижение седиментационного равновесия при высокой скорости ротора (высокоскоростной метод), в этом случае белковая зона уже отделена от мениска. Это дает возможность сократить время эксперимента до 2 — 4 ч. [c.361]

Согласно той же формуле (18.4) коэффициент диффузии обратно пропорционален вязкости растворителя. Поэтому особенно высокого качества разделения удается достигнуть, проводя электрофорез в гелях, вязкость которых чрезвычайно высока. Для разделения белков и нуклеиновых кислот наиболее широко используются полиакриламидные гели (см. 8.5). С помощью электрофореза в таких гелях удается в один прием разделить десятки компонентов. В качестве иллюстрации на рис. 91 приведен результат разделения смеси фрагментов нуклеиновой кислоты разной длины от 40 до 72 нуклеотидных звеньев. Электрофорезу подвергались фрагменты, меченые радиоактивным фосфором После завершения разде- [c.331]

Оценить радиус глобулярного белка цитохрома с (молекулярный вес 13000), если его коэффициент диффузии в воде при 20° С равен 1,01-10- см /сек. Вязкость воды в условиях опыта равна 0,89 спз. [c.271]

Существует несколько физических методов абсолютного измерения молекулярных масс, в первую очередь основанных на использовании седиментации или рэлеевского рассеяния света. Они требуют существенно большего количества индивидуального биополимера, чем описанные химические и биохимические методы, проводятся путем прецизионных измерений на дорогостоящем оборудовании и применительно к задаче измерения молекулярных масс белков и нуклеиновых кислот постепенно утрачивают свое значение. Седиментационные методы основаны на использовании уравнений (7.2) или (7.3). В первом случае измерению подлежат константа седиментации биополимера и коэффициент диффузии. Во втором случае нужно достичь состояния седиментационного равновесия и измерить распределение концентрации исследуемого биополимера вдоль центрифужной ячейки, т.е. концентрацию биополимера на нескольких разных расстояниях г от оси ротора. Оба метода требуют определения парциального удельного объема, или, что то же самое, плавучей плотности биополимера в условиях, используемых для седиментации. [c.267]

Однако создать четкую границу раздела между двумя растворами очень трудно. Поэтому чаще оба раствора разделяют пористым диском, и скорость диффузии оценивается путем измерения количества белка, прошедшего через единицу площади за определенное время. Диффузионный сосудик калибруется при помощи раствора белка, коэффициент диффузии которого известен. Если молекулярный вес этого белка и коэффициент диффузии D, то молекулярный вес неизвестного белка можно определить по формуле [c.133]

Коэффициенты диффузии некоторых веществ в водных растворах (сж -сутки ) 0,48 10 —глюкоза — моче-вина 4,6 10 — сахароза 10 —10" —белки. Коэффициенты диффузии в лиозолях экспериментально определить трудно, так как они очень малы. Их вычисляют, используя данные других молекулярно-кинетических методов. [c.28]

Вычислить коэффициент диффузии сферической молекулы фибриллярного белка с молекулярной массой 10 и [c.72]

Вследствие большого размера макромолекул растворы высокомолекулярных веществ по своей малой диффузионной способности близки к типичным коллоидным системам. Тем не менее определение коэффициента диффузии широко используется для установления молекулярного Веса высокомолекулярных соединений, например белков. [c.456]

Если поток / и градиент концентрации выражены соответственно в кг/(м -с) и кг/м то коэффициент диффузии будет иметь размерность м7с. В сильно разбавленном водном растворе при 25° С коэффициент диффузии для хлористого калия составляет 1,99-10- ° м /с, а для сахарозы он равен 5,23-10- м /с. Эти значения можно сравнить с соответствующими значениями для некоторых белков, приведенными в разд. 20.8. [c.353]

Рассчитайте радиус молекулы белка, если его коэффициент диффузии в растворе сахара О = 6,39-10 см с, Т = 298 К. Считайте, что молекулы белка имеют сферическую форму. [c.437]

Оба метода расчета коэффициента диффузии, метод вторых моментов и метод максимальных ординат, должны давать одинаковые значения. Так оно и получается, если измерения правильны и соблюдены условия, при которых можно применять уравнение Фика 1) монодисперсность полимера, т. е. возможность приписывать макромолекулам определенное значение >, и 2) идеальность раствора, т. е. применимость к нему закона Вант-Гоффа. Фактически эти условия выполняются только при изучении глобулярных белков. В этом случае действительно получаются идеальные гауссовы распределения градиента концентрации и оба метода расчета дают одни и те же значения. В случае линейных полимеров оба условия, строго говоря, не выполняются. Поэтому кривые градиента концентрации оказываются негауссовыми и оба метода расчета приводят к различным результатам. [c.128]

