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您现在的位置: 医学全在线 > 理论教学 > 基础学科 > 医用化学 > 正文:第三节 高分子化合物溶
    

高分子化合物溶(物理化学性质,分类,盐析,分段盐析,膜平衡)

( 关键词:胶体溶液,高分子化合物,高分子化合物溶液,盐析,分段盐析,膜平衡 )

一、高分子化合物的概念

  在自然界中,存在着大量高分子化合物。随着科学技术的发展,人们又合成了大量的高分子化合物。它们的共同特点是都具有很大的相对分子质量。如生物体中的蛋白质、核酸、糖原、淀粉、纤维等都是高分子化合物。它们是由许多重复的原子团或分子残基所组成,这些较小的原子团或分子残基叫做单体。如淀粉分子是由成千上万个葡萄糖分子残基按一定方式联结而成的。天然橡胶分子是由许多异戊二烯(CH2=C(CH3)-CH=CH2)的单体联结而成的大分子。

  高分子化合物是大分子,其粒子的形状是复杂的。不同高分子化合物,在溶液中分子的形状往往也有很大的差异。例如,γ-球蛋白的分子是球形分子,脱氧核糖核酸分子是线形分子。线形分子在不同条件下形状有时也不一样,有的是比较伸展的线条形,有的则是卷曲的无规则线团。由于分子形状不同,它们在运动中的相互干扰作用也不一样。球形分子互相干扰少,而线形分子则互相干扰大,因此线形分子的粘度就大。

  高分子化合物粒子具有许多亲溶剂基团,质点表面结合着一层溶剂。溶剂化后的粒子在溶液中成为一个运动单体,降低了运动速度,影响了溶液的粘度。

  当高分子化合物为电解质时,粒子带有电荷。例如蛋白质类高分子化合物,由于含有酸性基团(-COOH)和碱性基团(-NH2),在水溶液中,因溶液PH值的差异,蛋白质大分子可以带正电荷或负电荷。

  大分子的这些特性,往往影响到高分子化合物溶液的性质。

  二、高分子化合物溶液的性质

  高分子化合物溶液中,溶质和溶剂有较强的亲和力,两者之间有没有界面存在,属均相分散系。由于在高分子溶液中,分散质粒子已进入胶体范围(1-100nm),因此,高分子化合物溶液也被列入胶体体系。它具有胶体体系的某些性质,如扩散速度小,分散质粒子不能透过半透膜等,但同时也具有自己的特征。

  (一)稳定性

  高分子化合物溶液属均相分散系,可长期放置而不沉淀。在稳定性方面它与真溶液相似。

  另外,由于高分子化合物具有许多亲水基团(如-OH,-COOH,-NH2等),当其溶解在水中时,其亲水基团与水分子结合,在高分子化合物表面形成了一层水化膜,使分散质粒子不易靠近,增加了体系的稳定性。

  (二)粘度

  液体的一部分流过其他一部分所受到的阻力叫粘度。高分子化合物溶液的粘度比一般溶液或溶胶大得多,高分子化合物溶液的高粘度与它的特殊结构有关。

  高分子化合物常形成线形、枝状或网状结构,这种伸展着的大分子在溶剂中的行动困难,枝状、网状结构牵制溶剂,使部分液体失去流动性,自由液体量减少,故表现为高粘度。由于粘度与粒子的大小、形状及溶剂化程度直接相关,所以测定蛋白质溶液的粘度就能推知蛋白质分子的形状和大小。

  (三)盐析

  盐析作用在高分子化合物溶液中,加入足够量的中性盐时,可使高分子化合物从溶液中析出,这就是盐析作用。使一升溶液出现盐析现象所需中性盐的最小量称盐析浓度,单位为mol·L-1。盐析浓度一般都比较大,如血浆中各种蛋白质盐析所需的盐一般不少于1.3-2.5mol·L-1

  盐析效应的特点是,同价同符号的不同离子,对盐析效应的能力不一样。

  已发现各种盐的盐析能力,其阴离子的能力有如下次序:

  1/2SO42->OAc->CL->NO2->Br->I->CNS-

  其阳离子则有如下次序:

  Li+>Na+>K+>NH4+>1/2Mg2+

  盐析作用的实质,主要是高分子化合物与溶剂(水)间的相互作用被破坏,盐的加入使高分子化合物分子脱溶剂化。盐的加入还使一部分溶剂(水)与它们形成溶剂(水)化离子,致使这部分溶剂(水)失去溶解高分子化合物的性能。溶剂(水)被电解质夺去,高分子化合物沉淀析出。所以盐类的水化作用越强,其盐析作用也越强。上述离子盐析能力顺序,实质上反映了离子水化程度大小的次序。医学全在线www.med126.com

  分段盐析盐析时,相对分子质量大的蛋白质比相对分子质量小的蛋白质更容易沉淀。利用这一原理可以用不同浓度的盐溶液使蛋白质分段析出加以分离。例如,(NH4)2SO4使血清中球蛋白盐析的浓度是2.0mol·L-1,清蛋白盐析浓度是3-35mol·L-1。在血清中加(NH4)2SO4达一定量,则球蛋白先析出,滤去球蛋白,再加(NH4)2SO4则可使清蛋白析出,这个过程叫分段盐析。

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