ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ"

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ Μελέτη των αλληλεπιδράσεων της αλβουμίνης ορού βοοειδούς με κατιοντικούς πολυηλεκτρολύτες σε φυσιολογικές συνθήκες. Ασημακόπουλος Θεοφάνης Επιβλέπων καθηγητής : Γεώργιος Στάϊκος ΠΑΤΡΑ 2012

2 Περιεχόμενα ABSTRACT... 1 ΠΕΡΙΛΗΨΗ... 3 Μέρος Α... 5 Υδατοδιαλυτά πολυμερή, Πολυηλεκτρολύτες, Πρωτεΐνες, Διαπολυμερή σύμπλοκα, Τεχνικές πολυμερισμού και χαρακτηρισμού πολυμερών... 5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Υδατοδιαλυτά πολυμερή... 5 Εισαγωγή Συνθετικά υδατοδιαλύτα πολυμερή Το νερό ως διαλύτης... 9 Βιβλιογραφία ΚΕΦΑΛΑΙΟ Πολυηλεκτρολύτες- βιολογικά μακρομόρια Πολυηλεκτρολύτες Εισαγωγή Κατηγορίες πολυηλεκτρολυτών Φυσικοί πολυηλεκτρολύτες Συνθετικοί τεχνητοί πολυηλεκτρολύτες Πολυαμφολύτες Ιδιότητες πολυηλεκτρολυτών σε διάλυμα Διαμόρφωση πολυηλεκτρολυτών σε διάλυμα Βιολογικά μακρομόρια πρωτεΐνες Εισαγωγή Δομή πρωτεϊνών Πρωτοταγής δομή Δευτεροταγής δομή Τριτοταγής δομή Τεταρτοταγής δομή Ιδιότητες πρωτεϊνών Σφαιρικές πρωτεΐνες σε διάλυμα Αλβουμίνη ορού βοοειδούς (BSA) Βιβλιογραφία... 24

3 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Διαπολυμερή σύμπλοκα Εισαγωγή Διαπολυμερή σύμπλοκα Σύμπλοκα πολυηλεκτρολυτών με βιολογικά μακρομόρια Δεσμοί υδρογόνου Ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις Υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις Η ιοντική ισχύς Το μέγεθος και το μοριακό βάρος των σωματιδίων Η πυκνότητα φορτίου Η συγκέντρωση και αναλογία των συστατικών στο μίγμα Βιβλιογραφία ΚΕΦΑΛΑΙΟ Τεχνικές πολυμερισμού Εισαγωγή Βήματα πολυμερισμού μέσω ελευθέρων ριζών Ιδιότητες των χρησιμοποιουμένων πολυμερών Πολύ (Ν,Ν-διμεθυλακρυλαμίδιο), PDMAM Πολύ (Χλωριούχο 3μεθακρυλαμιδοπροπυλ-τριμεθυλαμμώνιο)PMAPTAC Πολύ (ακρυλικό) Νάτριο, NaPA Συμπολυμερή του Πολύ (Χλωριούχου 3μεθακρυλάμιδοπροπυλ-τριμεθυλαμμωνίoυ) Πολύ (Χλωριούχο 3μεθακρυλαμιδοπροπυλ-τριμεθυλαμμώνιο co- διμεθυλακρυλαμίδιο) P( MAPTAC-co-DMAM) Βιβλιογραφία ΚΕΦΑΛΑΙΟ Τεχνικές χαρακτηρισμού Τεχνικές χαρακτηρισμού πολυμερών Ιξωδομετρία Μετρήσεις του ιξώδους Θολομετρική τιτλοδότηση Σκέδαση του φωτός σε αραιά διαλύματα πολυμερών (Light scattering) Στατική σκέδαση του φωτός (SLS) Τεχνικές χαρακτηρισμού του συστήματος πρωτεΐνης/πολυηλεκτρολύτη Θολομετρία- Απορρόφηση Δυναμική σκέδαση φωτός (Dynamic Light Scattering)... 50

4 ζ-δυναμικό Βιβλιογραφία Μέρος Β ΚΕΦΑΛΑΙΟ Μελέτη των αλληλεπιδράσεων της αλβουμίνης ορού βοοειδούς με κατιοντικούς πολυηλεκτρολύτες σε φυσιολογικές συνθήκες Εισαγωγή Πειραματικό μέρος Υλικά Σύνθεση κατιονικών πολυηλεκτρολυτών Σύνθεση του ομοπολυμερούς πολυ (χλωριούχο 3-μεθακρυλαμιδοπροπυλτριμεθυλαμμωνιο) PMAPTAC Σύνθεση του συμπολυμερούς P( MAPTAC-co-DMAM) Παρασκευή Πολύ(ακρυλικού) Νατρίου (Sodium polyacrylate-napa) Βιβλιογραφία Κεφαλαιο Χαρακτηρισμός των πολυηλεκτρολυτών Μέθοδοι για τον χαρακτηρισμό των πολυμερών Ιξωδομετρία Θολομετρική τιτλοδότηση Στατική σκέδαση φωτός (Static Light Scattering-SLS) Μέθοδοι χαρακτηρισμού των συμπλόκων πρωτεΐνης/πολυηλεκτρολυτών Θολομετρία-Απορόφηση Δυναμική σκέδαση φωτός (Dynamic Light Scattering-DLS) ζ-δυναμικό Παρασκευή των διαλυμάτων Βιβλιογραφία ΚΕΦΑΛΑΙΟ Αποτελέσματα Συζήτηση Εισαγωγή Χαρακτηρισμός των πολυμερών Ιξωδομετρία εσωτερικό ιξώδες, [η] Εύρεση της σύσταση των συμπολυμερων με θολομετρική τιτλοδότηση Μέτρηση του κατά βάρος μοριακό βάρος Mw, με SLS Μελέτη των μιγμάτων BSA/πολυκατιόντος σε αραιά διαλύματα... 67

