Практикум по курсу «Биофизические основы живых систем»

ТЕМА:

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ В БИОФИЗИКЕ

Задание № 3

Электорофорез Анализ молекулярной массы и субъединичного

состава макромолекул.

МГТУ МИРЭА

Факультет Кибернетики

Кафедра Биокибернетики

2012 г.

1. Введение

1. Методические указания по выполнению практических

заданий (общие положения).

Данная работа выполняется в соответствии с учебным планом по дисциплине «Биофизические основы живых систем». Её цель – познакомить студентов с одним из экспериментальных методов исследования свойств биологических макромолекул, надмолекулярных и субклеточных структур; с принципом действия и устройством экспериментальных установок; особенностями методик проведения экспериментов и экспериментальными возможностями данного метода.

Выполнению работы должно предшествовать изучение теоретического материала (лекции и литературные источники). Описание практического задания также содержит некоторые основные теоретические положения, лежащие в основе экспериментального метода. Задание может считаться успешно выполненным, если получены правильные ответы на контрольные вопросы и отдельные задания; приведены обоснования этих ответов со ссылками на соответствующие теоретические положения.

По выполненному заданию необходимо представить отчет, который должен содержать:

• название работы;

• цель работы

• ответы на вопросы (отдельные задания) с теоретическим обоснованием;

• необходимые расчеты и графические иллюстрации;

• дополнительные сведения и соображения по теме практической работы (по желанию студента).

1. Электрофорез макромолекул

Движение частиц в жидкой фазе под действием электрического поля называется электрофорезом. На макромолекулы с суммарным зарядом q в электрическом поле с напряженностью Е действует электрическая сила

Fэ=qE . (1)

Под действием этой силы происходит ускоренное движение макромолекул. В результате такого движения возникает сопротивление вязкой среды с силой трения Fс = fv, где v – скорость движения макромолекул. Через определенное время, когда силы уравновешиваются (Fэ = Fс), наступает стационарное состояние, и макромолекулы движутся с постоянной скоростью v. При этом условии

qE = fv . (2)

Отношение v к напряженности электрического поля Е называется электрофоретической подвижностью u. Из (2)

u=v/Е=q/f . (3)

Электрофоретическая подвижность измеряется в м²/В^-1с^-1 . Для Сферических макромолекул f=6r и тогда

u=q/r , (4)

где  - вязкость среды; r – радиус макромолекулы. Электрофоретическая подвижность дает информацию о форме и размерах макромолекул. Однако (4) получено для идеальной ситуации, когда макромолекула представлена в виде сферы и не учтено влияние ионного окружения макромолекулы.