Биоколлоиды

В книге кратко изложены коллоидно-химические основы устойчивости дисперсных систем, в том числе и биоколлоидов, описаны применяемые методы концентрирования биологических суспензий, рассмотрены основные закономерности флокуляции коллоидов и биоколлоидов, типы флокулянтов и методы их получения, продемонстрированы возможности практического применения метода флокуляции в биотехнологии. [c.4]

Электрокинетические явления находят практическое применение. Так, с помощью электрофореза проводят формование различных изделий из тонких взвесей с последующим их спеканием. Метод электрофореза щироко применяют для разделения, выделения и исследования биоколлоидов, особенно белков. Простой его вариант, называемый электрофорезом на бумаге, состоит в том, что нанесенное на полоску бумаги пятно исследуемой смеси белков разделяется на компоненты по величине их заряда, а следовательно, и скорости движения в поле постоянного электрического тока. Этим методом исследуют качественный и количественный состав белков крови и других биологических жидкостей. [c.308]

К тиксотропным системам близко примыкают тактоиды и слои Шиллера. Под тактоидами подразумевают дисперсии, имеющие участки с хорошо выраженной периодичностью в расположении параллельно ориентированных относительно друг друга анизодиаметрических частиц. Явление анизотропной ориентации частиц было обнаружено на золях Ре(ОН)з, на ряде других неорганических и органических дисперсий, а также на биоколлоидах — колониях вирусов и бактерий. Причиной образования анизотропных областей в таких системах является равновесие между молекулярными силами притяжения и электростатическими силами отталкивания, действующими между частицами, являющимися обычно диполями. [c.318]

Бактерии в нейтральной среде заряжены отрицательно. Их изоэлектрическая точка находится в области pH 3—4 [152]. Вирусы также несут отрицательный заряд [153, 154]. Эти и другие физико-химические особенности болезнетворных микроорганизмов (в частности, размеры частиц 10" см и больше, неспособность к диализу и др.) позволяют рассматривать их как гидрофильные биоколлоиды, хотя не следует упускать из виду, что стабильность бактериальных дисперсий может зависеть и от физиологических особенностей клетки. [c.348]

Следует принять во внимание, что в нейтральной среде вирусы и бактерии являются носителями отрицательного электрического заряда размеры этих микроорганизмов от 10 см и более. Такие признаки позволяют считать данные болезнетворные микроорганизмы гидрофильными биоколлоидами [31]. Естественно, что с позиций классификации по Кульскому состояние, в котором они пребывают в воде, приближает их к примесям первой либо второй группы, следовательно, и удаление их из воды должно осуществляться рекомендуемыми для этих групп методами. [c.170]

Электрокинетические явления находят практическое применение. Так, с помощью электрофореза проводят формование различных изделий из тонких взвесей с последующим их спеканием. Метод электрофореза широко применяют для разделения, выделения и исследования биоколлоидов, особенно белков. Простой его вариант, называемый электрофорезом на бумаге, состоит в том, что нанесенное на полоску бумаги пятно исследуемой смеси белков [c.331]

В то же время в связи с отсутствием количественной теории агрегативной устойчивости лиофильных коллоидов при оценке устойчивости биоколлоидов обычно пользуются аппаратом теории устойчивости лиофобных золей, часть выводов которой может быть распространена и на лиофильные объекты. [c.17]

Достаточно высокие значения плотности поверхностного заряда клеток приводит к их электростатическому отталкиванию, что является одной из причин агрегативной устойчивости биоколлоидов. [c.19]

Таким образом, следует еще раз подчеркнуть, что суспензии микроорганизмов представляют собой один из наиболее сложных коллоиднохимических объектов природы, еще не достаточно изученный с позиций коллоидной и физической химии. В то же время, несмотря на существенные различия суспензий микроорганизмов и коллоидов небиологической природы, для оценки седиментационной и агрегативной устойчивости биоколлоидов в ряде случаев могут быть привлечены хорошо разработанные аппараты теорий устойчивости небиологических коллоидов. [c.22]

Клетки микроорганизмов в большей или меньшей степени сжимаемы. По этой причине они представляют собой класс труднофильтруемых суспензий. Средняя скорость фильтрования культуральных жидкостей изменяется в широких пределах - от 10 до 2000 л/ (м ч) [28]. Небольшие размеры клеток микроорганизмов служат причиной забивки фильтрующих перегородок. Осадок, как правило, имеет студенистое строение вследствие гидрофильного характера биоколлоидов, что дополнительно осложняет процесс фильтрования. [c.25]

