Нарушение устойчивости растворов биополимеров.

Цель работы: изучить процессы высаливания, коацервации и денатурации растворов биополимеров.

Сущность работы: провести опыты, подтверждающие влияние различных факторов на устойчивость растворов биополимеров.

Опыт 1. Высаливание белков различными электролитами.

Реактивы: раствор яичного белка 2%-ный, раствор сульфата меди(II) 4%-ный, раствор хлорида натрия 10%-ный, раствор тиоцианата калия 10%-ный.

Ход работы: В три пробирки наливают по 1-2 мл раствора яичного белка и добавляют равные объемы растворов солей (сульфата меди, хлорида натрия, тиоцианата калия) по 2 мл, далее приливают 3 мл дистиллированной воды в каждую пробирку, тщательно перемешивают.

Описать наблюдения:

Вывод:

Опыт 2. Обратимое высаливание белков.

Реактивы: раствор яичного белка 2%-ный, насыщенный раствор сульфата аммония,4%-ный раствор сульфата меди(II), 10%-ный раствор щелочи.

Ход работы: в две пробирки наливают по 3 мл раствора яичного белка, добавляют равный объем раствора сульфата аммония в каждую и взбалтывают. В осадок выпадают глобулины. Через 5-7 минут содержимое 1-й пробирки отфильтровывают, на филтре осаждаются глобулины, в фильтрате – альбумины. Далее к фильтрату добавляют кристаллический сульфат аммония, в осадок выпадают альбумины. Раствор отфильтровывают, с фильтратом проводят биуретовую реакцию. (см. Лаб. раб. «Белки»), она должна быть отрицательной!

Во 2-ю пробирку добавляют 4-5 мл дистиллированной воды и перемешивают. Наблюдается постепенное растворение осадка (обратимое высаливание).

 

 

Описать наблюдения:

 

 

Вывод:

 

Опыт 3. Высаливание белков молока

Реактивы: молоко 2%, насыщенный раствор сульфата аммония.

Ход работы: к 1 мл молока прибавляют 3мл дистиллированной воды и 2мл насыщенного раствора сульфата аммония. При этом происходит осаждение казеина и молочного глобулина.

Описать наблюдения:

 

 

 

Вывод:

__________________________________________________________________________

 

Опыт 4. Денатурация белка:

Реактивы: раствор яичного белка 2%-ный, раствор уксусной кислоты 1%-ный, конц. раствор азотной кислоты, горелка.

Ход работы: в три пробирки наливают по 2 мл раствора белка, содержимое 1-й пробирки нагревают. Во 2-ю пробирку добавляют 2-3 капли 1%-ной уксусной кислоты и нагревают; в 3-ю пробирку осторожно, по каплям добавляют концентрированную азотную кислоту. Все явления, происходящие в пробирках фиксировать и описать наблюдения:

?

Вывод:

__________________________________________________________________________

 

 

Домашнее задание.

 

1. Действием каких факторов можно разрушить устойчивость биополимеров?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.Для каких целей применяют процесс высаливания в медицине?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Какое влияние на процесс высаливания оказывает рН среды?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Какие методы микрокапсулирования существуют? Приведите конкретные примеры.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Чем отличается явление коацервации от коагуляции?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Дата____________

 

Тема: Свойства растворов биополимеров. Набухание биополимеров. Коллоидная защита.

 

Занятие № 9

Целевые задачи:

иметь представление:

- о процессах растворения биополимеров;

- о процессах набухания биополимеров;

- о факторах, влияющих на набухание биополимеров;

-о явлении коллоидной защиты.

 

Знать:

1. Как измеряют величину и степень набухания ВМС.

2. Влияние растворителя и электролитов на величину набухания ВМС.

3. Что является мерой защитной способности вещества.

4. Понятие «золотого числа».

5. Определение ИЭТ биополимера по степени набухания.

 

Блок информации (по указанию преподавателя):

НАБУХАНИЕ –

КОНТРАКЦИЯ-

СХЕМА 5

 

НАБУХАНИЕ

НЕОГРАНИЧЕННОЕ

ОГРАНИЧЕННОЕ

1 стадия

2 стадия

Ограниченное смешение раствора ВМС и растворителя

Наличие мостиковых связей

выделение теплоты

рост цепи биополимера

уменьшение энтропии

сольватация макромолекул

контракция

увеличение объема

 

СХЕМА 6

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЦЕСС НАБУХАНИЯ

Форма макромолекулы

Время

рН

T

Природа ВМС

Электролиты

Физическое состояние

Лиотропный ряд

Кинетика набухания

Антогонистическое набухание

Лабораторная работа.

Влияние различных факторов на набухание, определение ИЭТ, коллоидная защита

Цель работы: Приобрести навыки экспериментального определения величины набухания полимеров и изоэлектрической точки (ИЭТ) белков.

Задание: изучить влияние природы растворителя и электролитов на набухание ВМС. Определить ИЭТ ВМС по степени набухания. Наблюдать явление коллоидной защиты.

Оборудование и реактивы: желатин порошкообразный; кусочки резины; толуол; растворы сульфата натрия (c(Na₂SO₄)=0,5 моль/л и c(Na₂SO₄)=0,00125 моль/л); рас­твор иодида натрия (c(NaI)=0,1 моль/л); буферные растворы с рН от 1 до 12; гидрозоль гидроксида железа (Ш); 0,1%-й раствор желатина.

