Įvadas
Tirpalų elektrinis laidumas yra esminė savybė, apibūdinanti gebėjimą praleisti elektros srovę. Šis laidumas tiesiogiai susijęs su tirpale esančių jonų koncentracija: kuo daugiau jonų, tuo didesnis laidumas. Straipsnyje nagrinėjama tirpalų elektrinio laidumo priklausomybė nuo koncentracijos, atskleidžiant pagrindinius principus ir tyrimo metodus.
Chemijos mokymosi tikslai
Chemijos mokymosi tikslai yra pažinti ir suprasti svarbiausius cheminius reiškinius bei dėsningumus, susiformuoti moksliškai pagrįstą pasaulėvaizdį, įgyti mokslinio mąstymo ir tyrimo gebėjimų, kompetentingai taikyti chemijos žinias ir gebėjimus, siejant jas su kitų sričių žiniomis ir gebėjimais. Programa apima svarbiausias temas, kuriose mokiniai gali pagilinti žinias, kokius gebėjimus išsiugdyti. Neatsiejama chemijos mokymosi dalis yra eksperimentiniai darbai. Chemijoje ypač svarbu eksperimentas, todėl šiuolaikiniai medžiagų tyrimo metodai (chromatografija, spektroskopija ir kt.), kokybiniai ir kiekybiniai eksperimentai, cheminių reakcijų tyrimo metodai, yra integrali chemijos programos dalis.
Konduktometrija: Pagrindinis tyrimo metodas
Konduktometrija - tai elektrocheminis metodas, naudojamas elektrolitų tirpalų tyrimams ir kiekybinei analizei. Metodo esmė - tirpalų elektrinio laidžio matavimas. Terminas kilęs iš anglų kalbos žodžių "conduct(ivity)" (laidumas) ir graikų kalbos žodžio "metreō" (matuoju). Konduktometrija leidžia nustatyti medžiagų koncentraciją tirpaluose, remiantis jų gebėjimu praleisti elektros srovę.
Yra du pagrindiniai konduktometrijos tipai:
- Kontaktinė konduktometrija: Elektrodai tiesiogiai įmerkti į elektrolito tirpalą.
- Nekontaktinė konduktometrija: Elektrodai nėra tiesiogiai įmerkti į tirpalą.
Pagal matavimo būdą konduktometrija skirstoma į:
Taip pat skaitykite: Tirpalų laidumo priklausomybė
- Tiesioginė konduktometrija: Medžiagos koncentracija nustatoma tiesiogiai išmatavus tirpalo elektrinį laidį. Šis metodas tinkamas, kai tirpalo elektrinis laidis tiesiogiai priklauso nuo medžiagos koncentracijos, o pašalinių medžiagų koncentracija nekinta.
- Konduktometrinis titravimas: Matuojama titruojamo tirpalo elektrinio laidžio priklausomybė nuo titranto tūrio. Titruojant tirpalą, elektrinis laidis pasikeičia po kiekvienos titranto porcijos dėl pakitusio jonų tankio.
Veiksniai, įtakojantys tirpalų elektrinį laidumą
Tirpalų elektrinis laidumas priklauso nuo kelių pagrindinių veiksnių:
- Jonų koncentracija: Kuo didesnė jonų koncentracija, tuo didesnis elektrinis laidumas.
- Jonų krūvis: Didesnio krūvio jonai geriau praleidžia elektros srovę.
- Jonų judrumas: Judresni jonai labiau prisideda prie elektrinio laidumo.
- Temperatūra: Aukštesnė temperatūra didina jonų judrumą ir elektrinį laidumą.
- Tirpiklio savybės: Tirpiklio klampumas ir dielektrinė konstanta veikia jonų judrumą ir elektrinį laidumą.
