Задачи и упражнения

1. Время истечения воды в вискозиметре Оствальда равно 50 с., а раствора полиглюкина с его массовой долей 2% – 72 с. Рассчитайте приведенную вязкость раствора.

Ответ: 22 см³/г.

2. Время истечения в вискозиметре раствора полимера с массовой долей его 1% в два раза больше, чем чистого растворителя. Вычислите относительную молекулярную массу полимера, если постоянная К в уравнении Штаудингера равна 2∙10^-3 см³/г (макромолекулы полимера в растворе представляют собой жесткие палочки).

Ответ: 50000

3. Вычислите относительную молекулярную массу белка миоглобина, если его характеристическая вязкость в водном растворе равна 3,1см³/г. Константы К и  в уравнении Марка–Хаувинка–Куна равны соответственно 2,3210^-2 см³/г и 0,5.

Ответ: 17850

4. ИЭТ трех белков равны 3,8, 4,6 и 5,1. Какой из этих белков будет сильнее набухать в буферном растворе с рН 4,7 , а какой меньше всего? Ответ поясните.

5. В каком из растворов следующих солей – NaI, Na₂SO₄, NaCN, NaCl – при равной их молярной концентрации степень набухания биополимеров будет наибольшая, в каком – наименьшая ? Почему ?

6. Пять навесок белка с ИЭТ 5,1 залили растворами, рН которых соответственно равен 1,0; 4,0; 5,0; 6,5; 8,0. Постройте графическую зависимость степени набухания данного белка от рН среды.

7. Миозин мышц с ИЭТ 5,0 помещен в раствор, в котором концентрация

Н⁺–ионов в 100 раз больше, чем в чистой воде. Какой заряд имеет белок в этом растворе?

8. К какому электроду будут передвигаться частицы белка при электрофорезе, если его ИЭТ 4,0, а рН раствора 5,0 ?

9. Пепсин желудочного сока с ИЭТ 2,0 растворен в буферных растворах с рН 1,9: 4,75 и 9,24. При каком значении рН устойчивость раствора белка наибольшая?

10. В четыре пробирки, содержащие по 10 мл раствора желатины, добавили равные объемы 1М растворов СН₃СООNa, NaCNS, Na₂SO₄ и NaNO₃. Объясните какой из электролитов будет оказывать наибольшее высаливающее действие, какой – наименьшее.

11. В пять пробирок, содержащих по 1 мл аммиачного буфера с рН 8,2: 9,1; 9,7; 10,3 и 11,2, добавили по 1 мл раствора белка с изоэлектрической точкой 9,2 и одинаковый объем ацетона. В какой из пробирок и почему произойдет максимальная коагуляция белка ?

12. В четыре пробирки, содержащие одинаковый объем раствора белка добавили равные объемы растворов KI, CH₃COOK, KCNS и K₂SO₄ с одинаковой концентрацией. В какой из пробирок желатинирование раствора белка протекает быстрее всего ?

Эталоны решения задач

Задача 1. Рассчитайте относительную молекулярную массу поливинилового спирта, если постоянные в уравнении Марка–Хаувинка–Куна для раствора поливинилового спирта в воде равны: К=4,5310^-5 см³/г, =0,74; характеристическая вязкость []=0,15 см³/г.

Дано Решение

К=4,5310-5 см3/г =0,74 []=0,15 см3/г.	Подставляем значения К,  и [] в уравнение (38) 0,15=4,5310-5М0,74, или М0,74= 105=3,31110-2105=3,311103, т.е. М0,74=3311.
М – ?	Логарифмируем это равенство: 0,74 lgM=lg3311. Значение lg3311 находим по таблице логарифмов. lgM = = 4,757, т.е. lgM = 4,757. По таблице антилогарифмов находим значение М. Оно равно 57150. Ответ: 57150

Задача 2. Постоянные Штаудингера в уравнении Марка–Хаувинка–Куна для раствора амилозы в диметил-сульфоксиде равны: К= 1,32∙10^-2 см³/г,

= 0,68. Используя следующие экспериментальные данные, рассчитайте относительную молекулярную массу амилозы.

