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 |
| Желатин | Вода | ||
| Желатин | Толуол | ||
| Резина | Вода | ||
| Резина | 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 |
| ? |
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:
Вывод:______________________________________________________________________
Опыт 4. Наблюдение коллоидной защиты.
Объем гидрозоля гидроксида железа – 5,0 мл
Объем добавляемого водного раствора ВМС – 0,5 мл
Объем добавляемого раствора электролита – 3,0мл
| № пробирки | ВМС | Концентрация электролита Na2SO4 | Наблюдения |
| желатин | 0,0025 | ||
| желатин | 0,05 | ||
| - | 0,0025 |
Вывод:______________________________________________________________________
Домашнее задание.
1. Какие стадии выделяют в процессе набухания биополимеров?
_________________________________________________
2.Что такое неограниченное набухание? Какая система образуется в результате неограниченного набухания?
________________________________
3. Какой физико - химический процесс лежит в основе 2-й стадии набухания?
________________________________
4. Как объяснить избирательность процесса набухания?
________________________________
5. Что такое ограниченное набухание? Каковы паричины такого набухания и что образуется в результате данного процесса?
____________________________________
6. Чем объясняется выделение теплоты на 1-й стадии набухания? _________________________________________________
7. Как влияет физическое состояние биополимера (стекловидное, эластичное, кристаллическое и т.д.) на процесс набухания?
__________________________________________________
Дата: _________
Занятие № 10
«Молекулярно-кинетические свойства растворов биополимеров».
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;
Надо 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):
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. Приведите примеры структур, относящихся к гликопротеинам.
4. Напишите основное уравнение мембранного равновесия Доннана и проведите его анализ. С чем связан эффект Доннана и как его снизить?
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:_________
Занятие № 11
Тема: «Гели. Структурообразование в растворах биополимеров »
Целевые задачи:
Иметь представление :
- о классификации гелей;
- о свойствах лиогелей;
-о факторах ,влияющих на желатинирование.
Знать:
1. Определения понятия «гель», « студень».
2. Сущность тиксотропии и синерезиса.
3. Процессы диффузии в гелях.
Блок информации ( по указанию преподавателя):
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа.
Цель работы:изучить получение гелей и студней методами желатинирования и набухания, а также процессы диффузии в студнях.с помощью которых можно получить гели и студни 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: По мере охлаждения раствора подвижность молекул растворителя и частичек растворённого вещества уменьшается, постепенно возрастает вязкость раствора, затем он полностью теряет подвижность и за счёт структуризации молекул желатина золь переходит в гель.
Опыт 2(демонстрационный).Диффузия в студнях.
Приборы, оборудование: водяная баня, горелка , химический стакан на 250 – 500 мл, стеклянная палочка, скальпель, стеклянные трубочки, мерный цилиндр
Реактивы: желатин сухой, вода, кристаллы перманганата калия или дихромата калия.
Ход работы:готовят 2% раствор желатина в химическом стакане, выдерживают 30 минут, затем нагревают на водяной бане , помешивая с стеклянной палочкой до полного растворения. Полученный золь наливают в колбочку, охлаждая водой или льдом до получения студня. Скальпелем делают надрез до середины колбы, в разрез вставляют стеклянную трубку и через неё вводят в студень кристаллик окрашенного вещества. Через 2 часа наблюдают хорошо выраженную диффузию ( распространение окраски от кристаллика окрашенного вещества во всем объеме студня.
Описать наблюдения:Через 2 часа наблюдается хорошо выраженная диффузия (распространение окраски от кристаллика окрашенного вещества во всем объеме студня).
Вывод: на скорость диффузии в гелях и студнях влияет степень дисперсности и природа диффундирующего вещества, а также структура и концентрация лиогеля. Чем больше размер частиц диффундирующего вещества, тем скорость диффузии меньше; с увеличением концентрации и разветвленности биополимера скорость диффузии уменьшается, т.к. идет уплотнение полимерной сетки.
Домашнее задание.
