3.20. Характеристическая вязкость

[η] = ;

η_уд = ;

- вязкость растворителя,

- вязкость раствора.

[η] = kM^α;

k, α = const.

Для определения молекулярной массы белков используют разбавленный раствор. Если раствор концентрированный, то в области высоких молекулярных масс справедливо:

lgη = 3,4lgM + c.

c=const (зависит от природы полимера и температуры).

3.21. Седиментация

Молекулярная масса белка от 6000 6 млн. Ультрацентрифугирование позволяет определить константу седиментации (S):

S = ,

где - скорость перемещения молекулы белка в пробирке центрифуги, r – расстояние от оси вращения до белковой полосы в пробирке.

S = ,

V – удельный объем,

f – константа поступательного трения или гидродинамический коэффициент белка, зависит от размера и формы макромолекулы,

ρ – плотность растворителя.

f·D = k·T,

где D – это коэффициент диффузии в том же растворителе, т.к. kN_a = R, то:

M = .

3.22. Электрофоретическая подвижность

Подвижность белка в изоэлектрической точке равна нулю. При сдвиге рН на две единицы в любую сторону, подвижность белка становится сравнима с подвижностью малых ионов. Она зависит также от ионной силы и температуры, поэтому о подвижности следует говорить, когда хорошо известны условия среды. Основной причиной различий подвижности является белковый заряд. Но нельзя все сводить только к заряду. Согласно теории Дебая-Хюккеля в растворе электролита каждый заряд экранирован диффузной атмосферой противоионов, плотность которой убывает с расстоянием по закону:

ρ = ρ₀е^-ær ,

r – расстояние,

=1/æ – средняя толщина ионной атмосферы.

æ = ,

J = – ионная сила, е – заряд электрона, − число Авогадро, − диэлектрическая проницаемость.

Подвижность сферических частиц, движущихся при электрофорезе, с точностью до коэффициента определяется формулой Смолуховского:

U = ,

- это вязкость среды, - разность потенциала в двойном слое, окружающем частицу.

Рассмотрим два случая:

1) низкие ионные силы (разбавленный раствор электролита): J << 0,01.

В этих растворах толщина дебаевской диффузной оболочки больше размеров частиц. При таких условиях:

= , где z - заряд белковой частицы, – ее радиус.

Заряд глобулы пропорционален её поверхности:

z = 4πa²αe , где αе – заряд единицы поверхности. Тогда электрофоретическая подвижность:

U = .

2) ионная сила J 0,1.

Толщина ионной атмосферы <10 Å (т. е. меньше размера белковой глобулы < ). Скачок потенциала сосредоточен полностью в слое 1/æ. В этих условиях:

æ^-1 U = æ^-1.

В этом случае подвижность не зависит от размера частицы, от молекулярной массы белка. Это ближе к реальным условиям электрофореза белков, который при не слишком низких ионных силах буферных растворов определяется зарядом, но не сильно чувствителен к молекулярным массам и размерам белков.