- •Содержание
- •Список условных обозначений
- •Предисловие
- •1. Способы выражения концентраций растворов
- •Задачи на нахождение массовой доли
- •Задачи на нахождение молярной концентрации
- •2. Теоретические основы биоэнергетики
- •2.1 Основные понятия термодинамики
- •2.2. Первый закон термодинамики
- •2.3. Тепловой эффект реакции. Закон Гесса
- •2.4. Энтропия. II закон термодинамики
- •2.5. Энергия Гиббса как критерий самопроизвольности процесса
- •3.Кинетика химических реакций
- •3.2.Факторы, влияющие на скорость химических реакций
- •3.3. Основные свойства ферментов
- •3.4. Ферментативный катализ
- •4. Кислотно-основное равновесие
- •4.1. Кислотность и основность среды
- •4.2. Буферные системы организма
- •5.Комплексные соединения
- •Биогенные элементы
- •Окислительно-восстановительные процессы
- •Высокомолекулярные вещества (вмс)
- •8.1.Общие понятия, классификация высокомолекулярных соединений
- •8.2. Общая характеристика растворов высокомолекулярных соединений
- •Водные растворы белков
- •Набухание высокомолекулярных соединений
- •Вязкость растворов высокомолекулярных соединений
- •Осмотическое (онкотическое) давление в растворах вмс
- •8.7. Мембранное равновесие Доннана
- •8.8. Специфические свойства растворов вмс
- •Классификация и номенклатура органических соединений
- •9.1. Классификация органических соединений
- •9.2. Номенклатура органических соединений
- •10. Пространственное строение органических соединений
- •10.3. Диастереомерия
- •11. Амины
- •Химические свойства
- •12. Спирты. Фенолы
- •Химические свойства спиртов
- •13. Альдегиды, кетоны
- •Химические свойства
- •4. Восстановление и окисление оксосоединений.
- •14. Карбоновые кислоты
- •Представители карбоновых кислот.
- •1. Монокарбоновые кислоты:
- •2. Дикарбоновые кислоты:
- •Изомерия
- •Химические свойства
- •15. Гетерофункциональные соединения
- •15.1. Аминоспирты
- •15.2. Гидроксикислоты
- •15.3. Оксокислоты
- •15.4. Гетерофункциональные производные бензола
- •15.5. Аминокислоты
- •Химические свойства
- •15.6. Пептиды. Белки
- •16. Углеводы
- •16.1. Моносахариды
- •Цикло-оксо-таутомерия
- •16.2. Производные моносахаридов
- •16.3. Дисахариды
- •16.4. Полисахариды
- •17. Гетероциклические соединения
- •17.1. Пятичленные гетероциклические соединения c одним гетероатомом
- •17.2. Пятичленные гетероциклы с двумя гетероатомами
- •17.3. Шестичленные азотсодержащие гетероциклы с одним гетероатомами
- •17.4. Шестичленные азотсодержащие гетероциклы с двумя гетероатомами
- •17.5. Конденсированные гетероциклы
- •18. Нуклеиновые кислоты
- •18.1. Нуклеозиды
- •18.2. Нуклеотиды
- •18.3. Нуклеиновые кислоты
- •19. Липиды
- •19.1. Омыляемые липиды
- •19.2. Неомыляемые липиды
- •19.2.1. Терпены
- •19.2.2. Стероиды
- •Эталоны ответов.
- •Литература
8.8. Специфические свойства растворов вмс
В растворах ВМС часто можно наблюдать такое интересное явление как желатинирование, застудневание или гелеобразование. Суть его состоит в полной потере раствором текучести и приобретения твердообразности: раствор превращается в студень или гель.
К биологически важным гелям относятся гели, входящие в состав оболочки и ядра клетки. Стекловидное тело глаза – типичный гель, свернувшаяся кровь - гель, медуза - живой гель (99%-воды). К гелям относятся мармелад, кисломолочные продукты - кефир, простокваша, сыр.