Мояшо показать, что люлекулярный вес М, коэффициент диффузии 2) и удельный парциальный объем молекулы белка V (величина, обратная плотности молекулы) связаны следующей зависимостью [c.65]

Если известен молекулярный вес, то знание коэффициента диффузии позволяет составить ориентировочное представление о форме молекулы белка в растворе. Отклонение величины ///о, называемой фрикционным отношением, от единицы может служить мерой асимметрии и гидратации молекулы белка (индексы а ж к относятся соответственно к асимметрии [c.67]

В табл. 12 приведены значения молекулярных весов, коэффициентов диффузии, удельных парциальных объемов и фрикционных отношений для нескольких белков. [c.68]

Исследование в ультрацентрифуге. Форма, ширина и скорость расширения пика белка при седиментации в ультрацентрифуге позволяют судить о чистоте белкового препарата. Примеси обнаруживаются по возникновению дополнительных пиков, появлению плеч на главном нике, по асимметрии главного пика или по увеличению ширины пиков (в сравнении с их шириной, соответствующей коэффициенту диффузии чистого белка). Такие исследования желательно проводить при различных значениях pH и ионной силы. [c.83]

Для растворов белков вопрос осложняется электростатическим взаимодействием между молекулами и их влиянием на молекулы воды. Вязкость белковых растворов поэтому зависит от pH. Повышение кислотности вызывает увеличение объема молекул сывороточного альбумина и у-глобулина человека, в то время, как инсулин, Р-лактоглобулин, трипсин, химотрипсин рибонуклеаза, яичный альбумин и другие белки не изменяют при этом своих размеров (Ж. Янг и Ж. Фостер). Таким образом, путем измерения одной вязкости нельзя определить молекулярный вес белков. Однако, комбинируя измерение вязкости с другими методами, можно определять размеры и форму белковых молекул. Так, Полсон показал, что величина D Ai[t)] является величиной постоянной для белковых молекул. Здесь D — коэффициент диффузии. [c.173]

Из уравнения (21-26) видно, что коэффициент диффузии зависит от молекулярного веса и парциального удельного объема белка, причем обе величины можно измерить. Этот коэффициент зависит также от двух неизвестных факторов отношения /// , характеризующего отклонение формы белковой гидродинамической частицы от сферы, и параметра б , характеризующего сольватацию. Очевидно, нельзя определить обе величины из простого измерения коэффициента диффузии. Таким образом, имеется неясность в интерпретации коэффициента диффузии, как это будет видно из последующего обсуждения. [c.412]

Следует также отметить данные табл, 16 и 17, показывающие, что глобулярные белки имеют компактные и относительно симметричные формы. Он были получены в водных солевых растворах, имеющих величины pH, близкие к изоэлектрическим точкам белков. Эксперименты, проведенные в других условиях, показывают, что компактные формы легко теряются, на это указывают заметные изменения коэффициента диффузии. Два примера таких изменений будут даны на рис. 110 и 111 в связи с соответствующими изменениями коэффициентов седиментации [c.416]

Нужно заметить, что коэффициенты седиментации белков, подобно коэффициентам диффузии (см. стр. 412), зависят от свойств растворителя и обычно приводятся к стандартным условиям. При помощи уравнения (22-23) можно выразить к через О", а затем использовать уравнение (21-29), чтобы рассчитать стандартный коэффициент седиментации 5 Если символы без индексов относятся к растворителю, в котором были произведены измерения, а индекс з относится к стандартному растворителю, то можно написать [c.437]

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]

Как указывалось выше, для того чтобы границы при электрофорезе были стабильны в поле тяжести, нужно работать при достаточно высокой весовой концентрации исследуемого веш,ества. В то же время эквивалентная концентрация последнего должна быть как мон но меньше по сравнению с концентрацией буфера — иначе невозможны точные измерения. Таким образом, фронтальный метод особенно удобен для исследования белков, эквивалентный вес которых очень велик, особенно вблизи изоэлектрической точки (р1). Кроме того, малый коэффициент диффузии макромолекул приводит к сравнительно небольшому размыванию границ даже при длительных опытах. Для малых ионов метод непригоден из-за их большого коэффициента диффузии и малого эквивалентного веса, а главное потому, что инкремент показателя преломления у них не от.личается от инкремента ионов буфера. Это делает невозможным сколько-нибудь точное рефрактометрическое определение концентрации. [c.62]