Vitstono tiltelis ir jo panaudojimas
Šaltinyje minima Vitstono tiltelio schema, kuri gali būti naudojama elektrinio laidumo matavimams. Vitstono tiltelis yra elektrinė grandinė, naudojama tiksliam varžos matavimui. Tiltelį sudaro keturios varžos, sujungtos į rombo formą. Įstrižainėje tarp dviejų viršūnių įjungiamas maitinimo šaltinis, o į kitą įstrižainę - indikatorius (galvanometras arba voltmetras).
Kai tiltelis subalansuotas (indikatorius rodo nulį), varžų santykis yra toks:
R1/R2 = R3/R4
Ši lygtis leidžia apskaičiuoti nežinomą varžą, jei žinomos kitos trys varžos.
Taip pat skaitykite: Varžos priklausomybė nuo temperatūros puslaidininkiuose
Šaltinyje aprašytame eksperimente termostatas šildo puslaidininkinę varžą. Voltmetro parodymai kyla, nes didėjant temperatūrai keičiasi puslaidininkio varža. Kadangi varža R1 ir šalia esanti varža yra lygios, voltmetras rodys nulį (Ig=0), kai Rx (puslaidininkio varža) bus lygi R.
Konduktometrinio titravimo pritaikymas
Konduktometrinis titravimas yra naudingas metodas, kai reakcijos metu susidaro arba sunaudojami jonai. Titravimo kreivė (elektrinio laidumo priklausomybė nuo titranto tūrio) leidžia nustatyti ekvivalentiškumo tašką.
Cheminė analizė ir jos metodai
Analizinė chemija nagrinėja medžiagų cheminės sudėties tyrimo metodus ir jų tobulinimo galimybes. Šio mokslo pagrindas yra bendrosios chemijos dėsniai. Analizinės chemijos objektas - įvairios cheminių medžiagų ir jų mišinių identifikavimas, jų cheminių ir fizikinių savybių narinėjimas. Cheminės medžiagos analizė gali būti kiekybinė ir kokybinė. Kokybinės analizės metu nagrinėjama tiriamojo junginio sudėtinės dalys ir komponentai - jonai ar elementai ir kita. Kiekybinės analizės metu nustatoma kokiais kiekiais (koncentracija, masė) tiriamąją medžiagą sudaro atskiri elementai arba jonai. Analizuojant įvairias nežinomas chemines medžiagas arba jų mišinius, visuomet pirmiausia atliekama kokybinė analizė, nuo kurios rezultatų priklauso metodo pasirinkimas kiekybiniams nustatymams.
Medžiagų sudėčiai nustatyti naudojami cheminiai, fizikiniai ir cheminiai - fizikiniai metodai. Pagal proceso pobūdį ir nustatomą medžiagos parametrą metodai skirstomi į: cheminius, elektrocheminius, spektrinius, radiocheminius ir radiometrinius. Plačiau apie tai galima susipažinti specialioje literatūroje, pvz.: D.Mickevičius Cheminė analizė, I ir II dalys.
Cheminiai metodai
Cheminiai metodai pagrįsti įvairiomis reakcijomis, kurias atliekant galima nustatyti tiriamojoje medžiagoje esančius elementus ar jonus bei jų savybes,- t.y. šie metodai pagrįsti atomų, molekulių, jonų tarpusavio chemine sąveika. Atsižvelgiant į reakcijai paimtos medžiagos kiekį ir atlikimo techniką, kokybinės analizės metodai skirstomi į makro-, pusiau-mikro, mikro ir ultramikro metodus. Seniausias yra makro metodas. Pilnai analizei imamas 1 gramas kietos medžiagos, keli ar keliolika mililitrų tirpalo, atskiros reakcijos atliekamos naudojant vidutinio dydžio mėgintuvėlius, imant po kelis mililitrus tirpalo. Pilnai mikro analizei imama apie 50 miligramų medžiagos arba 20-30 lašų tirpalo.
