§ 4. Вязкость растворов вмс

Вискозиметрия белков. Растворы ВМС отличаются от ис­тинных и коллоидных очень высокой вязкосіш* Даже раз­бавленные растворы полимеров мало "текучи по сравнению с чистыми жидкостями. Большая вязкость растворов ВМС объя­сняется их высокой гидрофи_льндсгьщ, макромолекулы до­статочно сильно связаны с молекулами растворителя.

На величину вязкости /влияет форма молекул. Если линей­ные частички расположены поперек потока, то они оказывают наибольшее сопротивление течению жидкости. При увеличе­нии внешнего давления эти частички ориентируются вдоль потока, и вязкость уменьшается.

При течении жидкости через трубку различные ее слои, расположенные концентрически от стенок трубки к середине, движутся с различной скоростью. Равномерное движение каждого слоя называется ламинарным течением. При образо­вании завихрений течение становится турбулентным.

Ламинарное течение характерно для чистых жидкостей, . истинных растворов, некоторых коллоидов и очень разбав-^; ленных растворов ВМС. Оно описывается законами Ньютона и ЧТуазейля, поэтому перечисленные растворы часто на­зывают ньютоновскими жидкостями.

Все биологические жидкости не являются ньютоновскими, их вязкость определяется размерами и формой частичек.

Вязкость связана с !молекулярной массой, растворенного полимера. Поэтому измерение вяТШ5сттТ~ЧЖто используют для определения средней молекулярной массы ВМС. В экс­периментальном отношении эти измерения достаточно просты. Приборы для измерения вязкости называются вискозиметрами (рис. 68).

В вискозиметрическом методе пользуются следующими понятиями: отношение H-T¹⁴⁰ = т)_уд (где T)₀ — вязкость раство­

рителя; т] — вязкость раствора) называется удельной вязко­стью.

Г. Штаудингер нашел, что удельная вязкость пропорцио­нальна концентрации раствора и молекулярной массе полимера:

Г|_уд = КСМ

(VII.2)

где К — константа для определенного полимергомологичес-кого ряда вещестз; С — концентрация; M — молекулярная масса.

Величина т]_уд/С получила название приведенной вязкости. При C-J-O Hm т]уд/С == [т]] называется характеристической вязкостью. Тогда

[T₁] = /СМ.

(VII.3)

Для определения молекулярной массы вискозиметричес-ким методом измеряют вязкость растворителя T]₀, вязкость растворов т] при различных концентрациях, рассчитывают приведенную вязкость т]уд/С и строят график зависимости Г|_уд/С от С. Экстраполяция экспериментальных данных на нулевую концентрацию дает величину характеристической вязкости In,], на основании которой определяется молекуляр­ная масса полимера M = [ц]/К (рис. 69).

Уравнение Штаудшггера применимо для жестких палоч­кообразных макромолекул. Для гибких глобулярных молекул

Рис. 68. Вискозиметры: а — Оствальда; б— Убеллоде.

применяется уравнение Марка—Хувинка:

[tj] = /СМ^а,

(VII.4)

где а выражает степень свертывания и гитЗитэсть-дегнь-""" В табл. 23 приведены молекулярные массы и характеристи­ческие вязкости некоторых биополимеров.

Таблица 23. Значения молекулярных масс и характеристических вязкостей различных белков

		M • 1о8,	Ir1] • 10", м"/кг,
Белой	Молекулярна?		в растворе дена-
	масса	м3/кг	турирующих агентов
Рибонуклеаза	13680	3,3	16,0-
Лизоцнм	14307	3,0	—
Миоглобин	17836	3,1	20,9
Химотрипсиноген	25767	2,5	26,8
6-Лактоглобулин	36000	3,4	22,8
Гемоглобин	64500	3,5	18,9
Сывороточный альбумин	69000	3,6	52,2
Каталаза	250000	3,9	—
Тропомиозин	66000	142	—
Коллаген	345000	1150	—

Из данных таблицы следует, что для группы белков с раз­личной молекулярной массой характеристическая вязкость приблизительно одинакова 1(3,0—4,0) • 10"³м³/кг]. Столь ма­лое значение [ц] свидетельствует о глобулярной структуре этой группы белков, форма молекул которых незначительно отличается от сферической. Определение молекулярной мас­сы таких глобулярных белков по непосредственному измере-гию вязкости в чистом растворителе невозможно.

В настоящее время вязкость белков различной структуры измеряется в растворах денатурирующих агентов (гуанидингид-рохлорида, мочевины и др.). В таких растворах происходит разрыв дисульфидных связей, белки приобретают конформа-цию гибких цепочечных молекул, характеристическая вяз­кость которых зависит от молекулярной массы (табл. 23). Таким образом, вискозиметрический метод помогает исследо­вать и конформацию биополимеров.

В последние годы в медицинской практике измерение вяз­кости крови используется для изучения ее реологических свойств при тяжелых интоксикациях.

На вязкость растворов белков влияет величша рН. На­именьшей вязкостью растворы белков обладают~в~ттбласти

изоэлектрической точки, поскольку в этой точке макромоле­кулы свернуты в наиболее плотные клубки, оказывающие наи­меньшее сопротивление течению жидкости. С увеличением или уменьшением рН вязкость растворов белков возрастает в свя­зи с изменением структуры макромолекул.