Вычислить, во сколько раз будут различаться коэффициенты диффузии глицина (мол. вес 75) и глобулярного белка уреа-зы (мол. вес 480 ООО) в воде. [c.271]

Энергия, необходимая для работы мышцы, выделяется в результате ферментативного гидролиза АТФ под действием мышечного белка миозина. Удельный вес мышцы, содержащей 10% миозина (мол. вес 2-10 ), приблизительно равен единице, коэффициент диффузии АТФ в мышце равен 10 см /сек. Реакция гидролиза АТФ под действием миозина характеризуется значениями кат=100 сек-, /(т(каж)= 10- М. Оцбнить, (при какой толщине мышечного волокна (моделируя его пластинкой) работа мышцы начнет лимитироваться диффузией, если начальная концентрация АТФ равна 1 10 3 М. [c.275]

Имеется раствор фермента с молекулярным весом 100000 Плотность фермента в кристаллическом состоянии равна 1,25 г/см . С помощью критерия Тиле оценить, при каких значениях кат/ 7п(каж) реакция ферментз с нейтральной молекулой субстрата небольшого размера начнет зависеть от диффузии, если коэффициент диффузии субстрата в растворе равен 3-10- см /сек. В расчетах учесть, что в растворе объем молекулы белка за счет гидратации увеличивается примерно на 30%. [c.275]

На ультрацентрифуге, измеряется коэффициент седиментации, определяющий скорость перемещения седиментационной границы. На рис. 3.15 показана седиментационная диаграмма для белка р-лактоглобулина. В ультрафиолетовом свете сфотографированы последовательные во времени положения седименти-рующей границы. Измерив 5, коэффициент диффузии О, а также рм и ро, можно определить М. Величина 5 зависит от концентрации раствора вследствие гидродинамического взаимодействия макромолекул. Значение 5, экстраполированное к нулевой концентрации, [c.151]

Величины О и йи1й рН) отражают свойства разделяемого вещества. Из уравнений (2) и (3) следует, что узкие зоны должны получаться при фракционировании веществ с низкими коэффициентами диффузии и крутым подъемом кривой подвижности вблизи изоточки. Именно эти свойства характерны для белков, что делает их наиболее удобными объектами изоэлектрического фокусирования. Кроме того, вполне очевидно, что для достижения хорошего разрешения необходимо использовать высокое напряжение и пологий градиент pH. В соответствии с этим при конструировании прибора необходимо предусмотреть отвод тепла, а также возможность создания пологого и стабильного градиента pH в среде, обладающей хорошей проводимостью. [c.300]

Эти авторы [24] разделили миоглобнны с Api 0,06 на колонке объемом 110 мл при 1000 В в диапазоне pH 6,5—7,5. Используя коэффициент диффузии миоглобина и ряд других параметров этого эксперимента, они рассчитали, что разрешение составляет 0,02 единицы pH. На этом основании авторы указывают, что если разницу в изоточках двух белков удается зафиксировать с помощью хорошего рН-метра, то такие белки могут быть разделены плавным электрофорезом . Эта теоретическая оценка разрешения подтверждена экспериментально 26, 45]. [c.319]

Электрофоретическое исследование. Хорошим критерием чистоты белка является вид электрофореграммы, полученной при разных значениях pH (особенно если электрофорез проводят в крахмальном или в полиакриламидном геле). Электрофореграмма, так же как и седиментограмма, должна содержать один симметричный пик, ширина которого соответствует коэффициенту диффузии белка. [c.83]

Мы можем последовательно доказать, что замедление движения молекул воды в гидратационном слое обусловлено сте-рическими затруднениями при диффузии растворителя вследствие наличия зарядов на поверхности самого белка. Мы можем оценить расстояние Ь как расстояние, на которое диффундирует молекула воды за время, равное времени корреляции, при значении коэффициента диффузии, в 100 раз меньшем, чем для воды У40тс= (4-5-10 ) 2 = 5 А. Это расстояние соответствует расстоянию между двумя слоями воды. Таким образом, время корреляции примерно равно времени, за которое молекула воды успевает продиффундировать за пределы поверхности, которая препятствует ее движению. [c.177]

