Коллоидно-химические свойства смесей лизоцим-ПАВ в системе водный раствор-октан (1105578)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М.В.ЛомоносоваХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТНа правах рукописиИВАНОВ РОМАН АЛЕКСАНДРОВИЧКОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СМЕСЕЙЛИЗОЦИМ ‒ ПАВ В СИСТЕМЕ ВОДНЫЙ РАСТВОР/ОКТАНДиссертацияна соискание ученой степени кандидата химических наукпо специальности 02.00.11 – коллоидная химияНаучный руководитель:к.х.н. Соболева Оксана АнатольевнаМОСКВА - 20142ОглавлениеВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................................... 3I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................................................ 61.1 Взаимодействие белков с поверхностно-активными веществами в водныхрастворах .......................................................................................................................... 71.2.
Поверхностное натяжение и адсорбция смесей белок – ПАВ .......................... 191.3. Использование метода радиоактивных индикаторов для изучения адсорбциибелков и ПАВ ................................................................................................................. 311.4. Стабилизация эмульсий, пен и пенных пленок смесями белок – ПАВ. ........... 36II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ........................................................................ 402.1. Объекты исследования .......................................................................................... 412.2.
Методы исследования ............................................................................................ 442.2.1. Метод сцинтиллирующей фазы......................................................................... 442.2.2. Метод висящей капли .........................................................................................
512.2.3. Определение размера частиц и электрокинетического потенциала .............. 522.2.4. Получение спектров поглощения в УФ области ............................................. 532.2.5. Метод флуоресценции ........................................................................................ 542.2.6. Ферментативная активность лизоцима в присутствии ПАВ .......................... 552.2.7. Избирательное смачивание ................................................................................ 56III. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. ...................................
583.1. Взаимное влияние лизоцима и ПАВ на распределение в системе вода/октан 583.2. Адсорбция смесей лизоцим – ПАВ на границе вода/октан ............................... 633.3. Поверхностное натяжение смесей лизоцим – ПАВ............................................ 733.4. Определение констант взаимодействия белок – ПАВ в адсорбционных слояхпо модели Файнермана ................................................................................................. 843.4.
Определение размера частиц ................................................................................ 883.6. Изучение взаимодействия Lz – ПАВ методом флуоресценции ........................ 933.7. Ферментативная активность лизоцима в присутствии ПАВ ............................. 953.8. Избирательное смачивание в системе водный раствор смесиLz ─ ПАВ/октан/гидрофобизованное стекло ...........................................................
1013.9. Адсорбция и распределение смесей лизоцим – ПАВ в системе вода/октан. . 104ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ .............................................................. 110СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................... 111ПРИЛОЖЕНИЯ. .......................................................................................................... 1283ВВЕДЕНИЕАктуальность темы.
Изучение адсорбции глобулярных белков на границахраздела фаз водный раствор/органическая жидкость в присутствии ПАВ актуально с точки зрения понимания ряда биологических процессов, происходящих вклеточных мембранах, и развития новых биохимических технологий в различныхобластях [1, 2]. Интерес к изучению смесей белок – ПАВ связан с широким использованием таких композиций при создании лекарственных препаратов, моющих средств, эмульсий в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности. Большинство результатов, полученных в последнее время, относится кизучению водных растворов смесей белок – ПАВ или их адсорбции на границеводный раствор/воздух.
Система усложняется, если водная фаза граничит с органической, так как оба компонента смесей и их комплексы могут не только адсорбироваться на межфазной поверхности, но и переходить в органическую фазу.Такие двухфазные системы ближе к условиям протекания биологических процессов в живых организмах, а также к условиям ряда технологических процессов.Слабая изученность поведения смесей белок – ПАВ в системе водный раствор/органическая жидкость объясняется ограниченным набором экспериментальных методик, позволяющих получать достоверные данные об адсорбции намежфазной границе. Использование в данной работе метода сцинтиллирующейфазы с меченными тритием веществами открывает широкую перспективу получения надежных данных об адсорбции, распределении веществ в системе и, главное,о взаимном влиянии белка и ПАВ на эти свойства. Развитый в диссертации подход к изучению бинарных смесей, в котором тритиевую метку содержит поочередно один из компонентов смеси, дает информацию о взаимном влиянии веществ на их адсорбцию, распределение, состав адсорбционного слоя в широкойобласти концентраций, включая область низких концентраций, в которой другиеметоды не работают.
В последнее время разработаны методики получения, выделения и идентификации меченных тритием органических веществ различногостроения [3 – 5] , что позволило исследовать смеси глобулярного белка лизоцима4(Lz) не только с традиционными ПАВ - бромидом додецилтриметиламмония(DТАВ) и додецилсульфатом натрия (SDS), но и с цвиттерионным ПАВ кокоамидопропил бетаином (САРВ), который в последнее время широко используется вкачестве соПАВ при создании различных композиций в косметической промышленности и моющих средствах [1, 6, 7].
