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:

иметь 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.