Заряд белковой молекулы. Изоэлектрическая точка белка.

Белки имеют в своём составе радикалы лизина, аргинина, гистидина, глутаминовой и аспарагиновой кислот, содержащие функциональные группы, способные к ионизации (ионогенные группы). Кроме того, на N- и С-концах полипептидных цепей имеются α-амино- и α-карбоксильная группы, также способные к ионизации. Суммарный заряд белковой молекулы зависит от соотношения ионизированных анионных радикалов Глу и Асп и катионных радикалов Лиз, Apr и Гис.

Степень ионизации функциональных групп этих радикалов зависит от рН среды. При рН раствора около 7 все ионогенные группы белка находятся в ионизированном состоянии. В кислой среде увеличение концентрации протонов (Н+) приводит к подавлению диссоциации карбоксильных групп и уменьшению отрицательного заряда белков: -СОО- + Н+ → -СООН. В щелочной среде связывание избытка ОН" с протонами, образующимися при диссоциации NH3+с образованием воды, приводит к уменьшению положительного заряда белков:

-NH3+ +ОН- → -NH2 + H2O.

Значение рН, при котором белок приобретает суммарный нулевой заряд, называют "изоэлектрическая точка" и обозначают как pI. В изоэлектрической точке количество положительно и отрицательно заряженных групп белка одинаково, т.е. белок находится в изоэлектрическом состоянии.

Изоэлектрическая точка (pI) — кислотность среды (pH), при которой определённая молекула или поверхность не несёт электрического заряда. Амфотерные молекулы (цвиттер-ионы) содержат как положительные, так и отрицательные заряды, наличием которых определяется pH раствора. Заряд различных функциональных групп таких молекул может меняться в результате связывания или, наоборот, потери протонов H⁺. Величина изоэлектрической точки такой амфотерной молекулы определяется величинами констант диссоциации кислотной и осно́вной фракций:

 

50.Осаждение ВМС. Обратимое и необратимое осаждение.

Денатурация белка. Определение и механизм.

Денатурация белков — термин биологической химии, означающий потерю белками их естественных свойств (растворимости, гидрофильности и др.) вследствие нарушения пространственной структуры их молекул.

Механизмы денатурации

Практически любое заметное изменение внешних условий, например, нагревание или обработка белка кислотой приводит к последовательному нарушению четвертичной, третичной и вторичной структур белка. Обычно денатурация вызывается повышением температуры, действием сильных кислот и щелочей, солей тяжелых металлов, некоторых растворителей (спирт), радиации и др.

Денатурация часто приводит к тому, что в коллоидном растворе белковых молекул происходит процесс агрегации частиц белка в более крупные. Визуально это выглядит, например, как образование «белка» при жарке яиц.

Ренатурация (высаливание) — процесс, обратный денатурации, при котором белки возвращают свою природную структуру. Нужно отметить, что не все белки способны ренатурировать; у большинства белков денатурация необратима.

 

52.Вязкость растров ВМС. Уравнение Штаудингера.

Опишите закон Ньютона

При формулировке законов Ньютона важно различать два связанных с ним утверждения: определение инерциальной системы отсчета и непосредственно сам закон природы. Определения по своей сути представляют собой утверждения, поясняющие смысл тех или иных терминов и вводятся в результате общепринятых соглашений о их употреблении.
Первый закон Ньютона

Первый закон Ньютона постулирует наличие такого явления, как инерция тел. Поэтому он также известен как Закон инерции. Инерция — это явление сохранения телом скорости движения (и по величине, и по направлению), когда на тело не действуют никакие силы. Чтобы изменить скорость движения, на тело необходимо подействовать с некоторой силой.
Закон:Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых материальная точка при отсутствии внешних воздействий сохраняет величину и направление своей скорости неограниченно долго.

Второй закон — дифференциальный закон движения, описывающий взаимосвязь между приложенной к материальной точке силой и получающимся от этого ускорением этой точки. Фактически, второй закон Ньютона вводит массу как меру проявления инертности материальной точки в выбранной инерциальной системе отсчёта (ИСО)

Закон:В инерциальной системе отсчёта ускорение, которое получает материальная точка, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к ней сил и обратно пропорционально её массе.