Существенным фактором повышения эффективности фильтрационного процесса является увеличение размеров дисперсной фазы, достигаемое путем коагуляции или флокуляции частиц культуральной жидкости. Совместное использование электролитов и флокулянтов в концентрации 10—20 мг/л улучшает фильтрование биоколлоидов (а. с. 960248 СССР). Аналогичные данные были получены при флокуляции активного ила (пат. 142425 ГДР). [c.35]

Одним из практически важных направлений использования водорастворимых полимеров является регулирование устойчивости дисперсных систем, в том числе биоколлоидов, где они применяются в качестве флокулянтов, стабилизаторов, капсулирующих веществ, полимерных ПАВ. [c.63]

Подавляющее большинство практических задач связано с флокуляцией отрицательно заряженных дисперсий, в том числе и биоколлоидов. Это во многом стимулирует работы по синтезу катионных полиэлектролитов, которые за счет электростатического взаимодействия хорошо адсорбируются на отрицательно заряженных поверхностях. [c.72]

До сих пор мы предполагали, что коллоид не является электролитом, а это действительно верно для растворов макромолекул в неполярных растворителях. Однако в водных растворах многие макромолекулы, и прежде всего различные биоколлоиды, как правило, находятся в виде ионов. Если же раствор, кроме того, содержит обычные электролиты, то картина еще более усложняется. Здесь осмотическое равновесие сочетается с электростатическими взаимодействиями. Макроионы, которые не проходят через поры мембраны, частично удерживают около себя противоионы и нарушают их равномерное распределение возникает так называемый мембранный потенциал (играющий важную роль в процессах обмена живой клетки). Электростатически обусловленная повышенная концентрация ионов с одной стороны мембраны является причиной более высокого осмотического давления. Добавка электролита экранирует мембранный потенциал (эффект сжатия противоионной атмосферы), а тепловое движение понижает неравномерное распределение ионов, и осмотическое давление понижается. Предельный случай полностью подавленного мембранного потенциала (равномерное распределение всех ионов около мембраны) соответствует осмотическому давлению раствора неэлектролита той же концентрации. Теорию этого эффекта предложил Доннан (1911г.). Допустим, что слева от мембраны находится раствор полиэлектролита N31 с концентрацией с , а справа — раствор обычного электролита, например ЫаС1, с концентрацией с . Мембрана свободно пропускает молекулы растворителя (воды), ионы Ыа+ и С1 , но не пропускает ионы Для простоты вслед за Доннаном примем, что объемы растворов, находящихся с обеих сторон мембраны, одинаковы. Это делает вывод наглядным, не лишая его общности. Предположим также, что оба электролита полностью диссоциированы. Когда в системе установится равновесие, в ту часть раствора, где находится ЫаК, перейдет х молей ЫаС1, так что концентрация N3+ в нем повысится до - + х, концентрация К останется, как и прежде, равной с , а концентрация С1 , которая вначале была равна нулю, составит х. По другую сторону мембраны концентра- [c.45]

Метод Тизелиуса особенно широко применяется для исследования биоколлоидов. Их электрофоретическая подвижность довольно сильно и специфически зависит от pH среды поэтому измерения производят в забуферениой среде. Изменяя pH и определяя соответствующую электрофоретическую подвижность объекта, можно построить ее зависимость от pH и найти изоэлектриче кую точку, т. е. то значение pH, при котором электрофоретическая подвижность обращается в нуль. Изоэлектрическая точка является очень важной константой для биоколлоидов. Путем изменения pH можно также изменять соотношение электрофоретических подвижностей компонентов смеси, и тогда при электрофорезе появляется несколько границ, соответствующих числу компонентов с достаточно различающимися подвижностями и . Такие отдельные компоненты можно четко различить. [c.157]

И менее точен, но зато значительно проще, чем метод Тизелиуса. На полоску фильтровальной бумаги, увлажненной буферным раствором, наносят в форме поперечной черточки или пятна исследуемый биоколлоидный раствор. Полоску помещают в горизонтальном положении в закрытое пространство, а концы ее погружают в буферный раствор, где находятся электроды. После подключения источника электродвижущей силы электрическое поле вызывает движение компонентов, находящихся в черточке или пятне, вдоль полоски. Скорость перемещения компонентов зависит от их электрофоретической подвижности. Через некоторое время электрофорез прекращают, бумагу высушивают и погружают в раствор красителя, который на биоколлоиде адсорбируется сильнее, чем на бумаге. По полученному изображению видно положение компонентов в конце электрофореза, и можно судить об их числе и электрофоретической подвижности. Из сказанного выше видно, что бумага играет роль пористой среды, препятствующей растеканию компонентов и их конвективному перемешиванию со средой, в которой протекает электрофорез . В последнее время вместо бумаги используют гелеобразные среды (агар-агар, желатин), которые дают более резко очерченные зоны. Электрофорез на бумаге (и в других средах) сопровождается побочными явлениями, такими, например, как перенос вещества, вызываемый миграцией испаряющегося буфера (Машбёф, Ребейрот и др., 1953 г.). Кроме того, было установлено (Шелудко, Константинов, Цветанов, 1959 г.), что, например, в желатине не только сама электрофоретическая подвижность некоторых красителей меньше, чем в воде или водных растворах, но и соотношение между подвижностями компонентов в этом случае совсем иное. Эти особенности метода еще не до конца изучены. Поскольку рассматриваемый метод имеет важное практическое значение, различные проблемы создаваемой в настоящее время теории электрофореза в пористых и гелеобразных средах п разнообразные методы его использования являются предметом многих научных трудов. Некоторое представление о них читатель может получить из монографии [6 1. [c.158]