Сущность работы: сравнивают объемы образцов полимеров до и после набухания. Сравнивают объемы желатина после набухания в воде и в присутствии различных электролитов. ИЭТ находят графически Dh = f (pH), предварительно определяя изменение объема желатина в результате набухания в растворах с различными значениями рН.

Выполнение эксперимента:

Опыт 1. Изучение влияния природы среды на набухание.

Экспериментальные данные:

Пробирка	Полимер	Среда	Результаты наблюдений
1. 2. 3. 4.	Желатин Желатин Резина Резина	Вода Толуол Вода Толуол

 

По окончании работы толуол выливают в специальную склянку для слива органических растворителей.

?

Вывод:

__________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Опыт 2. Изучение влияния электролитов на величину набухания ВМС.

Экспериментальные данные

Пробирка	Среда	Высота слоя сухо­го желатина ho, мм	Высота слоя набухше­го желатина h, мм	Степень набухания
1.	Вода
2.	Раствор Na2SO4)=0 Na2SO4)=0Na2SO4)=0суль фата сульфата Na2SO4) (Na2SO4)=Na2SO4 С=0,00125     мольддддмтмоль/лмоль/л
3.	Раствор NaI С=0,1моль/л

?

во второй пробирке раствор (Na₂SO₄)=0,5 моль/л

Вывод:

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Опыт 3. Определение изоэлектрической точки желатина.

Экспериментальные данные:

Пробирка	рH раствора	Высота слоя сухо­го желатина ho, мм	Высота слоя набухше­го желатина h, мм	Dh, мм

Обработка результатов эксперимента:

Для определения ИЭТ желатина строят график зависимости Dh = f (pH). ИЭТ находят, опустив из точки минимума на кривой перпендикуляр на ось абсцисс. Температура Т = _______ К

График:

Дата____________

Тема: «Молекулярно-кинетические свойства растворов биополимеров». (семинар)

Занятие № 10

Целевые задачи:

иметь представление:

- об особенностях броуновского движения и диффузии макромолекул в растворах ВМС;

- о специфике процессов, связанных с переносом ионов (без изменения их зарядов) через мембрану;

 

Знать:

1.Уравнение Галлера. Определение молярной массы ВМС осмометрическим методом.

2. Что такое онкотическое давление. Передвижение жидкости между плазмой и межклеточным пространством в зависимости от онкотического и гидростатического давлений.

3. Мембранное равновесие Доннана.

4.Общую характеристику смешанных биополимеров.

5.Расчет коэффициента диффузии по уравнению Эйнштейна.

 

Блок информации (по указанию преподавателя):

На занятии сделать следующие задания:

1. Молярная масса биополимера = 600000 г/моль. Рассчитайте молярную концентрацию раствора, если массовая концентрация полимера равна 6 г/л. Чему равно осмотическое давление такого раствора при 27⁰ С, коэффициент b = 1 Па х м⁶ х кг^-2 .

 

 

2. Чему равен радиус белковой частицы, если коэффициент диффузии сывороточного альбумина при комнатной температуре в разбавленном водном растворе соли = 10^-12 м² /с, и молекулы ВМС имеют сферическую форму. Вязкость воды = 0,001 Н.с/ м²

 

3. Напишите основное уравнение мембранного равновесия Доннана и проведите его анализ.

 

Домашнее задание.

1.Напишиите уравнение Эйнштейна для расчета коэффициента диффузии и сделайте его анализ:

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

2. Какое уравнение отражает зависимость осмотического давления от концентрации биополимера в растворах?

 

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

3. Будет ли наблюдаться эффект Доннана, если белок помещен в среду с рН, равной ИЭТ белка?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Какие процессы регулируют изменение онкотического давления?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

5. По одну сторону мембраны помещен раствор белка RCl с концентрацией 0,1 моль/л, по другую – раствор хлорида натрия с концентрацией 0,2 моль/ л. Рассчитайте концентрацию хлорид-ионов по обе стороны мембраны после установления равновесия.

 

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Дата____________

Тема: «Гели. Структурообразование в растворах биополимеров»

Занятие № 11

Целевые задачи:

и меть представление:

- о классификации гелей;

- о свойствах лиогелей;

-о факторах,влияющих на желатинирование.

 

Знать:

- определения понятия «гель», «студень».

- сущность тиксотропии и синерезиса.

- процессы диффузии в гелях.

- диффузии по уравнению Эйнштейна.

 

Блок информации (по указанию преподавателя):

1. Гель –

2.. Студень-

- Лиогели -

 

 

- Коагели –

- Ксерогели –

- Хрупкие –

 

Эластичные -

 

 

Лабораторная работа.

Цель работы: изучить получение гелей и студней методами желатинирования и набухания, а также процессы диффузии в студнях.

Сущность работы: провести опыты, с помощью которых можно получить гели и студни.

Опыт 1. Получение геля желатина.

Приборы, оборудование: водяная баня, горелка, химический стакан на 250 – 500 мл, стеклянная палочка, штатив с пробирками, мерный цилиндр.

Реактивы: желатин сухой, вода.

Ход работы: 0,3 г желатина, высыпают в пробирку и заливают 6 мл холодной воды. Выдерживают в течение 20 – 30 мин для набухания желатина, после чего содержимое пробирки осторожно нагревают, непрерывно помешивая стеклянной палочкой до полного растворения желатина. Образуется золь желатина, его наливают в другую пробирку, охлаждают и помещают в стакан с холодной водой или кусочками льда.

Описать наблюдения:

?

Вывод: