Изоэлектрическая точка белка (ИТБ) – это значение рН, при котором белок
переходит в изоэлектрическое состояние.
В изоэлектрическом состоянии свойства растворов белков резко меняются: при этом они имеют, например, наименьшую вязкость, плохую растворимость, что связано с изменением формы макромолекул. При значении рН, близком к изоэлектрической точке, разноименно заряженные группы – (NH3)+и СОО‾ притягиваются друг к другу и макромолекула закручивается в спираль. При смещении рН среды от изоэлектрической точки одноимѐнно заряженные группы отталкиваются и цепь выпрямляется. Молекулы ВМС в развѐрнутом состоянии придают раствором более высокую вязкость, чем молекулы ВМС, свѐрнутые в спираль или клубок.
Для нахождения изоэлектрической точки полипептида (белка) необходимо:
1. Измерить подвижность полипептида при нескольких разных значениях рН;
2. Построить график зависимости подвижности от рН;
3. Графически найти значение рН, соответствующее нулевой подвижности
Значение изоэлектрической точки может помочь при составлении схемы выделения белка, поскольку растворимость белка минимальна при рН = рI
6. Студень как ограниченно набухший полимер. Студнеобразование – процесс образования пространственной сетки в застудневающей системе.
Студни – это структурированные системы, образующиеся при отвердевании жидких растворов полимеров или при набухании твёрдых полимеров.
Студни получаются из растворов ВМС. Студень представляет собой пространственную сетку из макромолекул полимера, заполненную молекулами растворителя. Студень система гомогенная.
Застудневание – процесс фазового перехода из жидкого состояния в твёрдое состояние.
Наличие свободных, не защищённых сольватной оболочкой участков макромолекул при определённых условиях, в частности при росте концентрации ВМС, приводит к возникновению взаимодействия между этими участками; в результате образуется структура (каркас, сетка) из макромолекул ВМС, а раствор ВМС переходит в студень
7. Влияние различных факторов на процесс студнеобразования: концентрация ВМС, форма и размер макромолекул, температура, время, рН-среды.
ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВМС. Повышение концентрации раствора ВМС способствует застудневанию, так как при этом возрастает частота столкновений между макромолекулами или их участками и увеличивается количество связей, образующихся в единице объѐма.
ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ И РАЗМЕРА МАКРОМОЛЕКУЛ. Чем более растянута макромолекула, тем легче доступ к тем еѐ частям, которые могут вступать во взаимодействие. Макромолекулы, имеющие вытянутую форму, образуют студни даже в очень разбавленных растворах.
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ. При возрастании температуры, если при этом не происходит необратимых химических изменений, обычно препятствует застудневанию из-за возрастания интенсивности теплового движения сегментов и уменьшения связей между макромолекулами.
ВЛИЯНИЕ ВРЕМЕНИ. Процесс застудневания – это процесс постепенного упрочнения пространственной сетки полимера. Поэтому время играет положительную роль, но при этом следует помнить, что процесс застудневания будет проходить со временем в любом растворе. Застудневание требует выполнения определѐнных условий.
ВЛИЯНИЕ рН. Влияние рН особенно заметно, если полимер амфотерен (белок). Застудневание идѐт лучше всего при рН, отвечающим изоэлектрической точке. С изменением рН в любых направлениях от рН изоэлектрической точки макромолекулы приобретают одноименные заряды, что препятствует образованию связей между ними.
8. Свойства студней: упругость, эластичность, способность сохранять свою форму, синерезис. Интермицелярная жидкость как жидкость заполняющая сетку студня.
Упругость студней определяется прочностью и гибкостью макромолекулярной сетки в
них, а также свойствами ориентированных молекул растворителя.
Тиксотропия – это обратимое изменение физико-механических свойств полимерных и дисперсных систем при механических воздействиях на эти системы в изотермических условиях.
Синерезис – потеря студнем гомогенности с течением времени. Синерезис сопровождается уплотнением пространственной структурной сетки и уменьшением объёма студня за счёт выделения жидкой фазы.
Эластичные гели поглощают не все смачивающие их жидкости, а только некоторые, которые сходны с ними по своему химическому составу или в которых вещество студня может существовать также в виде жидкого раствора.
Жидкость, заполняющую сетку студня, часто называют интермицелярной, её можно разделить на свободную, которая механически включена в каркас студня, и связанную, входящую в сольватную оболочку молекул сетки-каркаса. Количество связанной воды в студне зависит от степени гидрофильности макромолекулы
9. Мембранное равновесие Доннана
Присутствие в организме солей белков, отделенных клеточной мембраной от растворов электролитов, приводит к перераспределению электролитов, подчиняющемуся уравнению мембранного равновесия, выведенного Доннаном.
где:
х – количество ионов, прошедших через мембрану внутрь клетки;
С(Н) – количество ионов электролита снаружи мембраны;
С(В) – количество ионов электролита внутри клетки.
В присутствии полиэлектролитов всегда наблюдается явление перераспределения ионов через мембрану (эффект Доннана), что будет сказываться на осмотическом давлении, величине биопотенциалов.