Важнейшей областью применения электрофореза является анализ биоколлоидов, например анализ смесей белков в клиническом анализе. Белки, как амфотерные полиэлектролиты, обладают собственными зарядами, зависящим от pH среды. Регулируя значение pH, можно в широких пределах менять их подвижность и даже изменить направление движения в процессе электрофореза. Для каждого белка при определенном значении pH общее число положительных зарядов равно общему числу отрицательных зарядов. Эта иэоэлектрическая точка, при которой отсутствует движение частиц, является характерной величиной для определенного белка. Растворимость белка в этой точке минимальна. Подбирая соответствующие буферные растворы для установления определенной скорости движения и растворимости веществ, можно приспособить процессы электрофореза для решения разных проблем разделения веществ. Таким образом, электрофорез превосходит метод бумажной хроматографии. Кроме того, при помощи электрофореза, особенно при высоком напряжении, можно проводить разделение неионогенных веществ (например, сахар в виде боратного комплекса) [791. Методом электрофореза можно также определять изоэлектрические точки амфотерных веществ или заряды коллоидных частиц (по направлению движения). [c.387]

Лиофильные коллоиды (греч. phileo — люблю лиофильный — любящий растворитель) — вещества, интенсивно взаимодействующие с тем или иным растворителем сначала в нем набухают, а затем во многих случаях растворяются. Если растворителем является вода, то говорят о гидрофильных колловдах. Типичным примером последних являются разнообразные мылё. Белки, крахмал, декстрин на практике в большинстве случаев также относят к числу гидрофильных коллоидов (биоколлоиды). [c.269]

Овербик и Моззел [270] провели оценку различных методов дегидратации пищевых и других природных продуктов. С целью выбора надежного стандартного метода анализа были рассмотрены физические, химические и эксплуатационные факторы каждого метода. Эксплуатационные факторы были сведены в таблицу по а) доступности, б) простоте выполнения анализа и в) степени регидратации в ходе анализа. В большинстве методов дегидратированный образец в процессе взвешивания находился в контакте с окружающей средой. При этом образец адсорбирует воду из воздуха особенно легко регидратируются высушенные биоколлоиды, которые перед взвешиванием выдерживали при пониженной температуре или при повышенном давлении паров воды. В табл. 3-1 символ соответствует положительным (благоприятным) свойствам метода, символ — указывает на определенные сложности, связан- [c.74]

Колонии бактерий и вирусов (биоколлоиды) состоят из сотен и тысяч клеток и отличаются перпо .ичностью строения. Толщина водных прослоек между клетками 1—3 мкм, т. е. соизмерима с размерами бактериальных клеток [116, стр. 114]. [c.58]

Планктон и биоколлоиды обладают большой поверхностью раздела и несут электрический заряд. В частности, по данным Бернгардта [117], ДП водорослей Os illatoria rubes ens составляет —8 ч--13 мв. Некоторое снижение заряда достигается хлорированием воды. Например, смесь бактерий (9 вес. ч. В. oli + [c.58]

А. В, К. Тизелнус положил начало работам в области электрофореза, в результате которых создал метод электрофоретического анализа биоколлоидов, [c.679]

В отличие от ранее расам отренных нами коллоидов, за ряд белков обусловливается их химической природой. Этот химизм белковых коллоидов весьма сильно сближает белки с растворами электролитов и, в частности, определяет высокую стойкость белковых золей по срав1нению с многими иньими типичными золями. Для последних достаточно уже незначительных добавок электролитов, чтюбы вызвать коагуляцию. Для белковых золей, так же как и для некоторых других биоколлоидов (крахмал, лецитин, гуммиарабик), этого недостаточно. [c.279]

Аналогия между старение.м моллоидов. вообще и изменением биоколлоидов при старении организмов послужила основанием для построения коллоидно-химических теорий старости и смерти, теорий, одно время получивших незаслуженно широкое распространение в среде биологов. Шаде, например, при рассмотрении поведения коллоидов организма и неорганических коллоидов делает следующее многозначительное заявление Все коллоиды по существу имеют характер промежуточный, переходный, в том числе и тот коллоидный (субстрат, с которым в организме связаны явления жизни. Биоколлоиды в период их существования должны также [c.319]

