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 h_o, мм	Высота слоя набухшего желатина h, мм	Степень набухания
1.	Вода
2.	Раствор Na₂SO₄)=0 Na₂SO₄)=0Na₂SO₄)=0суль фатасульфата 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	рHраствора	Высота слоя сухого желатина h_o, 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 27⁰С, коэффициент b = 1 Па х м⁶х кг^-2.

2. Чему равен радиус белковой частицы, если коэффициент диффузии сывороточного альбумина при комнатной температуре в разбавленном водном растворе соли = 10^-12м²/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 6мл 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:

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.

Вывод:

__________________________________________________________________________________

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?

__________________________________________________________________________________

Дата____________

Тема: «Смешанные биополимеры».(семинар)

Занятие 12.

Целевые задачи:

иметь представление:

- о классификации биополимеров;

- о структуре, свойствах и физиологической роли смещанных биополимеров;

Знать:

1.Строение протеогликанов, надмолекулярную структуру хряща.

2.Строение гликопротеинов, структуру коллагена, его роль в жизнедеятельности, строение конформациитропоколлагена и коллагенового волокна.

3.Что такое антигенные детерминанты. Роль гликофорина.

4.Строение липопротеинов, структуру частицы липопротеина. Роль хиломикронов.

5.Общую характеристику протеолипидов и липополисахаридов.

6.Строение и общую характеристику церуллоплазмина, трансферрина, эластина, гликофорина, холинэстеразы.

Блок информации (по указанию преподавателя):

Смешанные биополимеры –

ЛИПОПРОТЕИНЫ-

ЛИПОПОЛИСАХАРИДЫ-

ГЛИКОПРОТЕИНЫ –

1. Гликопротеины плазмы крови

2. Гормоны передней доли гипофиза:

3. Гликопротеины плазматических мембран

4. Гаптоглобин –

5. Фосфопротеины

6. Коллаген –

Выполнить на занятии следующие задания:

1. Приведите основную классификацию смешанных биополимеров

2.Приведите и опишите структуру коллагена.

3.Схематично изобразите надмолекулярную структуру хряща.

4.Схематично изобразите строение молекулы липополисахарида.

5. Приведите схему антигенных детерминантов, обуславливающих различие групп крови.

6. Приведите схему структурной частицы липопротеина. Дайте пояснения.(1 балл)

Домашнее задание.

1. К какому классу смешанных биополимеров относятся хиломикроны?

В чем заключается их биологическая роль?

__________________________________________________________________________________

2.К какому классу смешанных биополимеров можно отнести фермент холинэстеразу? Какова его роль в организме?

__________________________________________________________________________________

3.. Изобразите строение коллагенового волокна. Дайте пояснения

__________________________________________________________________________________

3. К какому классу смешанных биополимеров можно отнести коллаген и эластин? Какова их биологическая роль?

__________________________________________________________________________________

4. К какому классу смешанных биополимеров можно отнести гликофорин?

Представьте схему положения гликофорина в плазматической мембране эритроцитов.

__________________________________________________________________________________

5. Приведите пример смешанных биополимеров соединительной ткани. Опишите структуру одного из них.

__________________________________________________________________________________

6. Что является структурной единицей коллагена, в чем ее особенности?

__________________________________________________________________________________

7. К какому классу смешанных биополимеров можно отнести церуллоплазмин? В чем заключается его биологическая роль?

__________________________________________________________________________________

Дата____________

Тема: «Ферменты».

Занятие 13.

Целевые задачи:

Иметь представление:

- об особенностях каталитической активности ферментов;

- о строении и механизме действия ферментов;

- о ферментативном катализе;

- о коферментной функции витаминов;

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. Функции цитохромов.

Блок информации (по указанию преподавателя):

Лабораторная работа.