Диссертация (1150381), страница 13
Текст из файла (страница 13)
2.4.3).Зависимость Г от концентрации адсорбата в растворе (красителя конго красного)свидетельствуето типепроцессасорбции(изотермаЛенгмюра)вобластиконцентраций от 0 до 50 ммоль/мл. Эту концентрационную область (первое плато ивыход на него) следует использовать при расчете величины предельной сорбции. Поданным в этой области был построен график линеализированного уравнения адсорбцииЛенгмюра – зависимость Cв растворе/Г от Cв растворе (рисунок 23).69Рисунок 22 – Зависимость величины удельной адсорбции от концентрации конгокрасного после адсорбцииРисунок 23 – График линеализированного уравнения адсорбции ЛенгмюраВеличинаГ∞ ,котораяявляетсязначениемчисламолькрасителя,сорбировавшегося на одном грамме сорбента, была определена из графика зависимостикак котангенс угла наклона прямой и оказалась равной 0.015 ммоль/г.
Зная посадочнуюплощадь одной молекулы конго красного, можно рассчитать удельную поверхностьМОС Fe(III) Sуд, которая составила 180 м2/г.703.4 Сравнение сорбционных свойств сорбентов3.4.1Сорбция белка на МХС Fe(III)Для исследования сорбции белков на поверхности МХС были построеныизотермы сорбции казеина (casein Bos Taurus, молекулярная масса 18 кДа).
Дляколичественного анализа несорбированного казеина использовали метод Бредфорд,основанный на взаимодействии белка с кислым красителем Кумасси G-250.Концентрация образующегося окрашенного комплекса пропорциональна концентрациибелка в пробе, что позволяет успешно провести его количественный анализ в растворедля низких концентраций с достаточной степенью точности.При построении калибровочного графика было определено, что областьлинейности детектирования для казеина наблюдается в диапазоне от 0 до 120 мкг/мл(то есть от 0 до 0.0066 мкмоль/мл). Поэтому в пределах данного диапазона былиприготовлены растворы, которые инкубировали с одинаковым количеством сорбентапри 19ºС и затем по методу Брэдфорд измеряли концентрацию несорбированногобелка.
По полученным экспериментальным данным были построены зависимостиадсорбции Г от молярной концентрации белка в растворе после адсорбции (Св растворе)(п. 2.5.1).Рисунок 24 – Изотерма сорбции казеина на МХС Fe(III) при 19ºСПри малых концентрациях белка максимальное значение величины сорбциисоставляет 0.17 мкмоль/г, после которого значение сорбции остается практически71неизменным вплоть до концентрации белка в растворе 0.0025 мкмоль/мл, при которомзначение сорбции резко возрастает (таблица 13, рисунок 24).Полученную зависимость величины адсорбции от концентрации компонента вдиапазоне 0-0.0025 мкмоль/мл можно отнести к классу Ленгмюра; на начальномучастке изотермы (вогнут относительно оси концентрации), наблюдается резкоевозрастание величины адсорбции, что можно объяснить мономолекулярной сорбциейбелка на поверхности сорбента.
При дальнейшем увеличении концентрации белка врастворе до некоторого критического значения, происходит насыщение поверхности,при последующей адсорбции достигается второе плато. Второе плато на изотермеможет быть связано с изменением ориентации молекул адсорбируемого растворенноговещества или с образованием второго слоя за счет белок-белковых взаимодействий.На основании построенных изотерм сорбции можно сделать вывод, что МХСFe(III) может рассматриваться в качестве сорбента, так как при низких концентрацияханалита наблюдается практически полная сорбция и выход на плато насыщениянаступает при достаточно высоких концентрациях белка в исходном образце.3.4.2Сорбция белка на МОС Fe(III)Для исследования сорбции белков на поверхности МОС использовали тот жеподход, что и в случае МХС (п.
3.4.1). Методика эксперимента представлена в п. 2.5.1.Рисунок 25 – Изотерма сорбции казеина на МОС Fe(III) при 19ºС72На изотерме сорбции для образцов, инкубированных с МОС Fe(III) при 19ºС(таблица 14, рисунок 25), видно, что на начальном участке сорбция удовлетворительноможет быть описана уравнениями теории Ленгмюра. Адсорбция быстро достигаетнекоторой предельной величины при низкой концентрации, после чего увеличиваетсялишь незначительно (происходит насыщение, и наблюдается выход зависимости наплато).На основании полученных данных можно сделать вывод, что структуры наоснове оксида железа также могут быть использованы в качестве сорбентов, посколькуудовлетворяют всем необходимым условиям.3.4.3Термодинамические характеристики сорбции белкаДля расчета основных термодинамических функций процесса сорбции белкаказеина на МХС Fe(III) и МОС Fe(III) на изотермах сорбции, полученных ранее, быливыбраны четыре концентрации, при которых зависимость выходит на плато, чтоговорит об установлении равновесия.
