Таким образом, как в кислой, так и в щелочной среде молекулы белка обладают нескомпенсированным зарядом разного знака. Регулируя рН белкового раствора, можно добиться перевода белка в изоэлектрическое состояние. Изоэлектрическим состоянием белка называется состояние белковой молекулы, при котором ее положительные и отрицательные заряды взаимно скомпенсированы. Молекулу белка в изоэлектрическом состоянии можно считать нейтральной, хотя в ней имеются ионизированные группы.
Условно молекулу белка в изоэлектрическом состоянии можно изобразить так:
Изоэлектрическая точка белка (ИТБ) - это значение рН, при котором белок переходит в изоэлектрическое состояние.
Так как белок обычно является более сильной кислотой, чем основанием, его ИТБ лежит при рН < 7. Иначе говоря, для достижения изоэлектрического состояния в растворе должен находиться некоторый избыток кислоты, для подавления ионизации кислотных групп. Так как в ИТБ число ионизированных основных и кислотных групп одинаково, гибкая макромолекула сворачивается в клубок.
На форму макромолекул влияет не только рН среды, но и введение в раствор индифферентного электролита.
Небольшое количество электролита подавляет ионизацию ионогенных групп и приводит к тому, что форма макц10 молекул приближается к наиболее статистически вероятным конформациям. При больших концентрациях электролитов происходит высаливание вследствие уменьшения растворимости полимера - макромолекулы образуют плотные клубки. Действие ионов на полиэлектролиты изменяется в том порядке, в котором они стоят в лиотропном ряду.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Макромолекулы ВМС представляют собой гигантские образования, состоящие из сотен и тысяч атомов, химически связанных между собой.
Все ВМС по происхождению можно разделить на природные, образующиеся при биохимическом синтезе, и синтетические, получаемые искусственно путем полимеризации или поликонденсации.
В зависимости от строения полимерной цепи ВМС делятся на линейные, разветвленные и пространственные.
Подобно истинным растворам низкомолекулярных веществ растворы ВМС образуются самопроизвольно и являются термодинамически устойчивыми. В этом состоит их отличие от лиофобных коллоидных систем. Термодинамическая устойчивость обусловлена благоприятным соотношением энтальпийного и энтропийного факторов.
ВМС обладают рядом свойств, характерных для дисперсных систем: они способны образовывать ассоциаты, размер которых соизмерим с размерами частиц золей (1-100 нм), рассеивают свет, способствуют образованию эмульсий, суспензий и пен, для них характерны диффузия и броуновское движение. В то же время, в отличие от лиофобных золей в растворах ВМС отсутствует гетерогенность, т.е. нет большой межфазной поверхности.
Специфическим свойством, присущим только BMU является набухание при взаимодействии с растворителем. Набухание может быть ограниченным и неограниченным. Последнее приводит к растворению полимера.
Существует большое количество ВМС, которые в Р створе диссоциируют с образованием высокомолекулярных ионов, они называются полиэлектролитами. В зависимости от природы полимерных групп полиэлектролиты могут быть катионными, анионными и амфотерными. Последние содержат в своем составе одновременно кислотные и основные группы. В зависимости от рН среды они диссоциируют как кислоты или как основания. Состояние, при котором положительные и отрицательные заряды в молекуле белка скомпенсированы, называется изоэлектрическим, а значение рН, при котором молекула переходит в изоэлектрическое состояние, называется изоэлектрической точкой белка (ИТБ).
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Какие соединения называются высокомолекулярными?
2. Как их можно классифицировать по происхождению, по строению молекул?
3. В чем состоят сходство и различия между растворами низкомолекулярных и высокомолекулярных соединений?
4. Почему растворы ВМС являются термодинамически устойчивыми?
5. В чем состоят сходство и различия между растворами ВМС и коллоидными растворами?
6. Какой процесс называется набуханием, и какой величиной оно характеризуется?
7. В чем состоят особенности ограниченного и неограниченного набухания?
8. Как изменяются энтальпия, энтропия и свободная энергия Гиббса при набухании?
9. Какие ВМС называются полиэлектролитами?
10. На какие группы делятся полиэлектролиты?
11. Каково строение молекулы белка?
12. Как диссоциирует молекула белка в кислой и щелочной среде?