Taip pat skaitykite: Elektrinės varžos vadovas
Priklausomai kokios agregatinės būsenos yra tiriamoji medžiaga naudojama analizei - ar tirpalas, ar kieta - yra du pagrindiniai mikroanalizės metodai: lašų ir mikro kristaloskopinis. Cheminės analizės metodai pagal vykstančios reakcijos pobūdį skirstomi į tris pagrindines grupes: gravimetrija, titrimetrija, dujų analizė.
- Gravimetrinė arba svorio analizė - nustatymo metodas, grindžiamos reakcijos produkto masės matavimu. Reakcijos produktas gali būti išskirtas įvairias būdais: pridėjus tam tikro reagento (nusodinimo gravimetrija), elektrolitiškai nusodinant metalus ar jų netirpius junginius ant elektrodų, naudojant išorinį nuolatinės srovės šaltinį (elektrogravimetrija) arba tokio šaltinio nenaudojant (kontaktinis nusodinimas), bandinio masės pokytis laike tolygiai keliant temperatūrą (termogravimetrija) ir daug kitų.
- Titrimetrija arba tūrio analizė - nustatymo metodas, pagrįstas titravimui sunaudoto cheminio reagento tūrio, masės arba kitų faktorių matavimu. Skiriamos kelios rūšys: tiesioginis titravimas (naudojamas laboratoriniu darbų metu), netiesioginis, atvirkštinis, nepertraukiamas (titruojami vienu metu keli komponentai, jų neatskyrus vienus nuo kitų) ir daugelis kitų besiskiriančių savo atlikimo metodika ir tikslais. Pagal titravimo pabaigos nustatymo būdą yra vizualiojo (pvz.: pagal indikatoriaus spalvą) ir prietaisinio titravimo metodai. Pagal matuojamo rodiklio, savybes ir naudojamus prietaisus prietaisiniai metodai skirstomi į: optinius, elektrocheminius ir kitus metodus,- jų yra labai daug dėl cheminių junginių ir jų savybių gausos. Titrimetrinės analizės metodai skirstomi pagal vykstančių titravimo metu reakcijų tipą. Titravimo metu keičiasi analizuojamos medžiagos cheminė sudėtis, standartinio tirpalo ir reakcijos produktų pusiausvyros koncentracijos. Šių koncentracijų pokyčių grafinis vaizdavimas vadinamas titravimo kreivėmis, jų forma priklauso nuo analizuojamo ir standartinio tirpalo tarpusavio sąveikos charakterio ir pačių medžiagų cheminių charakteristikų.
- Dujų analizė
Standartiniai ir titruoti tirpalai
Titravimui naudojami tirpalai priklausomai nuo jų paruošimo būdo ir tirpinamo junginio cheminės prigimties yra standartiniai ir titruoti. Standartiniai tirpalai ruošiami tik iš tokių medžiagų, kurios tam tikromis sąlygomis turi tiksliai žinomą, pastovią sudėtį, pvz.: natrio karbonatas ir hidrokarbonatas, natrio oksalatas ir kitos. Tokių medžiagų tirpalų tikslios koncentracijos apskaičiuojamos remiantis pasvertu analitinėmis svarstyklėmis jų kiekiu ir pagaminto tirpalo tūriu. Standartiniai tirpalai gaminami tiksliuose matavimo induose, pvz.: matavimo kolbutėse. Ruošiant titruotus tirpalus, pradžioje tirpalas nepagaminamas tiksliai - dėl nepastovios junginio sudėties, dėl svėrimo paklaidų, dėl kitų techninių priežasčių. Tada koncentracija yra apskaičiuojama iš titravimo rezultatų. Titruojama tik standartiniu tirpalu, ir nustatoma tiksli koncentracija. Taip ruošiami druskos rūgšties, sieros rūgšties, natrio šarmo, kalio permanganato tirpalai. Šių medžiagų sudėtis yra nepastovi, nes jos sugeria drėgmę, įvairius junginius iš oro ir sudėtis keičiasi. Nustatytos ir apskaičiuotos tikslios koncentracijos tirpalas naudojamas eksperimentams, vėliau koncentracija vėl keičiasi dėl minėtų aukščiau priežasčių.
Duomenų apskaičiavimas tūrio analizėje
Tos pačios molinės ekvivalentų koncentracijos tirpalai reaguoja tarp savęs vienodais tūriais. Todėl, tūrio V1 nutitravimui sunaudojamas standartinio tirpalo tūris V2. V1*Cn1 = V2*Cn2. Titruojant tą patį medžiagos kiekį, suvartoto tirpalo tūrio ir ekvivalentų molinės koncentracijos sandauga yra pastovus dydis. Šiuo principu remiasi visi tūrio analizės metodai. Atlikimo technika ir rūgštinio - bazinio titravimo kreivės - Bendrosios chemijos laboratoriniai darbai, I dalis.
Analizinės reakcijos ir reagentai
Cheminiai analizės metodai pagrįsti chemine medžiagų sąveika: tiriamoji medžiaga paverčiama junginiu, pasižyminčiu lengvai pastebimomis savybėmis. Toks tikslingas medžiagų pervedimas į kitus junginius su žinomomis būdingomis savybėmis, naudojant specialius reagentus, vadinama analizine reakcija. Analizinės reakcijos esti įvairaus jautrumo. Reakcijos jautrumą apibūdina randamas medžiagos minimumas ir ribinis praskiedimas. Randamos medžiagos minimumu laikomas mažiausias medžiagos kiekis, esantis viename mililitre tirpalo, kuris gali būti patiktas tam tikra reakcija. Tas minimumas matuojamas mikrogramais.
Kai reagentas rodo būdingą reakciją su vienu jonu ir leidžia jį atpažinti kitų jonų mišinyje, jis vadinamas specifiniu tam jonui reagentu, o ta reakcija - specifine. Pavyzdžiui: amoniakas atpažįstamas iš būdingo kvapo, ir šiai reakcijai netrukdo kiti jonai. Reagentai, sudarantys būdingus reakcijos produktus su nedideliu jonų skaičiumi, vadinami selektyviaisiais arba atrankiniais. Selektyvioji reakcija duoda panašų efektą su tam tikra jonų grupe: pvz.: Ag+ panašiai reaguoja su chlorido, bromido, tiocianato ir cianido anijonais. Kadangi dauguma katijonų neturi specifinių reagentų ir trukdo vienas kito atpažinimui, todėl analizuojant sudėtingus mišinius juos sudarantys jonai suskirstomi į analizines grupes bei pogrupius. Katijonų grupavimui į analizines grupes naudojamos selektyviosios reakcijos. Kokybinėje analizėje ypač vertinamos tos selektyviosios reakcijos, kurių metu nuosėdų pavidalu išsiskiria tam tikros jonų grupės. Grupinių reagentų panaudojimas palengvina ir pagreitina analizę. Katijonų suskirstymas į grupes ir atskirų grupių analizė atliekama įvairiai. Dabartiniu metu yra rūgščių - šarmų ir sulfidinis metodai. Laboratorinių metu naudojamas metodas yra rūgščių - šarmų metodas.
Jonų atskyrimas
Dažnai vieni jonai trukdo kitų identifikavimui, todėl yra atskiriami vieni nuo kitų. Šioje sisteminėje analizėje naudojamos nusodinimo reakcijos ir nuosėdos atskiriamos nuo tirpalo. Norimus atskirti jonus paveikiame tam parinktu specifiniu arba grupiniu reagentu, ir susidariusį netirpų junginį nuosėdų pavidalu atskiriame. Tam naudojami kūginiai mėgintuvėliai, nes geriausiai tinka skyrimą atliekant centrifugavimo būdu.
Geriausiai nuosėdos atsiskiria nuo likusios tirpalo dalies, jei jos susidaro stambios - geriau matomos, turi mažesnį paviršių ir mažiau adsorbuoja pašalines medžiagas. Stambesnės nuosėdos gaunamos, kai jos susidaro pamažu, todėl nusodinantis reagentas lašinamas pamažu, mėgintuvėlį nuolat ramiai supurtant. Kai kurių junginių nuosėdos susidaro lengviau ir stambesnės šiltuose tirpaluose - prieš nusodinant, mėgintuvėlis lengvai pašildomas vandens vonioje. Nusodinimo reakcijų svarbiausias tikslas, kad tiriamajame mišinyje neliktų nusodinamojo jono, ir pilnai jį atskyrus jis nebetrukdytų likusios tirpalo analizei.
Nuosėdos yra tiriamos, jei reikia patvirtinti jono buvimą. Reikia vengti didelio nusodinančio reagento pertekliaus, nes kai kurie susidarę netirpūs junginiai tame pertekliuje ištirpsta, pvz.: žiūrėti prie švino jonų nustatymo. Nuosėdos nuo tirpalo atskiriamos dažniausiai centrifugavimo būdu. Centrifuguojant nuosėdos nusėda į mėgintuvėlio dugną dėl išcentrinės jėgos poveikio. Tirpalo dalyje nupiltoje nuo nuosėdų - centrifugate - - neturi būti atskirto jono. Todėl specifinėmis reakcijomis dar patikrinamas jo buvimas. Jei jos neigiamos, tai jonas atkirtas gerai ir nebetrukdys tolimesnei tiriamo tirpalo analizei. Makroanalizėje nuosėdos atskiriamos filtruojant, pusiaumikro analizėje centrifuguojant. Kartais nuosėdos susidaro stambios, dėl savo sunkumo lengvai nusėda į dugną, tada tirpalas gali būti tiesiog nupilamas. Šis atskyrimas vadinamas dekantavimas.
Centrifuguojant mėgintuvėliai sustatomi į centrifugos stovelius taip, kad būtų svorio pusiausvyra tarp priešpriešiais stovinčių mėgintuvėlių. Jei panašaus tūrio ir svorio mėgintuvėlių nėra, antras mėgintuvėlis imamas tiesiog su vandeniu. Jei nuosėdos turi būti toliau tiriamos, jos praplaunamos distiliuotu vandeniu ir dar kartą centrifuguojamos, nes nuosėdose būna likę pašalinių jonų ir nusodinančio reagento. Dėl pastarųjų poveikio šis plovimas yra labai svarbus. Dėl pašalinių jonų įtakos, analizė neduoda aiškių rezultatų, todėl dažniausiai tenka viską kartoti nuo pat pradžių.
Lašų reakcijos
Reakcijos atliekamos mėgintuvėliuose, tik skiriasi imamų tirpalų kiekiai. Taupant laiką ir medžiagas, stengiamasi naudoti mažus kiekius. Lašų reakcijos atliekamos ant filtravimo popieriaus, lašinant mažais tiriamojo tirpalo ir reagento lašeliais. Lašinama kapiliaru arba pipete, kuriuose skysčio turi būti tiek, kad lašai nekabotų ir nelašėtų ant popieriaus, o tiesiog įsigertų iš priglausto kapiliaro. Kapiliaras laikomas tiek, kad atsirastų 2-4 mm dėmė. Ant jos taip pat lašinamas reagentas. Dažnai tiriamo tirpalo ir reagento dėmės padaromos šalia, joms besiplečiant popieriuje, jos susiliečia ir pamatomas reakcijos rezultatas. Lašinimo, kaip ir reagentų pylimo į mėgintuvėlius eiliškumas turi reikšmę dėmių ir spalvų ryškumui. Lašų analizei tiriamieji tirpalai yra sukoncentruojami, o reagentai gaminami didesnių koncentracijų.
Katijonų atpažinimas
Rūgščių - šarmų analizės metodas pranašesnis už retai šiuo metu naudojamą sulfidinį, nes nuodingas sieros vandenilis pakeičiamas pigesniais ir mažiau nuodingais reagentais - šarmais ir rūgštimis. Tiriamajame tirpale esantys katijonai atpažįstami (identifikuojami) naudojant sisteminę analizę. Tirpalas grupiniais ir specifiniais reagentais veikiamas tam tikra seka. Atskirose tyrimo stadijose dalis katijonų reaguoja ir sudaro mažai tirpius junginius, kurie atskiriami nuo likusių tirpale katijonų. Taip visi tirpale esantys katijonai, naudojant grupinius reagentus, sugrupuojami į mažesnes analizines grupes. Taikant šį metodą, nuosekliai suskirstyti katijonus į analizines grupes, galima tik griežtai laikantis nurodytos tyrimo eigos. Atliekant sisteminę analizę rūgščių - šarmų metodu, pirmiausia druskos rūgštimi atskiriami katijonai, kurių chloridai mažai tirpūs vandenyje - šie katijonai sudaro II analizinę grupę. Vėliau sieros rūgštimi atskiriami katijonai, sudarantys mažai tirpius sulfatus,- tai III analizinė grupė. Po to, atskyrus tirpalo dalį, joje ieškomi I analizinės grupės katijonai, prieš tai paveikus natrio karbonato tirpalu, kad atsiskirtų IV, V, VI grupių katijonai.
Pirmos grupės katijonai
Pirmos grupės katijonų druskos: chloridai, sulfatai, karbonatai ir kitos,- bei hidroksidai tirpūs vandenyje. Grupinio reagento, kuris nusodintų visus pirmos grupės katijonus nėra. Pirmos grupės katijonų daugelis junginių yra balti, jų druskų tirpalai bespalviai. Kitų grupių katijonai trukdo rasti pirmos grupės katijonus, todėl jie ieškomi sisteminės analizės metu tik atskyrus kitų grupių katijonus. Svarbią reikšmę turi pirmos grupės katijonų karbonatų ir hidroksidų tirpumas vandenyje.
Liepsnos nudažymo reakcija
Natrio druskos nudažo bespalvę dujų degiklio liepsną ryškia ilgai nepranykstančia geltona spalva. Liepsnos nudažymo reakcija atliekama, kaitinant bespalvėje liepsnoje tiriamąją medžiagą, paimtą platinine arba chromo - nikelio viela. Prieš atliekant reakciją, viela paneriama į koncentruotą HCl ir kaitinama bespalvėje liepsnoje. Jei viela dar dažo liepsną, ji pakartotinai merkiama į druskos rūgštį ir kaitinama, kol nustoja dažyti. Po to vielos galas panardinamas į tiriamąjį sukoncentruotą tirpalą arba sudrėkinta druskos rūgštyje viela analizei paimama sausos druskos.
Į mėgintuvėlį įlašinami 3 lašai neutralaus ar silpnai šarminio natrio druskos tirpalo ir 3 lašai šio reagento.
Kalio junginiai nudažo bespalvę dujų degiklio liepsną violetine spalva. Atliekant liepsnos nudažymo reakciją, būtina tiriamąjį tirpalą labai sukoncentruoti arba sausai išgarinti. Esant kartu ličio ar natrio druskoms į liepsnos spalvą reikia žiūrėti pro mėlynai žalią indigo prizmę arba dvigubą kobalto stiklo sluoksnį. Mėlynas kobalto ir indigo tirpalas sulaiko geltonus ir praleidžia violetinius spinduolius. Reakcija labai jautri, ribinis praskiedimas C=1:106.
Ši reakcija vyksta neutraliuose arba silpnai acto rūgštimi parūgštintuose tirpaluose (pH=3). Ji nevyksta stipriai rūgščiame tirpale, nes stiprios rūgštys ardo šį reagentą. Šarminiame tirpale išsiskiria baltos kobalto hidroksido nuosėdos.
Baltyminės medžiagos
Stambiamolekuliniai junginiai, sudaryti iš aminorūgščių likučių, vadinami baltyminėmis medžiagomis - baltymais. Nėra nė vieno gyvo organizmo, augalo ar gyvūno, kuriame baltymai neatliktų gyvybiškai svarbių funkcijų. Baltymų išorinė išvaizda, jų fizinė būklė gali būti labai įvairi, kaip ir pačios funkcijos, kurias jie atlieka organizme. Kiaušinio, raumenų, skeleto ir sąnarių, odos, plaukų, ragų, kanopų baltymai - visa tai skirtingos baltymų rūšys. Kraujuje yra ištirpusi grupė baltymų, iš jų ir baltymas hemoglobinas, pernešantis deguonį. Piene yra baltymo kazeino ir didelė grupė kitų baltymų. Augaluose baltymai, taip sakant, neatlieka “struktūrinių funkcijų”; augalinės ląstelės skeletą sudaro polisacharidas celiuliozė. Kai kurie baltymai atlieka apsaugines funkcijas. Labai svarbi baltymų funkcija siejama su medžiagų apykaitos, arba metabolizmo, reiškiniais. Atlikdami įvairias funkcijas organizme, baltymai kinta. Nuolatinis jų molekulių skilimas ir atsinaujinimas sudaro gyvybinių procesų esmę. Visus tokius kitimus katalizuoja vėl baltymai, vadinamieji fermentai arba enzimai. Be fermentų, organizmo gyvybines funkcijas reguliuoja vidaus sekrecijos liaukų produktai - hormonai.
Baltymų molekulinė masė svyruoja nuo kelių tūkstančių iki kelių milijonų, t.y. aminorūgščių likučių baltymų molekulėje esti nuo kelių dešimčių iki šimtų tūkstančių. Jau vien šios molekulinės masės rodo baltymų įvairovę. Nuo aminorūgščių sudėties ir jų jungčių tvarkos baltymo molekulėje priklauso pirminė baltymo struktūra.
Natūralioje būklėje esančių baltymų savybės priklauso ne tik nuo pirminės struktūros - labai svarbią reikšmę turi baltymų molekulių erdvinė forma. Polipeptidinė grandinė gali būti įvairiausios konformacijos, pavyzdžiui, α - spiralės forma. Veikiami šilumos, cheminių reagentų, baltymai praranda savo natūralias savybes net jeigu ir nevyksta jokie cheminiai pakitimai. Toks procesas vadinamas denatūracija.
Sintetiniams ir daugeliui gamtinių polimerų būdingas polidispersiškumas. Jų molekulės būna įvairaus ilgio. Eksperimentiškai nustatomas polimerinės grandinės ilgis arba molekulinė masė yra vidutiniai dydžiai. Baltymai - visiška priešingybė. Visos to paties baltymo molekulės yra identiškos, turi tą patį polipeptidinės grandinės ilgį ir tą pačią cheminę struktūrą. Todėl vienas iš baltymų tyrimo uždavinių yra nustatyti polipeptidinėje grandinėje aminorūgščių seką, vadinamą pirmine baltymų struktūra. Pirmasis baltymas, kuriam tai buvo padaryta, - insulinas, polipeptidinės prigimties hormonas, sintetinamas kasos liaukoje ir reguliuojantis cukrų apykaitą. Insulino molekulė susideda iš dviejų polipeptidinių grandinių žymimų raidėmis A ir B, sujungtų dviem disulfidiniais tilteliais.
Susitarta užrašant polipeptido pirminę struktūrą pradėti nuo N - galo ir užbaigti C - galu. Kaip matome pateiktoje struktūroje, grandinėje A yra 21, o grandinėje B - 30 aminorūgščių. Insulino pirminės struktūros nustatymas buvo nepaprastai svarbus biochemijos raidos žingsnis. Pirmą kartą buvo neginčijamai įrodyta, kad visos to paties baltymo molekulės yra vienodos. Dar neužbaigus insulino tyrimo buvo pradėta šifruoti kelių kitų baltymų aminorūgščių sekas. 1960 - 1961 m. paskelbtos trijų baltymų pirminės struktūros. Visuose trijuose baltymuose rasta tik po vieną peptidinę grandinę. Jos ilgis stambiausiame (tabako mozaikos baltyme) - 158 aminorūgščių liekanos. 1963 m.
Pirminių struktūrų tyrimai svarbūs medicinai. Žinoma nemaža įgimtų ligų, kurių priežastis - vienos ar kelių aminorūgščių pakeitimas konkretaus baltymo peptidinėje grandinėje. Labai svarbų vaidmenį baltymų pirminės struktūros tyrimuose turėjo ir dabar turi N- galinių aminorūgščių liekanų identifikavimas. F. Sendžeris pasiūlė šiam tikslui N - galinių aminorūgščių cheminio žymėjimo metodą. Tai galima pailiustruoti heksapeptido pavyzdžiu. Šarminiame tirpale peptidas veikiamas 2,4-dinitrofluorbenzenu. Galinė aminogrupė, taip pat lizino liekanos aminogrupė sąveikauja su reagentu ir virsta 2,4-dinitrofenildariniais. Modifikuotas peptidas rūgštine hidrolize suardomas iki laisvųjų aminorūgščių. Ekstrahuojant hidrolizės mišinį organiniais tirpikliais, pvz., eteriu, išsiekstrahuoja tik pažymėtoji N - galinė aminorūgštis; visos kitos lieka vandens sluoksnyje.Taip įvyksta todėl, kad stipriai atitraukiant elektronus dinitrofenilo grupė labai sumažina amininio azoto bazingumą (pKa<<0). Net ir stipriai rūgščiame tirpale modifikuotoji N - galinė aminorūgštis yra neutralios jonizacinės formos, todėl tirpsta organiniuose tirpikliuose. Visų kitų aminorūgščių α - aminogrupės visiškai protonizuotos, kaip parodyta reakcijos schemoje, todėl jos organiniuose tirpikliuose netirpsta. Išekstrahuotą žymėtąją N - galinę aminorūgštį nesunku identifikuoti chromatografiniu ar kitu būdu. Dinitrofenilamino grupė suteikia žymėtajai aminorūgščiai geltoną spalvą. Vėliau buvo pasiūlyta ir kitokių reagentų N - galinei aminorūgščiai pažymėti. Populiariausias iš jų yra dabsilo chloridas.
N - ir C - galines aminorūgštis galima identifikuoti fermentiniais metodais. Yra fermentų, kurie atskelia po vieną aminorūgštį nuo peptidinės grandinės N - galo (aminopeptidazės) arba nuo C - galo (karboksipeptidazės). Didžiulės daugumos baltymų polipeptidinės grandinės kur kas ilgesnės negu 50 aminorūgščių liekanų. Tiriant pirminę struktūrą, tenka pirmiausia juos suskaidyti į stambius peptidus, kurių kiekvienas tiriamas atskirai. Yra cheminių ir fermentinių metodų peptidinei grandinei specifiškai (norimose vietose) nutraukti. baltymų hidrolizę ties lizino ir arginino karboksilinėmis grupėmis. Suskaidžius baltymą 2 - 3 būdais ir suradus aminorūgščių sekas gautuose peptiduose, paprastai pavyksta vienareikšmiškai nustatyti baltymo pirminę struktūrą. Buvo atrastas iš principo naujas baltymų pirminės struktūros tyrimo metodas, kuris papildo aukščiau aprašytus tiesioginius metodus. Yra žinoma, kad baltymų pirminė struktūra yra užkoduota gyvųjų organizmų genuose, nukleino rūgščių sudėtyje esančių purino ir pirimidino bazių sekose.
#
tags: #tirpalu #varzos #priklausomybe #nuo #reagentu