Диссертация (1150240), страница 11
Текст из файла (страница 11)
3.7). Сравним зависимостиэлектрокинетического потенциала от рН для водных дисперсий лошадиного,бычьего и гемоглобина человека при одинаковом солевом фоне (5·10 -4 моль/лKCl).Характер зависимости δ-потенциала от рН для всех видов гемоглобинаодинаков.
Различный состав белковой составляющей лошадиного и бычьего игемоглобина человека отражается на значении их изоэлектрических точек. Еслидля лошадиного гемоглобина ее значение составляет 6,3, то для бычьего – 6,5,- 65 -человеческого - 6,8 (смещение изоэлектрической точки гемоглобина в щелочнуюобласть соответствуют увеличению количества аминогрупп в белке (илиуменьшению карбоксильных)).ζ, мВлошадиный гемоглобинбычий гемоглобин20человеческий гемоглобинрН056789-20-40Рис.
3.7 - Зависимость электрокинетического потенциала водных дисперсийлошадиного, человеческого и бычьего гемоглобина от рНв растворах КСl 510-4 моль/л.3.1.4 Электрокинетические свойства гемоглобинав водных растворах 1-, 2- и 3-зарядных ионовРассмотрим влияние катионов и анионов, содержащихся в крови , наэлектрокинетический потенциал бычьего гемоглобина (рис.
3.8 -3.13). На рис.3.8В качестве "трехзарядных анионов" взяты цитрат-ионы, так как цитрат натрия 1замещѐнный используют для консервирования крови, чтобы связать большую часть ионовкальция. Без ионов кальция кровь дольше хранится, не происходит коагуляции - слипанияэритроцитов и других клеток крови. Слабая трехосновная кислота в растворе подвергаетсяэлектролитической диссоциации. Константы диссоциации лимонной кислоты в водныхрастворах довольно близки (при 25°С: рК 1 =3,128, рК 2 =4,761, рК 3 =5,396 [95]) и содержаниетрехзарядных анионов и в рассматриваемом диапазоне рН (рН=4,2-6,5) довольно велико вотличие, например, от фосфорной кислоты (рК 1 =2,148, рК 2 =7,198, рК3 =11,9 [95]).- 66 -и рис. 3.9 (таблицы Приложения А А5, А7, А8) ярко выражено влияние природыпротивоионов на электрокинетический потенциал гемоглобина: на одном изрисунков приведена зависимость электрокинетического потенциала от рН водныхдисперсий гемоглобина а для различных анионов и одного вида катионов (калия),а на другом - для различных катионов и одного вида анионов (хлора).
Видно, чтодействие ионов сказывается в той области значений рН, в которой они будутявляться противоионами для гемоглобина. Влияние катионов проявляется тольков отрицательной области значений электрокинетического потенциала, гдерН>рНИЭТ , и не сказывается области рН<рНИЭТ . Отрицательные значенияэлектрокинетического потенциала гемоглобина уменьшаются по абсолютнойвеличине в рядуNa+→K+→ Mg2+→Ca2+ всоответствии с их зарядом иположением в лиотропном ряду. В области рН<рНИЭТ положительные значенияэлектрокинетического потенциала уменьшаются с увеличением ионной силыраствора, которая будет больше для хлоридов двухзарядных катионов.
Заряданионов (рис.3.9) сказывается в области рН < рНИЭТ : в ряду хлорид-, сульфат-,цитрат-ионы с увеличением заряда иона значения электрокинетическогопотенциала уменьшаются, что соответствует классической теории ДЭС (рис. 3.9).В области рН < 5 происходит сближение значений электрокинетическогопотенциала для сульфат- и цитрат-ионов, что связано с уменьшением количестватрехзарядныхцитрат-ионовиувеличениемколичествадвухзарядныхгидроцитрат-ионов, а затем появления и однозарядных дигидроцитрат-ионов(таблица 3.1). Также рассматриваемые ионы сорбируются неспецифически, таккак значения изоэлектрических точек гемоглобина, полученных в присутствииэтих ионов в пределах погрешности совпадают с изоэлектрической точкойгемоглобина в растворах потенциалопределяющих ионов Н+ и ОН-.Полученные зависимости электрокинетического потенциала от рН вприсутствии ионов натрия, калия, магния и кальция подтверждаются видомзависимостейэлектрокинетическогопотенциалаотконцентрациииндифферентных электролитов, содержащих эти ионы (рис.
3.10, таблицаПриложения А4). На электрокинетический потенциал катионы влияют в- 67 -соответствии с их зарядом и положением в лиотропном ряду. Влияние ихконцентрациинаэлектрокинетическийпотенциалсоответствуеттакжеклассической теории ДЭС: с увеличением концентрации отрицательные значенияэлектрокинетического потенциала по абсолютной величине уменьшаются.Таблица 3.1Содержание 1, 2 и 3-зарядных форм цитрат-ионов в растворе в зависимости от рНСоотношениеконцентрацийрН рККислотаСолькислоты и солиск/с с3 3,128C3H5O(COOН)3C3H5O(COOН)2(СОО)1,3423,5 4,761 C3H5O(COOН)2(СОО) C3H5O (COOН)(СОО)218,2424 4,761 C3H5O(COOН)2(СОО) C3H5O (COOН)(СОО)25,7724,5 4,761 C3H5O(COOН)2(СОО) C3H5O(COOН)(СОО)21,82235 5,396 C3H5O(COOН)(СОО)2C3H5O(COO)32,49235,5 5,396 C3H5O(COOН)(СОО)2C3H5O(COO)30,79236 5,396 C3H5O(COOН)(СОО)2C3H5O(COO)30,25236,5 5,396 C3H5O(COOН)(СОО)2C3H5O(COO)30,08237 5,396 C3H5O(COOН)(СОО)2C3H5O(COO)30,0230ζ, мВ10рН-1045678910СаCl2-30-50MgCl2KClNаClРис.
3.8 Зависимость значений электрокинетического потенциала от рН водныхдисперсий бычьего гемоглобина в присутствии хлоридов одно- и двухзарядныхкатионов металлов (концентрация солей 5·10-4 моль/л).- 68 -ζ, мВСl-30SО42-10C3H5O(COO)3345рН67-10Рис. 3.9 Зависимость электрокинетического потенциала от рН для водныхдисперсий бычьего гемоглобина в присутствии цитрата, сульфата и хлорида калия(концентрация солей 5·10-4моль/л).Рассмотрим также зависимости электрокинетического потенциала отконцентрации катионов для сульфатов железа II и III (рис.3.11 и таблицаПриложения А6). Как видно из рисунка, и те и другие ионы вызываютперезарядку поверхности в отличие от катионов кальция и магния. В данномслучае это объясняется тем, что во-первых ионы железа сильно гидролизуются,гидролизованные ионы в растворе поляризуются и способны адсорбироваться всверхэквивалентных количествах, кроме того железо, являясь переходнымметаллом способно образовывать комплексы как с ионами в растворе, так и наповерхности гемоглобина, вследствие ярко выраженных акцепторных свойствкатионов железа.
Увеличение концентрации сульфатов железа сказывается назначениях рН дисперсий гемоглобина (таблица 3.1), что также способствуетпроцессу перезарядки поверхности.- 69 -Таблица 3.2Зависимость электрокинетического потенциала от концентрации сульфата железаII, III и от рН.Концентрациясульфата железас, моль/л10-55·10-510-45·10-410-55·10-510-45·10-4ОтрицательныйлогарифмЗначение ЭлектрокинетическийконцентрациирНпотенциал ζ, мВсульфата железа -lg cСульфат железа II5,006,66-3,04,306,84-4,94,006,322,13,305,7311,4Сульфат железа III5,006,75-8,14,306,350,04,005,587,73,303,7323,2-ζ, мВNаCl7KClMgCl25СаCl23-lgc13,03,54,04,5Рис.
3.10 Зависимость электрокинетического потенциала водных дисперсийбычьего гемоглобина от отрицательного логарифма концентрации хлоридов однои двухзарядных катионов металлов.- 70 -ζ, мВ20Fe2(SO4)3FeSO410-lg c033,544,55-10Рис. 3.11 Зависимость значений электрокинетического потенциала водныхдисперсий бычьего гемоглобина от отрицательного логарифма концентрациикатионов железа II и III.В крови содержатся в больших количествах фосфат - ионы.
Эти ионынаряду с гемоглобином обеспечивают буферную емкость крови. Рассмотримзависимость электрокинетического потенциала водных дисперсий гемоглобина отрН в присутствии этих ионов от рН (рис.3.12 и таблица Приложения А7). Влияние"фосфат"-ионов на значение электрокинетического потенциала водных дисперсийбычьего гемоглобина будет таким же, как и для однозарядных хлорид-ионов. Этообъясняется тем, что ортофосфорная кислота трехосновная и в кислой областианионы этой кислоты представлены гидрофосфат-ионами и дигидрофосфатионами, причем концентрация однозарядных ионов будет преобладать.Как известно, гемоглобин переносит не только кислород от органовдыхания к тканям, но и углекислый газ от тканей к органам дыхания. Всоответствии с полученными данными (рис.3.13 и таблица Приложения А 9)карбонат-ионы по сравнению с хлорид-ионами смещают изоэлектрическую точкуФосфатные ионы представлены в крови гидрофосфат-ионами и дигидрофосфат-ионами, прирН крови = 7,4 соотношение [Н2 РО4 -/ НРО4 2-] равняется 1:4.- 71 -гемоглобина вкислую область от значений рН=6,5 до рН=6,3.
Этосвидетельствует о том, что карбонат-анионы специфически сорбируются нагемоглобине.Рис. 3.12 Зависимость электрокинетического потенциала от рН для водныхдисперсий бычьего гемоглобина в присутствии хлорида и фосфата калия(концентрация солей 5·10-4 моль/л).ζ, мВрН06-106,5Сl-7СО32--20Рис. 3.13 Зависимость электрокинетического потенциала от рН для водныхдисперсий бычьего гемоглобина в присутствии карбонат и хлорид-ионов(концентрация солей 5·10-4 моль/л).- 72 -3.1.5 Адсорбция протонов и гидроксид-ионовРассмотримрезультатыпотенциометрическоготитрованияводныхдисперсий бычьего гемоглобина в растворах KCl (рис.
3.14-3.17 и таблицыПриложения А9-А17). В качестве примера на рис. 1 приведены две кривыхпотенциометрического титрования: одна - кривая потенциометрическоготитрования дисперсии гемоглобина в растворе KCl 1,0моль/л,вторая -титрования фонового раствора KCl 1,0 моль/л (рис. 3.14).
На поверхностигемоглобина в водных растворах адсорбируются одновременно ионы Н + и ОН-. Вобщем виде можно записать две поверхностные реакции:K1SNH 2 H SNH 3 (1)K2SCOOH OH SCOO H 2O(2)где S –символ поверхности.адсорбциякакихионовСоответственно в зависимости от того,преобладает,поверхностьприобретаетлибоположительный, либо отрицательный заряд [92,96-102]. Равенству количестваадсорбированных протонов и гидроксид-ионов соответствует точка пересечениякривых - точка нулевого заряда (рНтнз).
В области рН < рНтнз кривая титрования ссорбентом идет выше, чем без сорбента (во всех случаях), вследствие сорбции Н +- ионов на гемоглобине. Гемоглобин в этой области рН заряжен положительно. Вобласти рН > рНтнз кривая с сорбентом идет ниже, чем без сорбента из–за сорбцииОН- - ионов, при этом поверхность заряжается отрицательно.Из данных потенциометрического титрования рассчитывали количествасорбированных Н+, ОН- -ионовкак функции рН (глава "2.2.3.Методиканепрерывного потенциометрического титрования"). По этим данным строилизависимости количества адсорбции протонов и гидроксид-ионов от рН,приведенные на рис.3.15-3.18.Для сравнения зависимостей электрокинетического потенциала от рН иколичества адсорбированных протонов и гидроксид-ионов от рН в качествефонового электролита использовался хлорид калия, поэтому очень важно, чтобыкатионы калия и анионы хлора сорбировались на гемоглобине неспецифически.- 73 -рН1110912876543Vт, мл(HСl 10-2 моль/л)2-3-1Vт, мл(KOH 2,5·10-2 моль/л)13Рис.
3.14 Кривые потенциометрического титрования водных растворов хлоридакалия 1,0 моль/л без гемоглобина (1) и с гемоглобином(2).Рассмотрим зависимость адсорбции протонов и гидроксид-ионов от рН приразличных концентрациях хлорида калия (рис. 3.15). Равенство адсорбциипротонов и гидроксид-ионов соответствует рНтнз, положительным значениям преобладаниесорбциипротонов,отрицательным-гидроксид-ионов.Определенное рНтнз=7,4 близко по значению к рН крови. При увеличенииконцентрации протонов в водных растворах увеличивается протонизацияаминогрупп, и уменьшается диссоциация карбоксильных групп. К обратномуэффекту приводит увеличение концентрации гидроксид-ионов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