1. Опишите явления тиксотропии в биологических системах:
_______________________________________________
2. Опишите явление, протекающее при старении гелей, как оно называется?
________________________________________________________
3. Назовите факторы, влияющие на скорость синерезиса:
________________________________________________
4. Опишите особенности диффузии в лиогелях:
________________________________________________
5. Что называют пептизацией геля?
_______________________________________________
6. Опишите свойства студней:
________________________________________________
Дата:_________
Занятие № 12
Семинар по теме:
«Ферменты. Гормоны и биополимеры важнейших физиологических процессов».
Целевые задачи:
Иметь представление :
- об особенностях каталитической активности ферментов;
- о строении и механизме действия ферментов;
- о ферментативном катализе;
- о коферментной функции витаминов;
- о гормонах, их структуре и физиологической роли;
- о биополимерах важнейших физиологических процессов (гемоглобине и его производных, иммуноглобулинах, интерферонах)
- о химическом механизме ощущений (вкус, запаха);
.
Знать:
1. Классификацию ферментов.
2. Что такое активный центр фермента.
3. Характеристику аллостерических ферментов.
4. Что такое коферменты и коферментную функцию некоторых витаминов.
5. Уравнение Михаэлиса-Ментен. Его анализ.
6. Ингибирование действия ферментов.
7. Гормоны – производные аминокислот ( адреналин, норадреналин, тироксин) , их получение и физиологическую роль.
8. Белковые и пептидные гормоны (тиролиберин, вазопрессин, окситоцин), строение и физиологическая роль.
9. Строение и свойства гемоглобина, метгемоглобина, миоглобина, карбоксигемоглобина.
10. Функции цитохромов.
11. Химическую природу антител и антигенов. ( лекция № 13)
12. Химическую при роду нейромедиаторов ( эндорфины и энкефалины).
(Пузаков стр. 593)
13. Соединения, которые вызывают ощущения кислого, горького, сладкого пряного вкуса.
14. Соединения , которые обладают определенным запахом.
Литература :
по ферментам: (Пузаков.9.5 – 9.9, стр .193 – 206;Ершов, Попков. 9.8, стр.416 – 421. )
по гормонам : (Пузаков. 24.3.1. – 24.3.3., стр. 576 – 584)
гемоглобин, его производные: (Пузаков. 13.2.2 – 13. 2.3., стр.286-293, Ершов, Попков стр.280-282,199, 356)
цитохромы: (Пузаков. Стр. 287, 321. Ершов, Попков .Стр.280)
Блок информации ( по указанию преподавателя):
СН2 – СН- СООН
NH
C=O
CH- CH2 - COOH
NH2
АСПАРТАМ
Домашнее задание.
1.Перечислите особенности действия ферментов по сравнению с обычными катализаторами? Какие условия необходимы для работы фермента?
___________________________________________________________________
2.Что представляет собой активный центр фермента?
_______________________________________________________________________________
3. Приведите примеры конкурентного и неконкурентного ингибирования.
___________________________________________________________________
4. К какому классу ( подклассу ) относится фермент, если при его действии:
а) отщепляется карбоксильная группа;
б) переносится аминогруппа;
в) разрывается пептидная связь и происходит присоединение воды ?
___________________________________________________________________________________
5. Каков характер связи биотина с белком –ферментом?
__________________________________________________________________________________________
6. Какие соединения относятся к производным никотинамида? Приведите их структуру.
____________________________________________________________________________________
7. В чем заключается специфика химического действия гормоно, производных аминокислот
____________________________________________________________________________________
8. Какова особенность строения вазопрессина? В чем его физиологическая роль?
____________________________________________________________________________________
9. Назовите основные группы гормонов в зависимости от химического строения и приведите примеры.
________________________________________________________________________
10.Перечислите актуальные проблемы в медицине , связанные с иммунодефицитом?
_______________________________________________________________________
11.Что такое ВИЧ? Каков химический механизм летального действия ВИЧ?
______________________________
12.Какова химическая структура антител?
_______________________________________________________________________