Термодинамика сорбции паров органических соединений твердыми белками

• Автор: Зиганшин, Марат Ахмедович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 146 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ГЛАВА 1. Литературный обзор..

1Л. Сорбция газов и паров воды на твердых белках.

1.2. Кооперативное влияние воды на свойства твердых белков.

1.3. Связь между физическими и структурными параметрами

органических растворителей и их влиянием на свойства белков

1.4. Структурные исследования белков, помещенных в

органические растворители и водноорганические смеси

1.5. Модельные представления о межмолекулярных взаимодействиях в белках

ГЛАВА 2. Экспериментальная часть .,а ,

2.1. Объекты исследования .
2.2. Определение изотерм сорбции паров органических соединений на высушенных препаратах белков
2.3. Определение изотерм сорбции паров органических соединений на препаратах белков в присутствии третьего компонента воды или органического соединения .
2.4. Проверка равновесности сорбции в изученных системах..
ГЛАВА 3. Обсуждение результатов. ,
3.1. Сорбция паров органических соединений на высушенных
препаратах белков ,
3.1.1. Глобулярные белки
3.1.2. Фибриллярный белок коллаген
3.2. Изотермы сорбции паров органических соединений на твердых
белках в присутствии третьего компонента воды или
органического соединения
3.3. Молекулярная интерпретация влияния третьего компонента на
сорбцию паров органических соединений твердыми белками.
Результаты и выводы работы..
Список литературы


Речь идет в первую очередь об органических растворителях, применяемых в качестве среды для проведения различных биохимических и биотехнологических процессов. Большая часть исследований взаимодействия белков с органическими растворителями дает лишь косвенное представление о механизме этого взаимодействия. Это структурные данные ИКспектроскопии и РСЛ, освещаемые в разделе 1. Наибольшими по объему данных и разнообразию объектов являются результаты изучения влияния среды на активность ферментов и селективность ферментативных реакций раздел 1. К косвенным относятся также данные о влиянии органического компонента среды на сорбцию воды твердым белком и энтальпию смачивания белка водноорганическими смесями раздел 1. Прямых термодинамических данных о взаимодействии белков с органическими и неорганическими сорбатами в отсутствии растворителя, существенно осложняющего интерпретацию результатов, получено относительно немного раздел 1. Вес имеющиеся в литературе работы этого типа посвящены изучению сорбции белками газов и паров воды. В литературе имеется относительно небольшое количество работ, в которых изучается термодинамика взаимодействия белковых препаратов с различными соединениями из паровой фазы. В основном, в исследованиях подобного рода проводилось изучение сорбции некоторых неполярных газов и воды из паровой фазы на различных белках и ферментах. Исторически сложилось так, что для описания сорбции газов на белках в основном использовалась модель БЭТ 1. В основе этой модели лежат представления о том, что при многослойной сорбции на поверхности сорбента, с ограниченным числом независимых центров связывания, взаимодействие адсорбированных молекул сорбата между собой такое же, как в его чистой жидкости. Применимость модели БЭТ для описания сорбции газов и воды на твердых белках проверялась путем анализа качес ва аппроксимации экспериментальных данных уравнением БЭТ 1. На рис. I приведены типичные изогермы сорбции азота, кислорода и нбутана, полученные при температурах их кипения на лиофилизированном
К
1. Рис. Изотермы сорбции о метана при 7. К.Ъ нбутана при 0. С, неопентана при . С иУ ББй при С, на яичном альбумине, лиофилизированном путем замораживания и сушки 2 водного аэрозоля 2. Основным параметром сорбента, который обычно получают, используя модель БЭТ, является удельная площадь его поверхности На основе данных об изотермах сорбции различных соединений на белках с помощью уравнения БЭТ в литературе были определены величины удельной поверхности различных глобулярных и фибриллярных белков по разным сорбатам 27. БЭТ позволяет описывать лишь начальный участок изотермы сорбции изученных сорбатов 3,4,6,8. При анализе зависимости объема монослоя сорбата Ут от его молекулярных размеров было обнаружено, что величина а также удельная поверхность белка падают с ростом размеров молекул сорбата быстрее, чем можно было ожидать для пористых сорбентов с фиксированной поверхностью раздела фаз 2. Пример, иллюстрирующий зависимость параметров изотерм сорбции от размера молекул сорбата, приведен в табл. Этот факт не удается объяснить, исходя из модели многослойной сорбции БЭТ. Обращает на себя внимание тот факт, что при определении удельной площади поверхности 5бэт по азоту были получены относительно небольшие величины для лиофилизированных глобулярных белков не более м2г, табл. I м2г 9 до 2. Можно предположить, что эта величина существенно зависит от типа белка иили способа его приготовления. В работе 3 было показано, что обработка коллагена раствором СаОН2 не приводит к существенному изменению удельной поверхности белка, табл. Константа сорбции для разного времени обработки препарата коллагена меняется в большей степени, табл. Наибольшее значение константы 6. С, по мнению авторов, обусловлено уменьшением диаметра пор образца. Оцениваемый в работе минимальный размер пор образца в результате обработки уменьшается с А до А. Важной характеристикой белков как сорбентов является их способность сорбировать воду. В литературе имеется большое количество данных об изотермах сорбции воды на различных белках 46, . Пример таких изотерм для коллагена и яичного альбумина из работы 4 приведен на рис.