Растворы высокомолекулярных соединений (вмс)

Высокомолекулярные соединения (ВМС) – это вещества с очень большой относительной молекулярной массой: порядка десятков и сотен тысяч. Молекулы ВМС обычно называют макромолекулами. Макромолекулы ВМС построены из одинаковых, многократно повторяющихся групп атомов – элементарных звеньев, такие ВМС называются полимерами. А вещества низкомолекулярные, из которых получают полимеры, называются мономерами.

Например:

К аучук – (–CH₂–C=CH–CH₂­)_n

|

СН₃

Крахмал – (C₆H₁₀O₅)_n

По форме макромолекул полимеры разделяются на:

а ) линейные (целлюлоза);

б) разветвленные (крахмал);

в) сетчатые (резина);

г) спиралевидные (белок).

Полимеры разделяются на природные и синтетические. К природным относятся: крахмал, целлюлоза (клетчатка), белок, натуральный каучук.

Крахмал и клетчатка относятся к углеводам и представляют собой альдегидо-спирты. Эти вещества являются основой продуктов питания (мука, крупа, овощи, фрукты). В желудочно-кишечном тракте человека эти вещества подвергаются гидролизу под действием ферментов по реакции:

ферменты

( C₆H₁₀O₅)_n + n H₂O n C₆H₁₂O₆

крахмал глюкоза

(фруктоза)

Белки являются главной составной частью всех веществ животного происхождения. Они содержатся также в растениях: зернах пшеницы, семенах бобовых, орехах. Молекулы белков построены из различных аминокислот, соединенных пептидными связями:

– NH – C – О –

‌‌

О

Они представляют собой полипептиды и состоят из аминокислот, но порядок соединения аминокислот в полимерные молекулы для многих белков неизвестен.

Белковые молекулы имеют в своем составе кислотные –COOH и основные –NH₂ группы, поэтому обладают амфотерными свойствами, диссоциируют в водных растворах и по типу кислоты и по типу основания:

R – COOH ↔ R–COO^- + H⁺

R – NH₂ + HOH ↔ R – NH₃⁺ +OH^-

Такое состояние молекулы белка, при котором число ионизированных кислотных и основных групп равно называется изоэлектрическим состоянием, а значение pH, которое соответствует изоэлектрическому состоянию, называется изоэлектрической точкой белка (обычно меньше 7).

От среды раствора и характера диссоциации белковой молекулы зависит её форма. В изоэлектрической точке спиралевидная молекула свернута в плотный клубок и занимает небольшой объем. С изменением pH молекулы распрямляются и объем их увеличивается.

В связи с этим изменяется вязкость растворов и степень набухания белка, которые принимают минимальные значения в изоэлектрической точке (рис. 9).

Рис. 9. Зависимость вязкости (η) раствора белка и степени набухания (α)

белка от pH среды

Строение молекулы белка описывается четырьмя структурами.

Первичная структура определяет порядок соединения аминокислотных звеньев. Вторичная структура определяет конфигурацию (спиралевидную) молекулы за счет наличия водородных связей внутри молекулы между группами –COOH и –NH₂.

Третичная структура показывает расположение частей молекулы относительно друг друга.

Нарушение третичной и вторичной структуры белковой молекулы называется денатурацией белка.

Факторы, приводящие к денатурации белка: изменение температура; механическое воздействие; действие кислот и щелочей; действие солей тяжелых металлов; излучение.