5 Μελέτη της συμπεριφοράς των μιγμάτων BSA/PMAPTAC2 σε αραιά διαλύματα σε τρείς διαφορετικές τιμές ph, 7.40, 8.00, Θολομετρία Απορρόφηση στο υπεριώδες Δυναμική σκέδαση φωτός (DLS) Μετρήσεις ζ-δυναμικού Επίδραση του μοριακού βάρους του κατιοντικού πολυηλεκτρολύτη στη συμπεριφορά των μιγμάτων BSA/PMAPTAC σε αραιά διαλύματα Θολομετρία Απορρόφηση Δυναμική σκέδαση φωτός - (DLS) ζ-δυναμικό Επίδραση της πυκνότητας φορτίου των κατιοντικών πολυηλεκτρολυτών στη συμπεριφορά των μιγμάτων BSA/κατιοντικού πολυηλεκτρολύτη σε αραιά διαλύματα Θολομετρία Απορρόφηση UV Δυναμική σκέδαση φωτός - (DLS) ζ-δυναμικό Βιβλιογραφία ΚΕΦΑΛΑΙΟ Συμπεράσματα... 84

6 ABSTRACT This study concerns the design of protein/polyelectrolyte mixtures for complexion at physiological conditions. The concept herein involves bovine serum albumin (BSA) complexes with a set of cationic homopolymers and copolymers of poly (MAPTAC)-co -poly (N, N-dimethylacrylamide), with different molecular weight and composition in poly (N, N-dimethylacrylamide) (PDMAM) groups. UV- VIS spectrometry, Light Scattering measurements and zeta-potential were involved in the characterization of the aggregates as a function of charge ratio r +/-, ph and ionic strength. The results revealed the formation of oppositely charged complexes, at ph higher than 4.9, the isoelectric point of BSA. Such particles were found dependent on the charge density of the protein surface which strongly influences the electrostatic interactions. As a result, for a PMAPTAC homopolymer the formation of insoluble complexes is favored for high ph values, where the surface charge density of the protein is maximum. Contrarily, enhancement of ionic strength conditions had led to suppression of long-range repulsion between polycation and protein negative domains due to electrostatic screening effects. The differences in the complexation were confirmed by comparing two PMAPTAC homopolymers with different molecular weights at constant ph. These aggregates showed differences in size and surface properties dictated by the charge density of the polyelectrolyte. Thus, larger particles were obtained from the polycation with higher molecular weight at ph 7.4. Interestingly, the rate of BSA consumption for polyelectrolyte formation was identical for all the occasions of ph leading to the conclusion that the consumption of BSA is independent of ph. Addition of neutral hydrophilic PDMAM extended the possible complexation mechanism. By comparing a set of copolymers bearing different content of hydrophilic DMAM groups, only soluble polyelectrolyte/ protein complexes were formed with hydrodynamic sizes < 50 nm. This behavior has been ascribed to the presence of the hydrophilic DMAM units that acts as a protective hydrated outer shell of the aggregates refraining further aggregation. Accordingly, the complexes formed from the copolymer with the different DMAM content have shown 1

7 stronger protein affinity for the copolymer with the lowest DMAM content. This illustrates the importance of hydrophilic groups which sterically hinder the access and/or exposure of ions to the surface of the complex. Thus the hydrophilic outer shell is either shorter or less dense, fact that allows rearrangement of the particles so that more charges are present on the surface of the aggregate that can further interact with the cationic polyelectrolyte. Thus, the system presented herein represents an in depth study of possible mechanisms of polyelectrolyte interactions with proteins. Furthermore, the formation of nano-scaled complexes stable in aqueous solution was achieved by tuning molecular parameters such as molecular weight, charge ratio and hydrophilic/hydrophobic balance. Additionally, the systems had presented responsiveness to environmental stimuli such as ph and ionic strength. Such particles can be used for drug delivery with good stability at physiological conditions which can lead to long circulation in the blood stream. Moreover, the ph sensitivity of these systems makes them excellent aspirants for cancer therapy where differences in tumor and normal cell ph is a concept for targeted drug delivery. 2

8 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η μελέτη αυτή αφορά το σχεδιασμό των μιγμάτων πρωτεΐνης/πολυηλεκτρολύτη και τις αλληλεπιδράσεις τους σε φυσιολογικές συνθήκες. Η παρακάτω έρευνα περιλαμβάνει σύμπλοκα αλβουμίνης ορού βοοειδούς (BSA) με ένα σύνολο κατιονικών ομοπολυμερών και συμπολυμερών πολύ (3-μεθακρυλαμιδο-προπυλοτριμεθυλαμμωνιο-χλωριδιο) -co- (Ν, Ν-διμεθυλακρυλαμίδιο), με διαφορετικό μοριακό βάρος και σύσταση σε ομάδες πολυ (Ν, Ν- διμεθυλακρυλαμιδίου) (PDMAM). Μετρήσεις UV-VIS φασματομετρίας, η σκέδαση φωτός και ζ-δυναμικό συμμετείχαν στο χαρακτηρισμό των συσσωματωμάτων ως μία συνάρτηση της αναλογίας φορτίου r +/-, του pη και της ιοντικής ισχύος. Τα αποτελέσματα έδειξαν το σχηματισμό αντίθετων φορτισμένων συμπλόκων, σε pη υψηλότερο από 4.9, το ισοηλεκτρικό σημείο της BSA. Τέτοια σωματίδια βρέθηκαν να εξαρτώνται από την πυκνότητα φορτίου της επιφάνειας της πρωτεΐνης η οποία επηρεάζει σημαντικά τις ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις. Ως αποτέλεσμα, για ένα ομοπολυμερές PMAPTAC ο σχηματισμός αδιάλυτων συμπλοκών ευνοείται για υψηλές τιμές pη, όπου η πυκνότητα επιφανειακού φορτίου της πρωτεΐνης είναι μέγιστη. Αντίθετα, αύξηση της ιοντικής ισχύος οδηγεί σε καταστολή των απώσεων μακράς εμβέλειας μεταξύ των αρνητικά φορτισμένων περιοχών του πολυηλεκτρολύτη και της πρωτεΐνης, εξαιτίας τοπικών ηλεκτροστατικών επιδράσεων. Οι διαφορές στο σχηματισμό συμπλόκου επιβεβαιώθηκαν με σύγκριση δύο PMAPTAC ομοπολυμερών με διαφορετικά μοριακά βάρη σε σταθερό pη. Αυτά τα συσσωματώματα έδειξαν διαφορές στο μέγεθος και τις επιφανειακές ιδιότητες οδηγούμενες από την πυκνότητα φορτίου του πολυηλεκτρολύτη. Έτσι, τα μεγαλύτερα σωματίδια ελήφθησαν από το πολυκατιόν με υψηλότερο μοριακό βάρος σε pη 7,40. Ακόμα, ο ρυθμός κατανάλωσης της BSA για το σχηματισμό συμπλόκου με τον πολυηλεκτρολύτη ήταν παρόμοιος για όλες τις περιπτώσεις διαφορετικού ph δίνοντας έτσι το γεγονός ότι η καταβύθιση της BSA είναι ανεξάρτητη του ph. Η προσθήκη ουδέτερα υδρόφιλου PDMAM επεκτείνει το πιθανό μηχανισμό συμπλοκοποίησης. Με τη σύγκριση μιας σειράς από συμπολυμερή που φέρουν διαφορετικό αριθμό των υδρόφιλων ομάδων DMAM, μόνο διαλυτά σύμπλοκα πολυηλεκτρολύτη / πρωτεΐνης σχηματίζονται με υδροδυναμικά μεγέθη <50 nm. Η συμπεριφορά αυτή έχει αποδοθεί στην παρουσία των υδρόφιλων μονάδων DMAM που απλά δρα ως προστατευτικό εξωτερικό κέλυφος των συσσωματωμάτων εμποδίζοντας περαιτέρω συσσωμάτωση. Συνεπώς, από τα σύμπλοκα που σχηματίζονται από το συμπολυμερές με την διαφορετική περιεκτικότητα DMAM, ισχυρότερη προτίμηση ένωσης με την πρωτεΐνη έδειξε το συμπολυμερές με τη χαμηλότερη περιεκτικότητα DMAM. Αυτό δείχνει τη σημασία των υδρόφιλων ομάδων οι οποίες παρεμποδίζουν στερεοχημικά την πρόσβαση ή έκθεση των ιόντων στην επιφάνεια του συμπλόκου. Ακόμα, το υδρόφιλο εξωτερικό κέλυφος είναι είτε μικρότερο, είτε λιγότερο πυκνό, γεγονός που επιτρέπει την αναδιάταξη των σωματιδίων έτσι ώστε περισσότερα φορτία να είναι παρών στην επιφάνεια του 3

9 συσσωματώματος που μπορεί περαιτέρω να αλληλεπιδρούν με το κατιονικό πολυηλεκτρολύτη. Έτσι, το σύστημα που παρουσιάζεται εδώ δίνει μία εις βάθος μελέτη των πιθανών μηχανισμών των αλληλεπιδράσεων πολυηλεκτρολύτη με πρωτεΐνες. Επιπλέον, ο σχηματισμός συμπλοκών μικρής κλίμακας σταθερών σε υδατικό διάλυμα επιτεύχθηκε με ρύθμιση παραμέτρων, όπως το μοριακό βάρος, η αναλογία φορτίου και της ισορροπίας υδρόφιλου / υδρόφοβου. Επιπρόσθετα, τα συστήματα ήταν σε συμφωνία με περιβαλλοντικές συνθήκες όπως το pη και την ιοντική ισχύ. Τέτοια σωματίδια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για παροχή φαρμάκου με καλή σταθερότητα σε φυσιολογικές συνθήκες που μπορεί να οδηγηθεί μέσω της ροής του αίματος. Επιπλέον, η ευαισθησία στο pη των συστημάτων αυτών τα καθιστά εξαιρετικούς υποψηφίους για θεραπεία του καρκίνου, όπου οι διαφορές στο ph μεταξύ καρκινικών και φυσιολογικών κυττάρων μπορούν να δώσουν ιδέες για απελευθέρωση στοχευόμενου φαρμάκου. 4

10 Μέρος Α Υδατοδιαλυτά πολυμερή, Πολυηλεκτρολύτες, Πρωτεΐνες, Διαπολυμερή σύμπλοκα, Τεχνικές πολυμερισμού και χαρακτηρισμού πολυμερών ΚΕΦΑΛΑΙΟ Υδατοδιαλυτά πολυμερή Εισαγωγή Η πλειοψηφία των πολυμερών είναι αδιάλυτα στο νερό και μάλιστα για προφανείς λόγους που αφορούν τις εφαρμογές και τις χρήσεις τους απαιτείται να είναι ανθεκτικά σε αυτό. Μπορούμε να αναφέρουμε σαν παράδειγμα υλικά φυσικής προέλευσης όπως το ξύλο, το καουτσούκ, το δέρμα, καθώς επίσης τα πλαστικά, τα ελαστομερή και άλλα παρόμοια συνθετικά υλικά. Τα υδατοδιαλυτά πολυμερή 1,2,3,4 αποτελούν μια μικρή αλλά σημαντική κατηγορία πολυμερών. Κύριο χαρακτηριστικό τους είναι η ύπαρξη πολικών ομάδων στο μόριο τους οι οποίες επιτρέπουν τη διάλυσή τους στο νερό. Το ενδιαφέρον για τα υδατοδιαλυτά πολυμερή σηματοδοτήθηκε μετά τη δεκαετία του 1970, εξαιτίας της σημασίας τους στα βιολογικά συστήματα, τα τρόφιμα και τα βιομηχανικά προϊόντα όπου μπορούν να αξιοποιηθούν τα πλεονεκτήματά και το χαμηλό κόστος του νερού σαν διαλύτη 1,2. Επίσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν ευρέως στην ιατρική και τη βιολογία σαν υποκαταστάτες πλάσματος, για την σταθεροποίηση και τον καθαρισμό μερικών ενζύμων και για την ελεγχόμενη απελευθέρωση φαρμάκων. Τα υδατοδιαλυτά πολυμερή ανάλογα με την προέλευση τους ταξινομούνται σε τρείς κατηγορίες: Φυσικά πολυμερή (βιοπολυμερή) όπως πρωτεΐνες, πολυσακχαρίτες, πολυνουκλεοτίδια Χημικώς τροποποιημένα πολυμερή (ημισυνθετικά πολυμερή) όπως χημικά τροποποιημένοι τύποι της κυτταρίνης και του αμύλου Συνθετικά πολυμερή όπως το πολυακρυλαμίδιο, το πολυακυλικό οξύ κ.α. Οι μελέτες των συνθετικών πολυμερών αναμένεται να οδηγήσουν στην καθιέρωση ικανοποιητικών θεωριών της μακρομοριακής συμπεριφοράς σε υδατικά συστήματα που μπορούν να εφαρμοστούν στην κατανόηση των πολύπλοκων βιοπολυμερών. 5

11 Οι πιο σημαντικές περιοχές πρακτικών εφαρμογών των υδατοδιαλυτών πολυμερών παρουσιάζονται στον Πίνακα 1.1. Στον ίδιο πίνακα φαίνονται και οι βασικές ιδιότητες που είναι απαραίτητες για την κάθε κατηγορία εφαρμογών. Πίνακας 1.1. Χαρακτηριστικές ιδιότητες και οι αντίστοιχες πρακτικές εφαρμογές των υδατοδιαλυτών πολυμερών 2. Ιδιότητες Περιοχές τεχνολογικών εφαρμογών Αύξηση ιξώδους και σχηματισμός πηκτωμάτων Υλικά μικροσκοπικών και μικροβιολογικών μελετών, καλλυντικά, προϊόντα για την εξόρυξη του πετρελαίου, βαφές, λιπαντικά, φαρμακευτικές εφαρμογές Σταθεροποίηση αιωρημάτων Απορρυπαντικά, αρώματα, μελάνια, πολυμερισμοί σε γαλάκτωμα Κροκίδωση Επεξεργασία νερού, ποτά Επιστρώσεις και δημιουργία λεπτών φύλλων Υλικά συσκευασίας, φωτογραφικά φιλμ, υμένια ανθεκτικά στους οργανικούς διαλύτες Ανάπτυξη ισχυρών συνδετικών δυνάμεων μεταξύ στερεών Κόλλες, παραγωγή χαρτιού, εκρηκτικές ύλες, επεξεργασία δερμάτων, τσιμέντο Κατακράτηση υγρασίας Τρόφιμα, προϊόντα καπνού, επεξεργασία δερμάτων Ώσμωση Υποκατάστατα του πλάσματος του αίματος, κρυοπροστατευτικά υλικά Συμπλοκοποίηση Φαρμακευτικές εφαρμογές, βαφή υφασμάτων Τροποποίηση της αύξησης του μεγέθους των κρυστάλλων Επιμεταλλώσεις, τρόφιμα, φαρμακευτικές εφαρμογές 6

12 1.2 Συνθετικά υδατοδιαλύτα πολυμερή Τα τελευταία χρόνια τα συνθετικά πολυμερή γνωρίζουν ραγδαία ανάπτυξη στη βιομηχανία. Η έρευνα δίνει σήμερα περισσότερο βάρος στην παρασκευή νέων συμπολυμερών με βελτιωμένες ιδιότητες και στον έλεγχο διαφόρων παραγόντων ( όπως θερμοκρασία, διαλύτες, ph) που μεταβάλλουν σε μεγάλο βαθμό τις ιδιότητες των συνθετικών πολυμερών 5. Τα συνθετικά πολυμερή διακρίνονται σε ομοπολυμερή (επανάληψη του ίδιου μονομερούς στοιχείου) ή σε συμπολυμερή ( η αλυσίδα του μακρομορίου περιλαμβάνει περισσότερα από ένα είδη μονομερών στοιχείων). Ακόμα ανάλογα με τη μορφή της πολυμερικής αλυσίδας χωρίζονται σε γραμμικά, διακλαδισμένα και δικτυωμένα πολυμερή. Τα συμπολυμερή διακρίνονται μεταξύ τους και από τη σχετική τοποθέτηση των δύο μονομερών 6. Έτσι έχουμε τα: Στατιστικά συμπολυμερή (random copolymers) ^^^^^Α-Β-Α-Α-Β-Β-Α-Β-Β-Β-Α-Β^^^^^ Εναλλασσόμενα συμπολυμερή (alternating copolymers) ^^^^^Α-Β-Α-Β-Α-Β-Α-Β-Α^^^^^ Κατά συστάδες ή συσταδικά συμπολυμερή (block copolymers) ^^^^^Α-Α-Α-Α-Α-Β-Β-Β-Β-Β-Β^^^^^ Εμβολιασμένα συμπολυμερή (graft copolymers) ^^^^^Α-Α-Α-Α-Α-Α-Α-Α-Α-Α-Α-Α-Α-Α^^^^^ Β Β Β Β Β Β Β Β Β Πιο αναλυτικά τα εμβολιασμένα συμπολυμερή παρασκευάζονται μέσω τριών γενικών σχημάτων αντίδρασης. Στο πρώτο σχήμα αντιδράσεων οι πλευρικές αλυσίδες από το μονομερές Β, δημιουργούνται εκ των προτέρων και στη συνέχεια προσκολλώνται επί της κεντρικής αλυσίδας στο μονομερές Α, παρουσία ειδικών 7

13 ομάδων επί των οποίων απενεργοποιούνται και προσκολλώνται οι πλευρικές αλυσίδες (μέθοδος I, grafting onto, Σχήμα 1.1). Σύμφωνα με το δεύτερο σχήμα αντιδράσεων, αρχικά δημιουργούνται ενεργά κέντρα κατά μήκος της κεντρικής αλυσίδας (κέντρα που μοιάζουν με εκκινητές) και πάνω σε αυτά τα κέντρα πολυμερίζεται το μονομερές Β με αποτέλεσμα τη δημιουργία των πλευρικών αλυσίδων (μέθοδος II, grafting form, Σχήμα 1,1). Σχήμα 1.1. Απεικόνιση των δύο γενικών σχημάτων αντιδράσεων, μέθοδος I, (gragting onto) και μέθοδος II,( grafting form) που οδηγούν στο σχηματισμό εμβολιασμένων συμπολυμερών. Η τρίτη μέθοδος, (μέθοδος III), που ονομάζεται grafting through είναι μια από τους απλούστερες μεθόδους για να συντεθούν τα εμβολιασμένα συμπολυμερή με σαφώς καθορισμένες πλευρικές αλυσίδες. Σχήμα 1.2. Απεικόνιση του σχήματος αντίδρασης μέθοδος III, (grafting through), που οδηγεί στο σχηματισμό εμβολιασμένων συμπολυμερών.( MATYJASZEWSKI POLYMER GROUP > Preparation of Functional Materials > Synthesis of Well Defined Macromolecules) Τυπικά, ένα χαμηλού μοριακού βάρους μονομερές συμπολυμερίζεται ριζικά με ένα μακρομονομερες που έχει ενεργοποιημένη ρίζα. Αυτή η μέθοδος επιτρέπει την ενσωμάτωση των μακρομονομερών που έχουν παρασκευασθεί με οποιεσδήποτε ελεγχόμενες μεθόδους πολυμερισμού σε ένα σκελετό (Σχήμα 1.2). 8

14 1.3 Το νερό ως διαλύτης Κατά τη δεκαετία του 1970 εμφανίστηκε ένα αυξημένο ενδιαφέρον για το νερό και την ιδιομορφία του. Είναι γενικά αποδεκτό ότι το νερό είναι ένα υγρό με υψηλό βαθμό διασύνδεσης με δεσμούς υδρογόνου και ότι αυτή η διασύνδεση έχει πολλά χαρακτηριστικά κοινά με εκείνα του πάγου. Η γεωμετρία του μορίου Η 2 Ο δείχνει ότι το μήκος Ο-Η είναι 0,096nm και η γωνία Η-Ο-Η 104 ο 27. Το άτομο του οξυγόνου είναι τοποθετημένο στο κέντρο ενός κανονικού τετραέδρου και τα κλάσματα φορτίου είναι τοποθετημένα στις κορυφές του τετραέδρου σε αποστάσεις 0,1nm από το κέντρο. Η διάμετρος Van der Waals που αποδίδεται σε αυτό το μόριο είναι 0,282 nm (Σχήμα 1.3). Σύμφωνα με αυτά οι κορυφές που φέρουν θετικό φορτίο είναι οι θέσεις των δύο ατόμων υδρογόνου, με τα δύο ελεύθερα ζεύγη ηλεκτρονίων να κατευθύνονται προς τις άλλες δύο κορυφές. Παρατηρούμε ότι αν δυο τέτοια μόρια αφεθούν να προσεγγίσουν μεταξύ τους η αλληλεπίδρασή τους θα είχε χαρακτηριστικά δεσμού υδρογόνου, λόγω των ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ των φορτίων. Δοθείσης της δομής του απομονωμένου μορίου του ύδατος, όλοι οι υπολογισμοί προβλέπουν ότι η επικρατέστερη μορφή αλληλεπίδρασης είναι ο γραμμικός δεσμός υδρογόνου. Η γραμμομοριακή ενέργεια διάστασης εκτιμάται μεταξύ των 20 και 35 KJ και η απόσταση Ο Ο μεταξύ 0,26 και 0,30 nm. Το σπουδαιότερο χαρακτηριστικό κατά το σχηματισμό του διμερούς ύδατος είναι η μετατόπιση του φορτίου επί του μορίου που έχει σα συνέπεια τα τριμερή και μεγαλύτερα συσσωματώματα των μορίων του νερού να είναι σταθερότερα από το απλό διμερές. Η συμπεριφορά των υδατικών διαλυμάτων των πολύ πολικών ενώσεων κυριαρχείται από το δεσμό υδρογόνου μεταξύ του νερού και των μορίων της διαλυμένης ουσίας. Η ισχυρή τάση των μορίων του νερού να σχηματίζουν δεσμούς υδρογόνου μεταξύ τους επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό και τις αλληλεπιδράσεις τους με μη πολικά μόρια, τα οποία δεν μπορούν να σχηματίσουν δεσμούς υδρογόνου. Σχήμα 1.3: Η τετραεδρική τρισδιάστατη δομή του νερού 9

15 Η πιο σημαντική συνέπεια λοιπόν όταν φέρουμε κοντά μόρια νερού και μη πολικά μόρια είναι ο αναπροσανατολισμός των μορίων του νερού έτσι ώστε να μπορούν να συμμετέχουν σε σχηματισμό δεσμών υδρογόνου, όπως και στη κύρια μάζα του νερού, δηλαδή χωρίς να επέρχεται καμία διάσπαση δεσμών υδρογόνου. Δηλαδή λόγω της δυνατότητάς τους να συνδέονται μεταξύ τους γύρω από ένα αδρανές μόριο, σχεδόν οποιουδήποτε μεγέθους ή σχήματος, τα μόρια του νερού διατηρούν την τετραεδρική διάταξη, ώστε να σχηματίζουν μεταξύ τους δεσμούς υδρογόνου, παρά οποιοδήποτε από τα τέσσερα φορτία ανά μόριο να κατευθύνεται προς το αδρανές μόριο, χάνοντας έτσι τη δυνατότητα σχηματισμού δεσμού υδρογόνου (Σχήμα 1.4). Σχήμα 1.4: Δομή των μορίων του νερού γύρω από ένα διαλυμένο μη πολικό μόριο. Τα μόρια του νερού που σχηματίζουν αυτούς τους κλωβούς παρουσιάζουν μεγαλύτερη τάξη σε σύγκριση με το καθαρό νερό. Έτσι λοιπόν ενώ τα μόρια του νερού στην υγρή κατάσταση συμμετέχουν κατά μέσον όρο σε 3-3,5 δεσμούς υδρογόνου, γύρω από ένα αδρανές μόριο διαλυμένης ουσίας, τα μόρια του νερού έχουν στην πραγματικότητα μια πιο υψηλή σύνταξη (της τάξεως του 4) και είναι πιο διατεταγμένα παρά στην κύρια μάζα του νερού. Είναι φανερό επίσης ότι τα μεγέθη και τα σχήματα των μη πολικών μορίων των διαλυμένων ουσιών είναι αρκετά κρίσιμα στον προσδιορισμό της δομής που το νερό υιοθετεί γύρω τους. Το παραπάνω φαινόμενο ονομάζεται υδρόφοβη ενυδάτωση χαρακτηριζομένη από μείωση της ενθαλπίας και της εντροπίας 12. Πράγματι ο αναπροσανατολισμός των μορίων του νερού γύρω από τις μη πολικές ουσίες δεν συμφέρει από άποψη εντροπίας, αφού το μη πολικό μόριο επιβάλλει μια περισσότερο διατεταγμένη δομή στα μόρια του νερού που το περιβάλλουν (σχήμα 1.5(a)). Εκτός όμως από την 10

16 υδρόφοβη ενυδάτωση υπάρχει και η υδρόφοβη αλληλεπίδραση, η οποία συμβαίνει όταν ενυδατωμένα μη πολικά μόρια επιτραπεί να αλληλεπιδράσουν. Η υδρόφοβη αλληλεπίδραση είναι εντροπικό φαινόμενο και δεν σχετίζεται με κάποιο άλλο είδος δεσμού, αλλά προέρχεται από τις αναδιατάξεις των συνδεδεμένων με δεσμούς υδρογόνου μορίων νερού στις αλληλοεπικαλυπτόμενες ζώνες ενυδάτωσης όταν τα δύο υδρόφοβα είδη πλησιάσουν (σχήμα 1.5 (b)-(e)). Η υδρόφοβη αλληλεπίδραση παίζει σημαντικό ρόλο σε πολλά φαινόμενα που συμβαίνουν πάνω σε επιφάνειες, στη δημιουργία μικκυλίων, στον καθορισμό της δομής των βιολογικών μεμβρανών, στην σύνθεση ενζύμου- υποστρώματος, στη συμπεριφορά των πρωτεϊνών κ.α. 8,9,10,11 Σχήμα 1.5: (a) υδρόφοβη ενυδάτωση ενός μη πολικού μορίου και (b)-(e) διάφορες εκδοχές εκδήλωσης του φαινομένου της υδρόφοβης αλληλεπίδρασης : (b) αλληλεπίδραση η οποία οδηγεί σε επαφή, (c) σφαιρική αναδίπλωση πρωτεΐνης, (d) αλληλεπίδραση μεταξύ δύο μη πολικών μορίων σε απόσταση και (e) σταθεροποίηση έλικας λόγω αλληλεπιδράσεων τύπου (d)

17 Βιβλιογραφία 1. Βekturov E. A., Z. Kh. Bakauova, Synthetic Water-Soluble Polymers in Solution, Huethig &Wepf, Finch C. A. Ed., Chemistry and Technology of Water-Soluble Polymers, Plenum Press, New York, Mc Cormick C. L., J. Bock, D. N. Schulz, Water Soluble Polymers en Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, 1989,p 17, Molyneux P., Water-Soluble Synthetic Polymers: Properties and Behaviour, CRC Press, Florida, USA 1984, vol.1,2. 5. McCormick, C. L., Salazar L. C., Macromolecules, 1992, 25, Ion, L.M., Vasilescu, D.-S., Simionescu, B., Composées Macromoléculaires I. Chimie et technologie de la synthèse des polymères., Lito U.P.B, 1997, p 12, 14, 80, 148, Joesten M.D, Schaad L. J., Hydrogen Bonding, Dekker, New York, Kauzmann, W. Adv, Protein Chem. 1959, 14,1. 9. Tanford, C. The Hydrophobic Effect. Wiley, New York 1973, Israelachvili, J. N, Marceljia, S. Horn, R. G.Quart. Rev. Biophys. 1980, 13, Israelachvili, J. N. In Physics of Complex and Supermolecular Fluids (S. A. Safran and N.A. Clark, eds) pp , Wiley, New York. 12. Franks F., Ed., Water: A comprehensive Treatise, 1973 vol. 1-3, 1975 vol. 4-5, 1979 vol. 6, Plenum Press, New York. 12

18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Πολυηλεκτρολύτες- βιολογικά μακρομόρια 2.1. Πολυηλεκτρολύτες Εισαγωγή Με τον όρο πολυηλεκτρολύτες 1,2,3,4 δηλώνεται μια ξεχωριστή κατηγορία μακρομορίων, η οποία έχει την ιδιότητα σε κατάλληλο πολικό διαλύτη, συνήθως νερό, να αποκτά ένα πλήθος στοιχειωδών φορτίων κατανεμημένων κατά μήκος της μακρομοριακής αλυσίδας, (Σχήμα 2.1). Οι πολυηλεκτρολύτες διαχωρίζονται σε ασθενείς και ισχυρούς. Αυτός ο διαχωρισμός οφείλεται στο βαθμό διάστασης. Δηλαδή στους ασθενείς πολυηλεκτρολύτες έχουμε μερική διάσταση ενώ στους ισχυρούς έχουμε πλήρη διάσταση. Ο αριθμός των στοιχειωδών φορτίων που βρίσκονται στην πολυμερική αλυσίδα είναι ανάλογος με τον αριθμό των μονομερών (δηλαδή το βαθμό πολυμερισμού). Στις περισσότερες περιπτώσεις τα φορτία έχουν το ίδιο πρόσημο. Υπάρχει όμως η περίπτωση να περιέχονται και ομάδες με αντίθετο φορτίο οπότε ο πολυηλεκτρολύτης ονομάζεται πολυαμφολύτης. Τα μικρά ιόντα που χρησιμεύουν για την ηλεκτρική ουδετερότητα του πολυηλεκτρολύτη ονομάζονται αντισταθμιστικά ιόντα. Είναι αναμενόμενο ότι η δομή όσο και οι φυσικές ιδιότητες των πολυηλεκτρολυτών, συσχετίζονται με την διπλή φύση που έχουν σαν μακρομόρια και σαν φορτισμένα σωματίδια. Παράγοντες που επηρεάζουν τις ιδιότητες τους είναι η θερμοκρασία, η ιοντική ισχύς του διαλύματος, το ph, το είδος του διαλύτη και η ύπαρξη ηλεκτρικού πεδίου. Σχήμα 2.1: Πρότυπο πολυηλεκτρολύτη σε διάλυμα 13

