ВУЗ:
Рубрика:
89
4. Эталоны решения задач.
5. Задачи для самостоятельного решения.
6. Контрольные вопросы.
Контроль на выходе: показать преподавателю результаты выполненных
работ, уметь их объяснить.
2. Основные теоретические положения
Биополимеры являются структурной основой всех живых организмов. К био-
полимерам относятся белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды. Известны
смешанные биополимеры, например, липопротеиды, гликопротеиды, липополи-
сахариды, протеогликаны, протеолипиды. В медицинской практике применяют
биосовместимые и биорассасывающиеся ВМС, выполняющие некоторое время
или постоянно функции утраченных органов. Таким образом, биополимеры
можно разделить
на природные, искусственные и синтетические, структурной
единицей которых является макромолекула с молярной массой 10
4
<M<10
6
г/моль.
Классификация и структурная организация молекул ВМС представлена в
рекомендуемой литературе.
Конформация белковой молекулы. Изоэлектрическое состояние
Важнейшими биополимерами являются белки. Свойства белков зависят не
только от того, какие структурные звенья входят в состав макромолекулы, но и
от их пространственного расположения. В растворе макромолекула может при-
нимать различные пространственные формы в
результате вращения отдельных
фрагментов вокруг одинарных связей. Формы стабилизируются межмолеку-
лярным взаимодействием и внутримолекулярными связями между отдельными
группами одной макромолекулы. Например, молекула белка имеет концевые
ионогенные группы –СООН и –NH
2
, принадлежащие дикарбоновым и диами-
новым аминокислотам в середине цепочки или на конце макромолекулы.
R
NH
2
COOH
R
NH
3
COO
+
Заряд белковой молекулы в нейтральной среде определяется соотношением
количества свободных групп –СООН и –NH
2
и степенью их диссоциации.
Преобладание карбоксильных групп –СООН сообщает белку кислотные
свойства и отрицательный заряд. Преобладание аминных групп –NH
2
сооб-
щает белку основные свойства и положительный заряд.
Кроме этого, в кислой среде белок заряжается положительно:
+
H
+
R
NH
3
COOH
+
R
NH
3
COO
+
а в щелочной – отрицательно:
R
NH
3
OH
COO
+
OH
R
NH
3
COO
+
90
Значение рН при котором белок находится в изоэлектрическом состоянии,
т.е. когда число разноименных зарядов в белковой частице одинаково и ее об-
щий заряд равен нулю, называется изоэлектрической точкой данного белка.
ИЭТ зависит от рН среды. ИЭТ кислых белков лежит в слабокислой среде, а
основных – в слабощелочной среде. В изоэлектрическом состоянии
(суммар-
ный заряд равен нулю) молекула белка не перемещается в электрическом поле.
Заряд на белковой молекуле способствует адсорбции молекул воды и
возникновению гидратной оболочки, что придает устойчивость растворам
ВМС. Появление заряда (чем больше, тем лучше) способствует перемеще-
нию макромолекул в электрическом поле, что служит основой методики
электрофореза, применяемого в диагностике
и физиолечении.
Например, электрофоретическое исследование белков сыворотки крови
(иногда мочи, спинномозговой жидкости и др.) является широко применяе-
мым методом клинического анализа.
В аппарате для электрофореза, помещенные в буферный раствор белки
крови, движутся в электрическом поле. В связи с различием в размерах гло-
бул и в величине заряда, скорость белков крови
неодинакова. Быстрее дви-
жутся частицы альбуминов, затем частицы α, β и γ-глобулинов. Белки раз-
деляются на фракции и определяются количественно. Так как многие забо-
левания характеризуются изменением соотношения различных белков в
плазме крови, это позволяет диагностировать, контролировать течение бо-
лезни и эффективность проводимого лечения.
а) нормальная сы-
воротка
б) сыворотка крови
при нефрозе
Рис. 1. Электрофореграмма белков сыворотки крови
Термодинамика образования растворов биополимеров
Взаимодействие ВМС с водой начинается с диффузии молекул раствори-
теля в объем полимера и сопровождается процессом набухания. Набухание
является самопроизвольным процессом, при этом увеличивается масса и объ-
ем полимера. Количественно набухание оценивается степенью набухания (α):
0
0
V
VV
или
0
0
т
тт
где V
0
, m
0
– объем или масса полимера до набухания; V, m – после набухания.
Величина энергии Гиббса в начальной стадии процесса набухания
уменьшается, т.к. процесс экзотермический (ΔH < 0), а изменение энтропии
незначительно (ΔS = 0):
ΔG = ΔH – TΔS < 0.
Начальная стадия набухания определяется энтальпийным фактором.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 43
- 44
- 45
- 46
- 47
- …
- следующая ›
- последняя »
