Растворы ВМВ и их свойства

Физико-химические свойства биополимеров и их растворов.

Растворы ВМВ.

Биополимеры относятся к ВМВ (высокомолекулярным веществам) с молекулярной массой порядка 10³–10⁶. ВМВ и биополимеры образуются в результате реакции полимеризации или полккокденсации небольших молекул: аминокислот, моносахаридов, непредельных углеводородов и т.д. В результате этих процессов возникают длинные цепочки из атомов углерода, или углерода и кислорода, или углерода и азота и т.п. По происхождению ВМВ делят на: синтетические,искусственные и природные.

Синтетические ВМВ могут быть органической и смешанной природы (напр., каучук, синтетические смолы, полиэтилен, полилавсан, кремнийорганические соединения и др.) Некоторые синтетические полимеры используются в медицине в качестве шовного материала, материала для протезов (напр., фторлавсан).

Искусственные ВМВ готовят на основе природных ВМВ с заранее заданными свойствами (напр., на основе природного полисахарида декстрана готовят сефадексы, которые используют для очистки и разделения белков.

Природные ВМВ могут быть как органическими, так и неорганическими (напр., соединения на основе оксидов алюминия и кремния АI₂0₃ и Si0₂ - глины, слюда, асбест, алмаз). К природным полимерам относятся также белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и полимеры смешанного типа (глико протеиды, липопротеиды гликолипиды и т.п.). Белки и нуклеиновые кислоты составляют структурную основу живых организмов, их называют биополимерами. Белки в организме выполняют различные функции, от них зависит здоровье человека, интеллект, продуктивность жизни и т.д. Суточная потребность в белках составляет 70-120 грамм. Нуклеиновые кислоты являются носителями информации.

Биополимеры и их растворы обладают специфическими свойствами, которые обусловлены особенностями структуры макромолекул. Эти особенности следующие:

1) молекулярная масса биополимеров составляет от 5000 до 1 млн.

2) по размерам макромолекулы биополимеры приближаются к коллоидным частицам. Их размер составляет 10⁵ –10⁷ см.

3) в макромолекулах ВМВ и биополимеров проявляются различные типы химических связей (ионная, ковалентная, водородная, силы Ван-дер-Ваальса, силы гидрофобного взаимодействия). Между макромолекулами ВМВ и биополимеров действуют в основном водородные связи, силы Ван-дер-Ваальса и гидрофобные взаимодействия. Межмолекулярные взаимодействия определяют химические свойства ВМВ.

4) Макромолекулы ВМВ и биополимеров отличаются разнообразием структур. Они могут иметь линейную разветвленную и сетчатую (пространственную) структуры. В организме присутствуют в основном растворимые полимеры разветвленной и пространственной структур.

5) Макромолекулы ВМВ и биополимеров обладают гибкостью. Физической основой их гибкости является способность группировок СН вращаться вокруг Одинарные связей. Благодаря гибкости макромолекул ВМВ и биополимеров обладают эластичностью (напр . волосы, кожа, кровеносные сосуды). Благодаря гибкости биополимеры способны изменять свою пространственную конфигурацию, которая называется конформацией

6) У биополимеров существуют уровни организации (I-IV).

Растворы ВМВ и их свойства.

Растворы ВМВ являются истинными растворами. Это термодинамически устойчивые системы. Их образование протекает самопроизвольно с уменьшением энергии Гиббса (G<0). Растворы ВМВ имеют свойства, общие с истинными и коллоидными растворами, а также обладающие специфическими свойствами. Растворы ВМВ как и истинные растворы, можно разбавлять или концентрировать до определенного предела. Если в макромолекуле ВМВ имеются полярные ионогенные группировки, то может осуществляться диссоциация макромолекул, в результате чего образуются макроионы. Растворы ВМВ гомогенны и в большинстве случаев гидрофильны. Размеры частиц ВМВ соответствуют размерам частиц коллоидных частиц, поэтому они обладают рядом свойств коллоидных растворов, т.е. медленно диффундируют, не проникают через диализационные (полупроницаемые) мембраны, показывают слабое светопреломление (размытый конус Тиндаля). Однако в отличи от коллоидных растворов растворы ВМВ не имеют поверхностей раздела, способны самостоятельно растворяться в определенных растворителя), очень устойчивы. Агрегативная устойчивость растворов ВМВ так же как и устойчивость коллоидных растворов, зависит от дзета-потенциала и плотности гидратной оболочки.

Поиск по сайту: