Чтобы ответить на этот вопрос, нам необходимо знать некоторые основы химии и изучить, как рН влияет на процессы набухания белков.
Когда мы говорим о набухании белка, мы обычно имеем в виду свойство белка увеличиваться в размере при погружении в воду или водные растворы. Одна из причин этого - притяжение между частичками воды и частичками белка.
Важно отметить, что белки состоят из аминокислотных остатков, которые могут иметь кислотные или основные группы. Именно эти функциональные группы соответствуют кислотным или основным свойствам белка.
pH (рН) является мерой кислотности или щелочности раствора. Он принимает значения от 0 до 14, где 0 - наиболее кислотный, 14 - наиболее щелочной, а 7 - нейтральный. Чем ниже значение рН, тем кислотнее раствор.
Теперь мы можем перейти к нашему вопросу. Мы имеем 3 белка с ИЭТ (индекс эквивалента титулации) 3,8; 4,6; и 5,1 и буферный раствор с рН 4,7.
При погружении белка в буферный раствор его поверхность взаимодействует со свободными ионами раствора. Если раствор окажется кислотным, основания в растворе будут отнимать протоны у поверхности белка и тем самым изменять его размер. Если раствор будет более щелочным, активные группы белка будут отдавать свои лишние протоны раствору и в результате белок сожмется.
Теперь более подробно о нашем примере:
У нас есть буферный раствор с рН 4,7, что означает, что это слегка кислотный раствор. Так как раствор кислотный, он будет предлагать основаниям отнять протоны у поверхности белка. Белки с ИЭТ, близким к рН буфера в большей степени изменят свой размер.
Теперь нужно сопоставить ИЭТ каждого белка с рН буферного раствора и понять, какой белок будет сильнее набухать и какой - меньше всего.
- Белок с ИЭТ 3,8 значит, что он имеет больше оснований или групп, которые примут протоны, чем кислотных групп, которые отдадут протоны. В кислотном растворе с рН 4,7, меньше протонов доступно для принятия, поэтому этот белок слабее набухнет.
- Белок с ИЭТ 5,1 значит, что он имеет больше кислотных групп, которые отдают протоны, чем оснований, которые принимают протоны. В кислотном растворе с рН 4,7, больше протонов доступно для принятия, поэтому этот белок сильнее набухнет.
- Белок с ИЭТ 4,6 находится между двумя белками по ИЭТ. Такая молекула будет менее затронута в кислотном растворе, потому что протонов будет достаточно для принятия и отдачи.
Итак, ответ на вопрос: в буферном растворе с рН 4,7, белок с ИЭТ 5,1 будет сильнее набухать, белок с ИЭТ 3,8 будет меньше всего набухать, а белок с ИЭТ 4,6 будет менее затронут изменениями размера.
Для того чтобы решить эту задачу, нам нужно знать определение осмотического давления и изотонического коэффициента.
Осмотическое давление - это давление, создаваемое фазой раствора, которая содержит меньшую концентрацию растворенных веществ, на фазу с более высокой концентрацией. Осмотическое давление зависит от концентрации раствора и температуры.
Изотонический коэффициент - это отношение осмотического давления раствора к осмотическому давлению чистого растворителя при той же концентрации. Изотонический коэффициент бромида калия в данном растворе позволяет нам определить, насколько бромид калия является "сильным" или "слабым" раствором в данной концентрации и при данной температуре.
Итак, по условию задачи, у нас есть раствор бромида калия с концентрацией 0,2 моль/л при 37 градусах Цельсия и известно, что его осмотическое давление равно 917 кПа. Нам нужно найти изотонический коэффициент этого раствора.
Для начала нам нужно определить осмотическое давление чистого растворителя при той же концентрации и температуре. В нашем случае растворителем является вода. Осмотическое давление чистой воды при 37 градусах Цельсия составляет около 174 кПа.
Теперь мы можем найти изотонический коэффициент, используя формулу:
Изотонический коэффициент = Осмотическое давление раствора / Осмотическое давление чистого растворителя
Изотонический коэффициент = 917 кПа / 174 кПа
Итак, изотонический коэффициент бромида калия в данном растворе равен приблизительно 5,27.