Сочетание методов сцинтиллирующей фазы и межфазной тензиометрии позволило впервые показать, как взаимодействиямежду белком и ПАВ разной природы влияют на коллоидно-химические свойствадвухфазных систем водный раствор/органическая жидкость.Цель работы: установить механизмы адсорбции и распределения смесей лизоцимаи ПАВ различной природы в системе двух несмешивающихся жидкостей. Установить влияние взаимодействия белка и ПАВ на коллоидно-химические свойствасистем водный раствор смеси Lz – ПАВ/октан.Для достижения поставленной цели в диссертации решались следующиезадачи:- методом сцинтиллирующей фазы определить коэффициенты распределения ивеличины адсорбции лизоцима и ПАВ на границе вода/октан, установить составадсорбционных слоев;- разработать методику получения меченного тритием цвиттерионного ПАВ кокоамидопропил бетаина;- изучить взаимное влияние белка и ПАВ на межфазное натяжение;- определить размер и структуру агрегатов белок – ПАВ;- исследовать ферментативную активность лизоцима в присутствии ПАВ;- оценить устойчивость смачивающих пленок, стабилизированных смесями лизоцим – ПАВ.Научная новизна.
Разработанный в диссертации подход, основанный на сочетании методов сцинтиллирующей фазы и межфазной тензиометрии, позволил получить уникальные данные о взаимном влиянии лизоцима и ПАВ на адсорбцию награнице водный раствор/октан, на распределение в двухфазной системе, определить состав смешанных адсорбционных слоев Lz с ПАВ различного типа (анионного, катионного и, впервые, цвиттерионного) в широкой области концентраций.5На основании сопоставления данных методов сцинтиллирующей фазы, тензиометрии, статического и динамического светорассеяния, флюоресценции, определения ферментативной активности установлены основные стадии перераспределения компонентов между контактирующими фазами и межфазным адсорбционным слоем.
Выявлены области концентраций, при которых формируются гидрофобный и гидрофильный комплексы белок – ПАВ, установлена их локализация ивлияние на межфазное натяжение, ферментативную активность, устойчивостьсмачивающих пленок.Практическая значимость. Выявленные закономерности адсорбции глобулярных белков в присутствии других веществ на границе жидкость/жидкость могут способствовать пониманию функционирования белков в живых организмах, атакже быть использованы для развития новых биохимических технологий.
Данные о влиянии ПАВ на ферментативную активность Lz позволяют оптимизировать состав композиций, использующихся для создания дисперсных систем, стабилизированных смесями белок – ПАВ.Полученные закономерности поведения смесей белок – ПАВ в системе водный раствор/органическая жидкость могут быть использованы в спецкурсах длястудентов и аспирантов, специализирующихся в области коллоидной химии, биохимии, биотехнологии.6I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫСписок сокращений, используемых в обзоре литературы.Белки и биополимеры:β-Cs – β-казеин,β-LG – β-лактоглобулин,BSA – бычий сывороточный альбумин,Gn – желатин,HFB – гидрофобин,HSA – сывороточный альбумин человека,Lz – лизоцим,OVA – овальбумин,OVT – овотрансферин,RM – липаза rhizomucor mieihei,WPI – изолят сывороточного протеина.Поверхностно-активные вещества:AOT – бис(2-этилгексил)сульфосукцинат натрия,C10DMPO – децилдиметилфосфин оксид,C12DMPO – додецилдиметилфосфин оксид,С12Е5 – додециловый эфир пентаэтиленгликоля,С12Е6 – додециловый эфир гексаэтиленгликоля,C12E8 – додециловый эфир октаэтиленгликоля,CTAB – бромид гексадецилтриметиламмония,DTAB – бромид додецилтриметиламмония,SDBS – додецилбензолсульфоната натрия,SDS – додецилсульфат натрия,SOS – октилсульфат натрия,Span 20 – сорбитан монолаурат,TTAB – бромид тетрадецилтриметиламмония,Tween 20 – полиоксиэтилен сорбитан монолаурат,Tween 80 – полиоксиэтилен сорбитан олеат,Тритон Х-100 – п-третоктилфениловый эфир полиоксиэтиленгликоля.71.1 Взаимодействие белков с поверхностно-активными веществами в водныхрастворахМеханизмы взаимодействия низкомолекулярных ПАВ с белками достаточно сложны, сильно зависят от ряда параметров, таких как аминокислотный составбелков, рН, электролитный состав раствора, третичная структура белка, наличиезарядов на поверхности, количество и относительное расположение гидрофобныхи гидрофильных участков на макромолекуле белка.
Как известно, трехмернаяупаковка мономеров в макромолекуле белка такова, что гидрофобные и гидрофильные аминокислотные остатки в значительной степени сегрегированны: внутренняя часть молекул глобулярных белков преимущественно гидрофобна, а поверхность молекулы белка – гидрофильна с небольшими гидрофобными доменами. ПАВ способны связываться как с полярными, так и с гидрофобными доменами белков. Важнейшими вопросами, связанными с взаимодействием белков иПАВ, являются: обратимость связывания, идентификация центров связывания,определение влияния взаимодействия на поведение смесей на поверхности, изучение стабилизирующего действия по отношению к различным системам (пенам,эмульсиям, суспензиям), денатурация белка в присутствии ПАВ. Несмотря на всюважность этих вопросов, системы, включающие белок и ПАВ, остаются мало исследованными, и до сих пор нет общепринятых количественных моделей для ихописания [1, 2, 8].Наиболее часто встречающейся моделью комплекса белок – ПАВ являетсямодель «ожерелье и бусинки».
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