С, г/100см3	Относительная вязкость
0,15	1,09
0,20	1,12
0,30	1,19
0,40	1,26
0,50	1,34

Дано Решение

К=1,32∙10-2 см3/г = 0,64	Рассчитываем удельную и приведенную вязкости по формулам (34, 35).Затем строим график зависимости уд./С от концентрации. Путем экстраполяции прямой на ось ординат получаем отрезок, соответствующий предельному значению приведенной вязкости [] (см. рис.49). Результаты расчетов сводим в таблицу по ниже приведенному образцу.
Мамилозы – ?

С, г/см3	отн	уд	уд/С, см3/г	[],см3/г
0,0015	1,09	0,09	60
0,0020	1,12	0,12	60
0,0030	1,19	0,19	63	56
0,0040	1,26	0,26	65
0,0050	1,34	0,34	68

Рассчитываем относительную молекулярную массу амилозы по уравнению (38).

56 = 1,3210^-2 М^0,68, или М^0,68=56/1,3210^-2=4242

Логарифмируем последнее равенство: 0,68 lgM=lg4242. Значение lg4242 находим по таблице логарифмов. lgM =3,63/0,68, т.е. lgM = 5,34. По таблице антилогарифмов находим значение М. М = 218776.

Ответ: 218776

Задача 3.Рассчитайте относительную молекулярную массу белка миоглобина, если постоянные в уравнении Марка–Хаувинка–Куна для раствора данного белка в воде равны: К= 2,3210^-2 см³/г,  = 0,5; характеристическая вязкость [] = 3,1 см³/г.

Дано: Решение

К=2,3210-2 см3/г =0,5 []=3,1 см3/г.	Для расчетов используем уравнение (38): 3,1 = 2,3210-2 М0,5 М0,5 = = 1,336102 = 133,6, т.е. М0,5 = 133,6.
Ммиоглобина – ?	Возводим обе части равенства в квадрат и получаем относительную молекулярную массу: М = (133,6)2 = 17849. Ответ: 17849

Задача 4. В четыре пробирки с 1М растворами СН₃СООК, КCNS, К₂SO₄ и KCl поместили по 0,5 г полярного полимера. В каком из растворов электролита набухание полимера максимально, в каком – минимально и почему ?

Решение

Действие ионов электролитов на набухание ВМС связано с их способностью к гидратации. По способности уменьшать набухание анионы располагаются в ряд (при одном и том же катионе):

CNS^– > J^– > Br^– > > Cl^– > CH₃COO^– >

Поскольку, ионы CNS^– усиливают набухание, а ионы – тормозят, то в растворе КCNS набухание максимально, а в растворе К₂SO₄ – минимально.

Задача 5. Изоэлектрическая точка пепсина желудочного сока находится при рН 2,0. Каков будет знак заряда макромолекулы фермента при помещении его в буферный раствор с рН 8,5.

Дано: Решение

ИЭТ = 2,0 рН = 8,5	При помещении пепсина в раствор с рН среды большей ИЭТ подавляется диссоциация аминогрупп и макромолекулы фермента приобретают отрицательный заряд.
Знак заряда пепсина

Задача 6. Желатина помещена в буферный раствор с рН 3. Определите знак заряда частиц желатины, если изоэлектрическая точка белка равна 4,7.

Дано: Решение

ИЭТ = 4,7 рН = 3	При помещении желатины в раствор с рН среды, меньшим ИЭТ, подавляется диссоциация карбоксильных групп и частицы желатины приобретают положительный заряд:
Знак заряда желатины ?

Задача 7. Изоэлектрическая точка белка альбумина равна 4,9. Белок помещен в буферную смесь с концентрацией водородных ионов 10^–6 моль/л. Определите направление движения частиц белка при электрофорезе.

Дано: Решение

ИЭТ = 4,9 [H+] = 10–6 моль/л	Если концентрация ионов водорода 10–6 моль/л, то рН среды равен 6, так как рН= –lg[H+]. Поскольку рН среды > ИЭТ (6 > 4,9), то согласно следующему уравнению белок приобретает отрицательный заряд и при электрофорезе перемещается к аноду:
Направление частиц ?

201