Молекулы белка несут электростатические заряды. Даже в изоэлектрической точке, где средний суммарный заряд равен О, могут быть молекулы с суммарным зарядом 1, 2 и т. д., и даже такие молекулы, которые действительно обладают суммарным зарядом, равным О, являются многополярными ионами, т. е. они содержат много положительных и отрицательных зарядов в равных количествах. На диффузию белков, следовательно, несомненно, влияют электростатические силы. Обычно считают, что умеренно высокая концентрация низкомолекулярного электролита, такого, как КС1, будет исключать всякое подобное влияние, и это подтверждается тем, что коэффициенты диффузии при умеренно высоких ионных силах становятся фактически независимыми от суммарного заряда (см., например, Крис ). Введение электролита, конечно, означает, что мы уже не имеем дела с двухкомпонентной системой. Однако, как было отмечено на стр. 408, этот фактор, по-видимому, будет незначительным, если третий компонент (т. е. добавленный электролит) имеет первоначально повсюду одинаковую концентрацию. Во всяком случае белки, растворенные в солевых растворах, обычно рассматриваются как двухкомпонентные системы, и величины D получаются для них экстраполяцией кажущихся коэффициентов диффузии к нулевой концентрации. [c.411]

Определенным преимуществом в отношении проницаемости к ионам органических веществ ограниченной молекулярной массы обладают макросетчатые иониты, содержащие длинноцепные кроссагенты, например гексаметилендиметакриламид (рис. 5.8). Сорбция стрептомицина па таких катионитах характеризуется коэффициентом диффузии, приближающимся к 10" см -с- . Макромолекулы белков часто диффундируют лишь в ограниченный внешний слой ионита. В связи с этим эффективные коэффициенты диффузии, рассчитанные в предположении о равномерном заполнении сферы зерна ионита, приводят к экспериментально наблюдаемой зависимости коэффициента диффузии от радиуса ионита [114]. При этом расчеты эффективных коэффициентов диффузии, выполненные с учетом заполнения лишь внешнего слоя с толщиной, которая соответствует радиусу ионита, равномерно занол- [c.189]

Следует отметить, что коэффициенты диффузии белков обычно пересчитываются к стандратным условиям , причем стандрат-ным растворителем служит чистая вода при 20° С. Величины Д , приведенные к таким условиям, являются величинами, которые должны были бы иметь растворы белков в чистой воде при 20° С, если бы молекулярные параметры М, ///д и б, оставались постоянными независимо от растворителя. Если бы это было так, то для представляющего коэффициент диффузии, измеренный при температуре Т в растворителе (например, раствор соли) [c.412]

Затруднения для диффузии органических противоионов в сетчатых системах могут вызвать образование резкого диффузионного фронта, который наблюдался при сорбции белков высокопроницаемыми гетеросетчатыми ионитами [112]. Те же причины могут привести к неоднородному конечному распределению противоионов по радиусу ионитов [112—114]. Возможен при этом экстраполяционный метод анализа скорости диффузии противоионов в сетчатую структуру [114]. Предельный вариант подобного процесса, приводящий к образованию однородного внешнего слоя сорбента и внутренней области, свободной от органических противоионов (модели оболочка—ядро ), может быть рассмотрен на основе представления о постоянстве коэффициента диффузии противоионов во внешней, доступной оболочке [112—114]. При этом коэффициент диффузии рассчитывается для линейного участка Р — по уравнению [c.35]

Величину М необходимо определить с помощью статического или динамического эксперимента. При этом следует обратить внимание на обычно наблюдающееся постепенное снижение скорости межфазного обмена на ионитах с ограниченной проницаемостью для изучаемых крупных ионов. Опыты показывают, что значение коэффициентов диффузии в зерне сорбентов постепенно падает от 10" (10" ) до 10" (10 ) см /с. Для завершения процесса на зернах радиусом 200—300 мкм в этих системах требуется 5— 10 (20) ч. Степень ошибки в определении величины с при этом не превосходит нескольких процентов, что не искажает теоретического анализа препаративных, а тем более производственных процессов. Следует учитывать к тому же, что степень индивидуальности используемых для экспериментальной работы ионов антибиотиков, алкалоидов, гормонов и ферментов, как правп.по, не достигает 95—97 %, а чаще (особенно для белков, даже кристаллических) оценивается еще меньшей величиной. Естественно, возникает здесь и вопрос об оценке равновесия, которое может быть как истинным, так и метастабильным. [c.88]

Использование гетеросетчатых карбоксильных катионитов, анал11з структур которых приведен в гл. 2, позволяет осуществлять с использованием относительно крупных зерен иопитов препаративные процессы выделения пептидов п белков при стандартных скоростях протекания растворов, т. е. именно в тех условиях, которые относятся к введенному термину — стандартной квазиравновесной хроматографии на ионитах. Ввиду того что коэффициенты диффузии белков в высоконроницаемых ионитах обычно не превышают см с, то как сорбционные, так и де-сорбционные процессы осуществляются с несколько меньшими [c.165]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология