Диссертация (1150240), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

Из рис. 3.15видно, что в растворах хлорида калия не наблюдается смещения рН тнз, чтосвидетельствует об отсутствии специфической сорбции катионов калия и хлора нагемоглобине. При увеличении ионной силы раствора (концентрации хлорида- 74 -калия) происходит увеличение обмена катионов и анионов на Н+, ОН-, чтоотражается на увеличении сорбции Н+, ОН-. Таким образом, хлориды щелочных ищелочноземельных металлов не сорбируются на гемоглобине специфически ивлияют на сорбцию протонов и гидроксид-ионов только через изменение ионнойсилы раствора.х/m(Н+-OН-) ×103,моль/г1,112340,60,1рН3579-0,4-0,9Рис.3.15 Зависимость адсорбции протонов и гидроксид-ионов от рН в водныхрастворах при различных концентрациях хлорида калия:1 - 1,0 моль/л; 2 - 0,1 моль/л, 3 - 1·10-2 моль/л, 4 - 5·10-4 моль/л.- 75 -Рассмотрим влияние одно- и двухзарядных катионов металлов на сорбциюпротонов и гидроксид-ионов (рис.3.16). При концентрации солей калия, натрия,магния, кальция 5·10-4 моль/л не заметно сильных отличий в количествеадсорбированных протонов и гидроксид-ионов, также нет смещения точкинулевого заряда, что свидетельствует о схожем характере влияния этих катионовна адсорбцию.Методом микроэлектрофореза ранее было показано, что присутствиекарбонат-ионов смещает рН изоэлектрической точки в кислую область [103].Рассмотрим адсорбцию протонов и гидроксид-ионов в зависимости от рН вприсутствии хлорида и карбоната калия (рис.

3.17). Как видно из рис. 3.17присутствие карбонат-ионов смещает точку нулевого заряда в щелочную область(чем больше концентрация карбонат-ионов, тем сильнее смещение), а такжеприсутствие больших концентраций карбонат-ионов увеличивает адсорбциюпротонов. Полученные данные подтверждают сделанное ранее заключение оспецифической адсорбции карбонат-ионов.- 76 -х/m(Н+-OН-) ×103,моль/гКалийНатрийМагнийКальций0,50,30,1рН3579-0,1-0,3Рис. 3.16 Зависимость адсорбции протонов и гидроксид-ионов от рН в водныхрастворах хлоридов калия, натрия, магния и кальция(концентрация солей 5·10-4 моль/л).- 77 -х/m(Н+-OН-) ×103,моль/г0,91230,650,40,15рН-0,1 345678910-0,35-0,6Рис.3.17 Зависимость адсорбции протонов и гидроксид-ионов от рН в водныхрастворах при различных концентрациях:1- KCl 5·10-4 моль/л, 2- K2CO3 5·10-4 моль/л, 3 - K2CO3 1·10-3 моль/л.- 78 -х/m(Н+-OН-) ×103,моль/г1Человеческий гемоглобин0,75Бычий гемоглобин0,50,25рН03579-0,25-0,5Рис.3.18 Зависимость адсорбции протонов и гидроксид-ионов от рН в водныхдисперсиях бычьего и лошадиного гемоглобинапри концентрациях KCl 1·10-2 моль/л.3.1.6 Определение количества основных и кислотных функциональныхгрупп гемоглобина3.1.6.1 Определение количества основных и кислотных функциональныхгрупп гемоглобина кондуктометрическим методомКоличество кислотных и основных функциональных групп гемоглобинаопределялось путем кондуктометрического титрования.

По точкам перегиба на- 79 -кондуктограммах (рис. 3.19, 3.20, таблица Приложения А18) находилсяэквивалентный объем добавленного титранта и рассчитывалось количество мольосновных и кислотных групп, приходящихся на 1 г гемоглобина по формуле:xV  cm(3.1)где с т - концентрация титранта (кислоты или щелочи), моль/л; Vт - объемтитранта, л; m - масса навески гемоглобина, г.Пример результатов кондуктометрического титрования основных группгемоглобина соляной кислотой различных концентраций представлен на рис. 3.19и 3.20. По кондуктограммам определялись эквивалентные объемы титранта ирассчитывалось количество основных и кислотных групп.æ,мкСм/см40035030025020015010050Vт, мл00246810Рис. 3.19 Результаты кондуктометрического титрования водной дисперсиибычьего гемоглобина (0,1 г/50 мл) хлороводной кислотой (с т=1∙10-2моль/л).- 80 -æ,мкСм/см1600140012001000800600400200Vт, мл0012345Рис.

3.20 Результаты кондуктометрического титрования водной дисперсиибычьего гемоглобина (0,1 г/50 мл) хлороводной кислотой (с т=5∙10-2моль/л).На кондуктограмме (рис. 3.20) две точки перегиба, следовательно, этимдвум точкам отвечает два типа основных групп, количество которых:X(bas)1=0,01∙2,85∙10-3/0,1=2,85∙10-4 моль/г, где X(bas)1=2,85∙10-4 моль/г количество основных групп первого типа, определенное по первой точкеэквивалентности (рис.3.19)X(bas)∞=0,05∙2,7∙10-3/0,1=1,35∙10-3 моль/г где X(bas)2=1,35∙10-3 моль/г суммарное количество основных групп первого и второго типа, определенное повторой точке эквивалентности (рис.3.20).Аналогично количество кислотных групп:X(aс)1=0,0238∙1,2∙10-3/0,1=2,86∙10-4 моль/г- 81 -X(aс) ∞=0,037∙3,4∙10-3/0,1=1,25∙10-3 моль/гТаким образом, в гемоглобине содержится два типа кислотных и основныхгрупп.3.1.6.2 Определение количества основных и кислотных функциональныхгрупп гемоглобина по адсорбционным даннымСледует отметить, что рассчитывались не абсолютные количестваадсорбированных протонов или гидроксид-ионов, а избыток адсорбции протоновпо сравнению с адсорбцией гидроксид-ионов или наоборот.

Для расчетаколичества основных и кислотных групп гемоглобина должно выполнятьсяусловие:Гx( H   OH  ) ,m(3.2)где Г - величина удельной адсорбции протонов на основных группахгемоглобина (или гидроксид-ионов на кислотных группах) , моль/г;избыток сорбированныхx( H   OH  ) , mионов, моль/г. Для основных групп это условиевыполняется в точках, где адсорбция протонов во много раз превышаетадсорбцию гидроксид-ионов, поэтому адсорбцией гидроксид-ионов можнопренебречь (рис. 3.21 область I). Для кислотных групп условие выполняется вточках, где адсорбция гидроксид-ионов во много раз превышает адсорбциюпротонов, поэтому адсорбцией протонов можно пренебречь (рис.

3.21 область III).Также для расчетов используются адсорбционные данные, полученные прититровании водных дисперсий гемоглобина в 1М растворе хлорида калия, так какпри большой ионной силе будет больше и адсорбция Н+ и ОН-.На каждом адсорбционном центре может адсорбироваться только один ион,тогда процесс адсорбции можно описать уравнением Ленгмюра:Г  ГКn  с,1 Кn  c(3.3)- 82 -где с - концентрация ионов (Н+ или ОН-), Кn, моль-1 – константаадсорбционного равновесия, моль/л; Г∞– максимальное значение удельнойадсорбции, соответствующее количеству функциональных групп, доступных дляадсорбции, моль/г.Для экспериментального определения констант уравнение переписывают в1111 (3.4), которое в координатах 1/Г от 1/с представляетвидеГ Г Kn Г cсобой уравнение прямой линии.

Тангенс угла наклона прямой равенотрезок, отсекаемый на оси ординат, равен1Г1, аKn Г.х/m(Н+-OН-) ×103,моль/г1,10,6IIIIII0,1рН357911-0,4-0,9Рис.3.21 Зависимость адсорбции протонов и гидроксид-ионов на бычьемгемоглобине от рН в водных растворах при различных концентрациях хлоридакалия 1 моль/л (серым выделены области рН использованные для расчетапредельной адсорбции).- 83 -Пересчитаем рН на концентрацию протонов и гилроксид-ионов (C(H+)=0,1рН и C(ОH-)=0,1(14-рН)), рассчитаем 1/Г от 1/с и построим зависимость 1/Г=f(1/с)(рис. 3.22, 3.23).

Для основных групп1Г=750 моль-1·г, для кислотных - 850 моль-1·г, то есть Г∞=1,33∙10-3 моль/г для основных групп и 1,18∙10-3 моль/г длякислотных, что в пределах погрешности совпадает со значениями X(bas)2 иX(aс)2, полученных из результатов кондуктометрического титрования (таблица3.5).Таблица 3.3Расчетные данные для определения предельной адсорбции на основныхфункциональных группах гемоглобина.++рНГ(H ), моль/гC(H ), моль/л3,253,53,7544,251,201,131,000,850,685,62·10-43,16·10-41,78·10-41·10-45,62·10-51/с×10-3моль-1·л1,783,165,6210,0017,781/Г×10-3моль-1·г0,830,891,001,181,48Таблица 3.4Расчетные данные для определения предельной адсорбции на кислотныхфункциональных группах гемоглобина.рНГ(ОH-), моль/гC(ОH-), моль/л10,510,751111,250,500,630,690,8803,16·10-45,62·10-41·10-31,78·10-31/с×10-3моль-1·л3,061,781,190,561/Г×10-3моль-1·г2,011,601,431,14- 84 -31/Г×10моль-1·г1,51,2510,751/Г∞1/с×10-3л/моль0,505101520Рис.

