Задание 29

Факторы термодинамической устойчивости растворов ВМС. Методы осаждения белков. Особенности высаливания биополимеров из растворов: схема Кройта, лиотропные ряды Гофмейстера. Коацервация и денатурация белков.

Свойства растворов ВМС:

• Высокая вязкость (способность противостоять свободному течению)

• Белки по форме молекул:

- фибриллярные (белки плазмы крови)

- гранулярные (колаген)

• Коллигативные свойства

• Высокая термодинамическая стабильность

• Набухание (поглощение биополимеров в молекуле растворителя, приводящим к увеличению объема и массы полимера)

Осаждение белков — процесс снятия гидратной оболочки и заряда.

Два вида реакций осаждения:

- высаливание белков — обратимый процесс; снимается только гидратная оболочка, белок сохраняет структуру и нативные свойства;

- осаждение с потерей нативных свойств белка — процесс необратимый; снимаются гидратная оболочка и заряд. Реакции осаждения и цветные реакции применяются для обнаружения белков в растворе.

Методы выделения и очистки белков:

- гомогенизация — клетки растираются до однородной массы;

- экстракция белков водными или водно-солевыми растворами;

- диализ;

- высаливание;

- электрофорез;

- хроматография: адсорбция, расщепление;

- ультрацентрифугирование.

Схема Кройта. Учитывая механизм осаждающего действия электролитов и других водоотнимающих средств, Кройт предложил общую схему осаждения гидрофильных частиц, из которой видно, что необходимо удалить водную оболочку (спиртом) и снять заряд частицы (электролитом), причем последовательность этих воздействий не имеет значения. Для осаждения многих высокомолекулярных веществ достаточно добавления одного лишь электролита в концентрации, обеспечивающей и снятие заряда, и дегидратацию частицы.

Лиотропные ряды (ряды Гофмейстера), ряды ионов, расположенные в порядке усиления или ослабления их влияния на св-ва р-рителя (вязкость, поверхостное натяжение, растворяющую способность и др.), а также на скорость и глубину хим. р-ций и физ.-хим. процессов в данном р-рителе.

Процесс денатурации (белки) – разрушение вторичной и третичной структуры, проводящий к полной утрате биологической активности. Факторы: температура, органический растворитель, ультразвуковое воздействие. Денатурация бывает обратимая и необратимая.

Коацервация (белки) – слияние гидратных оболочек без объединения капелек белка.

Задание 30

Физико-химические свойства растворов ВМС: набухание, студнеобразование, вязкость, осмотическое давление. Роль ВМС в процессах жизнедеятельности организма. Применение биополимеров в медицине и фармации.

Набухание – поглощение биополимеров в молекуле растворителя, приводящее к увеличению объема и массы полимера. Виды: ограниченное и неограниченное (проводит к полному растворению). Стадии: 1. Образование гидратной оболочки в следствии поглощения в небольшом количестве молекул растворителя. 2. Поглощение большого количества растворителя.

Студни (гели) – высококонцентрированные системы молекул полимеров, содержащие молекулы растворителя, включенные в структуру. Они не текучие, эластичны. Примеры: хрусталик глаза, кожа.

Возможны два пути образования студней: застудневание легкоподвижных или вязкотекучих жидкостей и набухание твёрдых полимеров в подходящих жидких средах. Студнеобразование широко используется в технологии пластмасс, резин, химических волокон, пищевых продуктов; оно распространено и в органической природе.

Вя́зкость — одно из явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. В результате работа, затрачиваемая на это перемещение, рассеивается в виде тепла.

Осмотическое давление — избыточное гидростатическое давление на раствор, отделённый от чистого растворителя полупроницаемой мембраной, при котором прекращается диффузия растворителя через мембрану (осмос). Это давление стремится уравнять концентрации обоих растворов вследствие встречной диффузии молекул растворённого вещества и растворителя.

Механическая прочность, эластичность, электроизоляционные и другие ценные технические свойства высокомолекулярных соединений обусловливают их широкое применение в различных отраслях народного хозяйства и в быту. Высокомолекулярные соединения – основа пластических масс, волокон химических, резины, лакокрасочных материалов, клеев. Биополимеры составляют основу всех живых организмов и участвуют во всех процессах жизнедеятельности.

Благодаря ценным свойствам, полимеры применяются в машиностроении, текстильной промышленности, сельском хозяйстве, медицине, автомобиле- и судостроении, авиастроении и в быту (текстильные и кожевенные изделия, посуда, клей и лаки, украшения и другие предметы). На основании высокомолекулярных соединений изготовляют резины, волокна, пластмассы, пленки и лакокрасочные покрытия. Все ткани живых организмов представляют высокомолекулярные соединения.