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1、1 1）水溶液是分散系统的一种）水溶液是分散系统的一种l分散系统分散系统定义：将一种或几种物质分散到另外一种物质中形成定义：将一种或几种物质分散到另外一种物质中形成的系统。的系统。被分被分散的物质成为分散相，接纳分散相的物质成为分散的物质成为分散相，接纳分散相的物质成为分散介质。散介质。l水溶液水溶液定义：以水为分散介质形成的分散系统。定义：以水为分散介质形成的分散系统。蛋白质水溶液是蛋白质分散在水溶液中形成的分散系蛋白质水溶液是蛋白质分散在水溶液中形成的分散系水溶液水溶液 分分类类低分子分散系低分子分散系胶体分散系胶体分散系粗分散系粗分散系真溶液高分子溶液胶体溶液混悬液分散相分散相粒径小于1
2、nm的分子或离子粒径介于1-100nm之间的大分子粒径粒径介于1-100nm之间的胶团粒径大于100nm的分子集合体截留特性截留特性能透过滤纸和半透膜能透过滤纸不能透过半透膜不能透过滤纸和半透膜稳定性稳定性高度稳定动力学稳定热力学不稳定不稳定相的特性相的特性单相均匀分散体系（均一相）多相不均匀分散体系（非均一相）2 2）蛋白质溶液属于胶体分散系）蛋白质溶液属于胶体分散系*蛋白质的相对分子质量在蛋白质的相对分子质量在6kD6kD一一1000 1000 kDkD之间，分子之间，分子粒粒径约径约1 1至至30nm30nm3 3）蛋白质溶液是动力学稳定性体系）蛋白质溶液是动力学稳定性体系l布朗运动布朗
3、运动是高分子溶液动力学稳定性是高分子溶液动力学稳定性的一个原因，由于布朗运动的存在，的一个原因，由于布朗运动的存在，高分子溶质从周围分子不断获得动能，高分子溶质从周围分子不断获得动能，从而抗衡重力作用不发生聚集沉淀，从而抗衡重力作用不发生聚集沉淀，使高分子溶液具有一定的稳定性。使高分子溶液具有一定的稳定性。l蛋白蛋白质溶液是动力学稳定体系，溶质沉降系数小，不容易质溶液是动力学稳定体系，溶质沉降系数小，不容易发生沉降。发生沉降。图图 布朗运动（图片来自网络）布朗运动（图片来自网络）4 4）蛋白质溶液是热力学不稳定体系）蛋白质溶液是热力学不稳定体系表面能：液体或固体表面粒子表面能：液体或固体表面粒
4、子能量比内部能量高，超出的这能量比内部能量高，超出的这部分能量即成为表面能。部分能量即成为表面能。同一体系，分散程度越大，比同一体系，分散程度越大，比表面积越大，表面能越大。表面积越大，表面能越大。l蛋白蛋白质溶液是热力学不稳定体系，其分散程度高，表质溶液是热力学不稳定体系，其分散程度高，表面积面积比较大比较大,表面能比较高表面能比较高,有自有自动动聚集聚集在在一起降低其表面能的一起降低其表面能的趋势趋势,因而容易聚沉沉淀。因而容易聚沉沉淀。1g1g水滴分散成直径水滴分散成直径2 nm2 nm的小水滴，的小水滴，总表面积是原来的总表面积是原来的625625万倍，增加万倍，增加的能量可以将这的能
5、量可以将这1 g1 g水的温度升高水的温度升高5050。l思思考：考：蛋白质溶液是如何克服热力学不稳定性因素，避免聚集蛋白质溶液是如何克服热力学不稳定性因素，避免聚集沉淀的呢？沉淀的呢？5 5）水化层是预防蛋白质聚集沉淀的因素之一）水化层是预防蛋白质聚集沉淀的因素之一图图 肌红蛋白的三维空间结构肌红蛋白的三维空间结构 疏水作用是蛋白质三级结构形成的主要驱动力，其结果使得蛋白表疏水作用是蛋白质三级结构形成的主要驱动力，其结果使得蛋白表面具有大量的亲水性基团，亲水性基团与水相互作用形成水化层（或水面具有大量的亲水性基团，亲水性基团与水相互作用形成水化层（或水化膜），具有一定的弹性，阻止胶体相互聚集
6、，增强蛋白质溶液稳定性。化膜），具有一定的弹性，阻止胶体相互聚集，增强蛋白质溶液稳定性。6 6）静电斥力预防蛋白质聚集沉淀的第二个屏障）静电斥力预防蛋白质聚集沉淀的第二个屏障图图 双电层的双电层的SternStern模型及其对应的电位模型及其对应的电位（图片来自网络）（图片来自网络）双电层在剪切面上的电位zeta是控制胶粒间排斥作用的电位。只有当Zeta电位足够大时，才能使蛋白质胶体处于稳定的状态。溶液中电解质浓度越高，Zeta电位的绝对值越小Zeta电荷的绝对值还与蛋白质有效电荷数量成正比，当溶液pH值等于等电点时，扩散层厚度为零，蛋白质胶体相互聚集沉淀下来。维系蛋白质溶液稳定性的因素维系蛋
7、白质溶液稳定性的因素l布朗运动克服重力场的影响布朗运动克服重力场的影响l溶剂化作用形成的水化膜溶剂化作用形成的水化膜l蛋白蛋白质溶液表面电荷形成的双电层质溶液表面电荷形成的双电层思思 考考哪些条件的破坏会导致蛋白质沉淀呢？哪些条件的破坏会导致蛋白质沉淀呢？根据上述原理，我们可以有哪些使蛋白质沉淀的根据上述原理，我们可以有哪些使蛋白质沉淀的方法呢？方法呢？参考书目u生物化学原理.杨荣武主编，北京:高等教育出版社出版，2012.u生物化学简明教程（第四版）.罗纪盛等主编，北京:高等教育出版社出版,2009.u生物化学（第三版）.王镜岩、朱圣庚等主编，北京:高等教育出版社.2002.u基础生物化学.陈惠主编，北京:中国农业出版社，2014.uNelson D L,lehninger Principles of Biochemistry.4th ed.New York:W.H.Freeman,2004.