Сорбцию проводили при добавлении к сорбентамвыбранных концентраций белка при трех различных температурах (19°С, 29°С, 39°С)по методике п. 2.5.2 (рисунки 26, 27, таблицы 13, 14). Расчет констант адсорбционногопроцесса и стандартных изменений энтальпии и энтропии процесса проводили по п.2.5.2, рисунки 1и 2 приложения, таблицы 1 и 2 приложения. Результаты представлены втаблице 15.Рисунок 26 – Изотермы сорбции казеина на МХС Fe(III) при 19ºС, 29ºС, 39ºС73Таблица 13 – Значения концентраций и величины адсорбции казеина до и послеадсорбции на МХС Fe(III) при различных температурахТемпература, ºС Cисх, мкг/мл Cв растворе, мкмоль/мл Г, мкмоль/г000200.080.0002400.00060.15500.00100.16600.00150.1619700.00200.16800.180.0025900.00250.221000.00270.261200.00330.30400.00030.17500.00080.1829600.00130.18700.00180.18400.00020.18500.00060.1939600.00110.20700.00170.19Таблица 14 – Значения концентраций и величины адсорбции казеина до и послеадсорбции на МОС Fe(III) при различных температурахТемпература, ºС Cисх, мкг/мл Cв растворе, мкмоль/мл Г, мкмоль/г00.00000.00200.00030.02400.00070.04500.00100.04600.00140.0519700.00180.05800.00220.06900.00270.061000.00310.06400.00100.05500.00140.0629600.00190.06700.00240.07400.00080.06500.00120.0739600.00170.07700.00220.0774Рисунок 27 – Изотермы сорбции казеина на МОС Fe(III) при 19ºС, 29ºС, 39ºСТаблица 15 – Значения величин К, ΔH0 и ΔS0 при проведении сорбции казеина на МХСFe(III) и МОС Fe(III) при 19ºС, 29ºС, 39ºССорбентМХС Fe(III)МОС Fe(III)Т, ºСК1929391929391160753608255740190822262911среднее ΔH0,кДж/мольсреднее ΔS0,Дж/моль·К-117 ± 590 ± 12-16 ± 464 ± 2Усредненные (n=3) значения стандартных изменений энтальпии ΔH0 и энтропииΔS0 в ходе сорбции подтвердили возможность протекания этого процесса.
Более того,как предел насыщения сорбентов (исходя из изотерм сорбции), так и значениятермодинамических параметров сорбции указывают на различную чувствительностьсорбентов по отношению к казеину: МХС Fe(III) имеет большую емкость в отношенииказеина по сравнению с МОС Fe(III).3.4.4Определение сорбционной емкости МХС Fe(III)Важнейшей характеристикой сорбента является его сорбционная емкость,поскольку именно она определяет значимость сорбента для практического применения.75Поэтому в качестве модельного объекта был выбран фосфорилированный пептид саминокислотной последовательностью SSNGHV(pY)EKLSSI и молекулярной массой1499 Да.
В качестве сорбента сравнения был выбран коммерческий гель PHOS-SelectIron Affinity Gel (Sigma Aldrich), содержащий железо(III), с заявленной емкостью до0.3 мкмоль/г сорбента.Стоит отметить, что одним из основных аналитических инструментовбиоорганического анализа является сочетание методов хроматографии и массспектрометрии (ВЭЖХ-МС с ионизацией при атмосферном давлении). Поэтомуметодомколичественноговысокоэффективнаяопределенияжидкостнаяпептидахроматографиявспроскокебылаультрафиолетовымвыбранаимасс-спектрометрическим детектированием. УФ-детектирование позволяет достаточноточно проводить количественный анализ, в то время как идентификация проводится поданным с масс-спектрометрического детектора.После масс-спектрометрической идентификации пептида SSNGHV(pY)EKLSSI,для количественного анализа образцов до и после сорбции пептида на сорбентахиспользовали метод ВЭЖХ с УФ детектированием (рисунок 28).АБРисунок 28 – А: хроматограмма стандартного раствора SSNGHV(pY)EKLSSI вконцентрации 1 мг/мл; Б: хроматограмма проскока после металл-аффиннойхроматографии на МХС Fe(III)Пептид был взят с заведомым избытком (30 мкг на 20 дм2 МХС Fe(III)), чтобыдобиться насыщения сорбента (п.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