3.22 Определение предельной адсорбции протонов на основных группахгемоглобина для дисперсий бычьего гемоглобинав растворе хлорида калия 1,0 моль/л.Таблица 3.5Значения предельной адсорбции протонов и гидроксид-ионов на бычьемгемоглобине, полученные из адсорбционных данных и по результатамкондуктометрического титрования:Метод расчетаКислотные группыОсновные группыИз адсорбционных данныхПо результатамкондуктометрического титрования1,18∙10-3 моль/г1,33∙10-3 моль/г1,25∙10-3 моль/г1,35∙10-3 моль/г- 85 -1/Г×10-3моль-1·г21,751,51,2511/Г∞0,751/с×10-3л/моль0,50123Рис. 3.23 Определение предельной адсорбции гидроксид-ионов на кислотныхгруппах гемоглобина для дисперсий бычьего гемоглобинав растворе хлорида калия 1,0 моль/л.3.1.6.3 Определение количества основных и кислотных функциональных группгемоглобина из теоретических данных по аминокислотному составугемоглобинаРассчитаем примерное количество содержащихся в гемоглобине кислотныхи основных групп из справочных данных (глава "1.3 Гемоглобин" табл.

1.1).Количество функциональных групп аминокислоты одного вида, приходящихся на1молекулугемоглобинаопределялоськакпроизведениеколичествафункциональных групп в аминокислоте на число молекул аминокислоты,- 86 -содержащихся в одной молекуле гемоглобина (таблица 3.6). Полученныезначения суммировались и делились на молярную массу гемоглобина (65000моль/г) – таблица 3.7.Рассчитанное количество, например, аминогрупп,обладающих основными свойствами, гораздо больше, чем рассчитанное порезультатам кондуктометрического титрования. Эта разница объясняется тем, чтобольшая часть основных и кислотных групп гемоглобина связана между собойпептидными связями. Доля свободных групп, участвующих в обмене H + и ОНгораздо меньше, чем доля связанных.Таблица 3.6Рассчитанные количества функциональных групп приходящихся на 1 молекулугемоглобина.АминокислотаЧислоаминокислотCOOНNН2NНOНNпирид.SHКоличество функциональных группаминокислоты, приходящихся на 1молекулу гемоглобина.АланинГлицинВалинЛейцинИзолейцинПролинФенилаланинТирозинТриптофанСеринТреонинЦистин 2ЦистеинМетионинАргининГистидинЛизинАспарагиновая кислотаГлутаминовая кислотаСумма544850750223011535242,534,5143638513854154485075022301153524534,514363810276632,55448507500301153524534,54236765138587,500000000000000140000140000000110352400000000700000022005000000720009900000000000030000003- 87 -Таблица 3.7Рассчитанные количества функциональных групп приходящихся на 1 ггемоглобина.ГруппаCOOНЧисло групп в632,5гемоглобинеКоличество группна единицу массы9,73∙10-3гемоглобина,моль/гNН2NНOНN пир.SH587,514709939,04∙10-32,15∙10-41,08∙10-31,52∙10-3 4,62∙10-53.1.7 Расчет констант диссоциации кислотных и основных групп гемоглобинапо адсорбционным даннымИз определенных методом потенциометрического титрования величинадсорбцииxH   OH  mв водных дисперсиях бычьего гемоглобина иопределенной методом кондуктометрического титрования предельной адсорбцииxH   OH   для каждого значения рН и концентрации фонового электролитаmрассчитывалась степень диссоциации (результаты расчетов - в таблицеПриложения А19 и А20):NH3+SСOOHKa1+S-HNH3+Ka2СOO-+-HSNH2СOO-где S - символ поверхностиxH   OH   mX(bas) - для основных групп(3.5)xH   OH   m) - для кислотных группXaс (3.6)- 88 -Далеедлякаждойточкивычисляликонстантыдиссоциациифункциональных групп гемоглобина по уравнениям:- для основных групп концентрационные константы диссоциациирК а 1  рН  lg pQ11(3.7)- для кислотных группpK а 2  pH  lg pQ21(3.8)Строили зависимости pQ1, pQ2 от +с 1/2, где с - концентрация хлоридакалия.

Характеристики

Список файлов диссертации