Желатинированию способствует увеличению концентрации полимера в растворе, понижение температуры и отсутствие механического воздействия на него.
Упругие и эластичные свойства студней определяются прочностью и гибкостью макромолекулярной сетки, а также твердообразностью ориентированных слоев молекул растворителя. Гидратные оболочки, окружающие полярные группы, создают упругую водную сетку. Жидкость, заполняющую сетку студня, называют интермицеллярной. В нее входит свободная и связянная вода. Связанная вода - та часть воды, которая входит в состав сольватных оболочек. Связанная вода обладает особыми свойствами: большей плотностью, пониженной температурой замерзания, потерей растворяющей способности. Связанная вода студней и гелей играет большую роль в нашей жизни, ибо присутствует в почве, растениях и в живых организмах, обеспечивает морозоустойчивость, поддерживает "водные запасы", определяет морфологическую структуру клеток и тканей. В человеческом организме доля связанной воды составляет у младенца 70%, снижаясь к старости до 40%. Старение студней и гелей проявляется в синерезисе - процессе постепенного сжатия сетки студня. Этот процесс наблюдается при продолжительном стоянии желатинированного раствора полимера и представляет собой образование уплотнений в системе. Он объясняется медленным "углублением" структурирования раствора, начавшегося при его желатинировании. При этом происходит стягивание молекул полимера между собой, вследствие чего из гомогенной желатинированной системы выделяется плотное тело, копирующее форму сосуда, в котором находится система и жидкость. Происходит разделенные студня на две фазы: уплотненный гель и разведенный раствор ВМС, в состав которого входит интермицеллярная вода.
При этом вначале отнимается свободная вода, а потом частично и связанная. Синерезис связан с увеличением числа контактов у частиц дисперсной фазы и выжиманием на структурной сетке геля части растворителя. В процессе старения изменяется величина электрического заряда и степень гидратации макромолекул.
Синерезис наблюдается у сгустка крови (геля) при 35-40оС, когда происходит выделение слегка окрашенной, почти прозрачной сыворотки. Синерезисом, протекающим в мышечных и костных тканях, объясняют изменение в них при старении, мясо старых животных намного плотнее, чем у животных молодого возраста.
Разрушение студня может наблюдаться не только при усилении гидрофобных взаимодействии (при старении, т.е. при синерезисе) или при повышении температуры, но и при механическом разрушении межмолекулярных связей. Явление механического разрушения структурной сетки носит название тиксотропии.
Этот процесс также обратим: в состоянии покоя раствор снова желатинируется. Способность растворов полимеров многократно желатинироваться в состоянии покоя и разжижаться при механическом вохдействии на них, называется тиксотропией. Явление тиксотропии наблюдается в протоплазме. Раздражая иголкой тело малых лимфоцитов, можно наблюдать быстрое разжижение их протоплазмы, но вскоре она снова уплотняется.
В растворах ВМС можно при определенных условиях (рН, температура, добавление низкомолекулярных веществ), наблюдать явление коацервации. Коацервация - это разделение гомогенного раствора ВМС на две фазы. Одна фаза - это раствор ВМС в растворителе, другая фаза - это раствор растворителя в ВМС (верхняя часть). Оба слоя гомогенны, но различаются содержанием ВМС в каждой фазе, т.е. вязкостью. Вязкая фаза, содержащая почти все высокомолекулярные вещества, называется коацервантом. Коацервация отличается тем, что высокомолекулярное вещество не отщепляется от растворителя, а собирается в капельки больших размеров, пока не произойдет расслоение. Если изменить условия в сторону усиления дегидратации ВМС, то можно вызвать разрушение коацервативных капель и вызвать полное осаждение ВМС. Комплексная коацервация имеет место в протоплазме. В истории возникновения жизни на Земле процесс коацервации имел исключительное большое значение.