Исходя из тех же по существу позиций, разв1ил свою теорию протоплазматичеокого гистерезиса и Ружичка. По мнению Ружички, в организмах происходит постепенное сгущение протоплазмы, причем развитие организмов идет по пути превращения лабильных соединений в образования стабильного порядка, в результате чего жизненные процессы обрекаются на постепенное замедление и, наконец, на окончательную остановку. Сгущение протоплазмы связано с процессом дегидратации, с уменьшением электрического заряда, степени дисперсности, стойкости биоколлоидов, понижением растворимости и коагуляции. [c.320]

В то же время анализ литературных данных показывает, что метод все шире исследуется и намечается его ишрокое внедрение в различные отрасли биотехнологии. При этом — помимо самостоятельного значения — метод флокуляции может служить дополнением к уже имеющимся традиционным методам концентрирования. Он позволяет, например, повысить эффективность сепарирования, фильтрования, флотации, а также улучшить качество конечного продукта (биоинсектицидов, антибиотиков). Таким образом, есть все основания полагать, что уже в ближайшее время метод флокуляции займет достойное место среди применяемых способов концентрирования биоколлоидов. [c.4]

В отечественной, как и в мировой, литературе отсутствуют монографии, посвященные проблеме флокуляции биологических суспензий, а в более широком понимании — проблеме взаимодействия биоколлоидов с полимерными материалами. В то же время возрастающее число статей, публикуемых в открьпой печати, требует обобщения и критического анализа, а также рассмотрения теоретических основ данного процесса. Сложившееся положение и побудило авторов взяться за обобщение имеющихся данных и результатов собственных исследований по данной проблеме. [c.4]

В основе реагентных методов концентрирования и удаления из дисперсионной среды микроорганизмов лежит теория устойчивости дисперсных систем. При этом необходимо принять во внимание, что агрегативная и седиментационная устойчивость суспензий клеток, вирусов и других биоколлоидов в общем случае определяется одновременным действием всех рассмотренных выше факторов устойчивости коллоидных систем. Разумеется, в зависимости от условий (типа микроорганизма, состава дисперсионной среды, внешних условий) удельный вес различных факторов стабилизации может бьггь различным, но все же приходится учитьтать более сложный, чем в случае неорганических дисперсий, характер стабилизации клеточных суспензий. [c.13]

Согласно принятой для микрогетерогенных систем классификации среди микробиологических объектов также различают истинные коллоиды, линейные размеры которых не превьппают 0,1 мкм (например, суспензии вирусов и ряда бактерий), и грубодисперсные системы (дрожжи, микроводоросли). Несмотря на то, что размеры последних больше 10 м, по ряду коллоидно-химических характеристик их справедливо относят к коллоидам. Подчеркивая биологическую природу клеточных суспензий, часто используют термин биоколлоиды . [c.16]

Суспензии вирусов, клеток ряда бактерий могут быть седи-ментационно устойчивы в течение длительного времени за счет теплового броуновского движения. В отличие от неорганических золей биоколлоиды имеют плотность, незначительно отличающуюся от плотности культуральной жидкости. По этой причине скорость осаждения неагрегировэнных клеток не превьппает 10 —10 м/с. Дополнительный фактор устойчивости суспензий микроорганизмов связан с их способностью к активному передвижению в окружающей среде например, бактерия Vibrio holerae может передвигаться со скоростью 2 10 м/с. [c.16]

Как отмечалось ранее, биологические клеточные объекты представляют собой типичные лиофильные объекты. Для них, в отличие от лиофобных золей, характерно сильное взаимодействие вещества дисперсной фазы с дисперсионной средой. Такое взаимодействие приводит к образованию протяженных сольватных оболочек из молекул иммобилизованной дисперсионной среды вокруг частиц дисперсной фазы. Слизистые оболочки, капсулы и другие поверхностные структуры, образующиеся в результате нормального роста либо при неблагоприятных воздействиях окружающей среды,препятствуют контакту клеток во втором энергетическом минимуме. Например, грамотрицательные бактерии могут образовывать в процессе культивирования полисахаридные оболочки и капсулы, толщина которых порою достигает 400-500 нм [15]. В работе [21] показано, что при pH 4,0 или при наличии в среде 5- 10" моль/л AI I3 достигается изоэлектрическое состояние клеток Е.соИ, однако они не коагулируют из-за стерических препятствий, обусловленных гидратным барьером. Следовательно, адсорбционные слои гидрофильных материалов служат причиной высокой агрегативной устойчивости биоколлоидов. [c.20]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология