Химия белка. Структура, свойства, методы исследования - Шендрик А.Н. 2022

Методы экспериментального исследования структуры белков
Методы определения молекулярной массы белков
Определение молекулярной массы методом седиментации - Диффузия и коэффициент диффузии

При смешении двух газов или жидкостей их молекулы стремятся распределиться по всему объему сосуда. Если разделить сосуд на две части непроницаемой перегородкой и одну половину сосуда заполнить одним веществом, а вторую другим, то после удаления перегородки молекулы обоих веществ начнут распространяться по всему сосуду. Процесс это носит названия диффузии. Направление диффузии всегда одно и то же: со стороны с большей концентрацией компонента в сторону с его меньшей концентрацией, т.е. вдоль градиента концентрации. В простейшем случае скорость линейной диффузии описывается первым законом Фика:

ds/dt = -Da(dc/dx)

Этот закон гласит, что количество растворенного вещества (ds), диффундирующего за время dt через площадку А, расположенную перпендикулярно направлению диффузии, пропорциональна градиенту концентрации (dc/dx) в этом направлении. Коэффициент пропорциональности - D, называется коэффициентом диффузии. Он определяется как количество вещества, диффундирующего через поверхность площадью [1 ед. длины] при градиенте концентрации равном единице. Поскольку диффузия протекает в направлении меньшей концентрации в уравнении закона Фика стоит знак минус.

Коэффициенты диффузии белков определяют в диффузионных кюветах, путем измерения скорости перемещения границы раздела белок-растворитель. Такая граница создается в диффузионной кювете посредством осторожного наслоения растворителя на раствор белка. За движением границы следят оптически. В случае очень больших белковых молекул имеется некоторая зависимость скорости диффузии от ММ. Однако эта зависимость выражена слабо. Так, например, ММ сывороточного альбумина в 2 раза больше ММ ß-лактоглобулина. В то же время различие в их коэффициентах диффузии составляет всего 16%. По этой причине непосредственное определение D, строго говоря, не позволяет определять ММ с достаточной точностью. Но знание его необходимо для определения ММ по скорости седиментации (см.выше).