Третий закон Ньютона. Этот закон объясняет, что происходит с двумя взаимодействующими телами. Возьмём для примера замкнутую систему, состоящую из двух тел. Первое тело может действовать на второе с некоторой силой , а второе — на первое с силой . Как соотносятся силы? Третий закон Ньютона утверждает: сила действия равна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия. Подчеркнём, что эти силы приложены к разным телам, а потому вовсе не компенсируются.

Закон: Материальные точки попарно действуют друг на друга с силами, имеющими одинаковую природу, направленными вдоль прямой, соединяющей эти точки, равными по модулю и противоположными по направлению:

Опишите закон Эйнштейна.

Важнейшим из таких отличий является закон Эйнштейна, связывающий массу тела с его энергией: масса тела пропорциональна его полной энергии, или обратно: полная энергия тела пропорциональна его массе.
Если масса покоя тела равна т, то закон Эйнштейна записывается в виде
(200.1)
где W0 — энергия покоя тела, с — скорость света. Из этого закона, в частности, следует, что покоящееся тело может совершать работу и при этом его масса будет уменьшаться на величину, пропорциональную выполненной работе.
Чтобы получить представление о том, насколько велик запас энергии в покоящемся теле, рассмотрим тело единичной массы 1 кг. Тогда в соответствии с законом Эйнштейна энергия покоя этого тела равна
W0=1 кг•(3•108 м/с)2=9•1016 Дж.
Для сравнения заметим, что такую энергию дают при сжигании два миллиона килограмм наиболее теплотворного топлива — нефти.
Во всех обычных процессах (химические реакции, механическое движение тел и т. д.) энергия, переходящая от одного тела (или системы тел) к другому телу (или системе тел), ничтожно мала по сравнению с энергией покоя взаимодействующих тел: она не превышает миллиардных долей энергии покоя. Ввиду этого при обычных процессах энергия покоя каждого из участвующих во взаимодействии тел изменяется не более чем на миллиардные доли своей величины. Масса тел, пропорциональная энергии покоя, остается поэтому при таких процессах практически (с очень большой точностью) неизменной. В этом состоит закон сохранения массы, открытый Ломоносовым и Лавуазье еще задолго до создания теории относительности.
Однако физика атомного ядра знает процессы, в которых выделение энергии настолько велико, что составляет уже заметную долю энергии покоя взаимодействующих тел: примеры — ядерные реакторы, атомное (ядерное и водородное) оружие. Изменения массы тел, сопровождающие превращения энергии в этих процессах, также велики и поддаются точному измерению. Путем таких измерений была доказана, как мы увидим в §§ 223, 225, справедливость закона Эйнштейна.
В изучении процессов, идущих с большим энерговыделением, закон Эйнштейна оказывается очень полезным: с его помощью измерения содержания энергии в теле заменяется более простой задачей — точным измерением массы.
Если тело движется со скоростью v, то содержащийся в нем запас энергии возрастает. Закон Эйнштейна для движущегося со скоростью v тела записывается так:
(200.2)
где g — введенный ранее множитель, зависящий от скорости тела. Из этой формулы виден физический смысл множителя g: этот множитель показывает, во сколько раз запас энергии в движущемся теле превышает энергию покоя W0 = mc2.
С помощью формулы (200.2) можно показать, что со скоростью света могут двигаться только тела с массой покоя, равной нулю. Действительно, если в этой формуле считать энергию W постоянной величиной, то для массы тела мы имеем

При v = с получаем т = 0. Таким образом, частицы электромагнитного поля — световые кванты имеют нулевую массу покоя.
Вычитая из энергии движущегося тела gmc2 энергию покоя mc2, мы получаем выражение для кинетической энергии тела в теории относительности:
(200.3)
При малых скоростях тела это выражение переходит в известное выражение для кинетической энергии тела в ньютоновской механике:

Отметим еще один результат теории относительности. Импульс тела (количество движения) в теории относительности выражается формулой

(200.4)т. е. отличается множителем g от выражения для импульса в ньютоновской механике.
Из формул (200.2) и (200.4) следует важное соотношение между энергией и импульсом тела:

В годы формулирования теории относительности многие из ее выводов казались настолько необычными, что к теории относились с большим сомнением. Но все предсказания теории относительности нашли подтверждение на опыте. Сейчас теория относительности и ее следствия широко применяются при расчете ускорителей и ядерных реакторов.