19 Οι πολυηλεκτρολύτες είναι οπωσδήποτε μια ιδιαίτερη σημαντική κατηγορία πολυμερών και για αυτό το λόγο υπάρχει έντονο ενδιαφέρον τόσο ερευνητικό όσο και βιομηχανικό. Μια από τις πιο χαρακτηριστικές τους ιδιότητες είναι η διαλυτότητα τους στο νερό, σε σχέση με άλλα συνθετικά πολυμερή που είναι αδιάλυτα στο νερό λόγω του υδροφοβικού τους χαρακτήρα. Εκτός από τον υδροφιλικό χαρακτήρα των πολυηλεκτρολυτών ένα επιπρόσθετο και σπουδαίο φαινόμενο που πρέπει να ληφθεί υπόψη έρχεται από την πολύ ευνοϊκή εντροπική συνεισφορά των αντισταθμιστικών ιόντων στην ελεύθερη ενέργεια ανάμιξης του πολυμερούς με το διαλύτη 5. Η διαλυτότητα στο νερό σε συνδυασμό με την τάση που έχουν οι πολυηλεκτρολύτες να διασυνδέονται με αντίθετα φορτισμένους πολυηλεκτρολύτες και να σχηματίζουν σύμπλοκα, έχει οδηγήσει σε μεγάλο αριθμό χρήσεων όπως τα έξυπνα υλικά που χρησιμοποιούνται σαν μεταφορείς φαρμακευτικών ουσιών στον ανθρώπινο οργανισμό. Έτσι υπάρχει η δυνατότητα επιλογής της περιοχής που θα απελευθερωθεί η φαρμακευτική ουσία. Επίσης χρησιμοποιούνται για την κατασκευή εμφυτευμάτων με αυξημένη βιοσυμβατότητα, για την δημιουργία μεμβρανών για διαπίδυση και διήθηση, σε επιχρίσματα για φιλμ και στην εξόρυξη πετρελαίου Κατηγορίες πολυηλεκτρολυτών Οι πολυηλεκτρολύτες διαχωρίζονται στις εξής κατηγορίες: Φυσικοί πολυηλεκτρολύτες Πολλά βιολογικά μόρια είναι πολυηλεκτρολύτες, όπως τα πολυπεπτίδια (άρα όλες οι πρωτεΐνες) και το DNA. Συνθετικοί τεχνητοί πολυηλεκτρολύτες Οι συνθετικοί πολυηλεκτρολύτες περιλαμβάνουν συνθετικά πολυμερή τα οποία μπορούν να συντεθούν με διάφορες μεθόδους, οι κυριότερες των οποίων είναι οι αλυσωτές αντιδράσεις. Η χαρακτηριστική συμπεριφορά των πολυηλεκτρολυτών στο διάλυμα είναι αυτό που χωρίζει αυτή την κατηγορία από τα μη-ιοντικά πολυμερή. Σε διάλυμα, οι περιελίξεις του πολυηλεκτρολύτη αυξάνονται σημαντικά από την παρουσία φορτισμένων ομάδων αλάτων. Εάν το διάλυμα δεν περιέχει πρόσθετους ηλεκτρολύτες, η περιέλιξη του πολυηλεκτρολύτη αυξάνεται με μείωση της συγκέντρωσης του πολυμερούς. Αυτό είναι γνωστό ως "το φαινόμενο του πολυηλεκτρολύτη 6. Πολυαμφολύτες Οι πολυηλεκτρολύτες που περιέχουν και όξινες και βασικές ομάδες και είναι θετικά φορτισμένοι σε χαμηλό ph, αρνητικά φορτισμένοι σε υψηλό ph και ουδέτεροι 14

20 στο ισοηλεκτρικό σημείο (pi), όπου η ποσότητα του θετικού φορτίου ισούται με την ποσότητα του αρνητικού φορτίου ονομάζονται πολυαμφολύτες. Ο ανταγωνισμός μεταξύ των ισορροπιών οξέος και βάσεως των ομάδων αυτών οδηγεί σε περιπλοκές στην φυσική συμπεριφορά τους. Αυτά τα πολυμερή διαλύονται συνήθως όταν υπάρχει μια επιπλέον ποσότητα άλατος η οποία παρεμποδίζει τις αλληλεπιδράσεις αντίθετου φορτίου που υπάρχουν 7. Τα υδατοδιαλυτά πολυμερή μπορεί να είναι ανιονικά, κατιοντικά ή μη φορτισμένα, ανάλογα με τα μονομερή που χρησιμοποιούμε. a) Ανιοντικά πολυμερή: b) Κατιοντικά πολυμερή: Σχήμα 2.2: a) ανιοντικός πολυηλεκτρολύτης στην αδιάστατη μορφή και σε διάσταση, b) κατιοντικός πολυηλεκτρολύτης στην αδιάστατη μορφή και σε διάσταση Ιδιότητες πολυηλεκτρολυτών σε διάλυμα Οι πολυηλεκτρολύτες μπορούν να χωριστούν σε ασθενείς και ισχυρούς. Στον ισχυρό πολυηλεκτρολύτη έχουμε πλήρη διάσταση σε διάλυμα για συνήθεις τιμές του ph. Στον ασθενή πολυηλεκτρολύτη όμως όπου η σταθερά διάστασης (pka ή pkb) κυμαίνεται από 2~10, θα έχουμε μερική διάσταση σε ενδιάμεσο ph. Έτσι οι ασθενείς πολυηλεκτρολύτες δεν είναι πλήρως φορτισμένοι στο διάλυμα και επίσης το φορτίο τους μπορεί να αλλάζει με αλλαγή του ph, της συγκέντρωσης των ιόντων ή της ιοντικής ισχύς. Οι φυσικές ιδιότητες των διαλυμάτων των πολυηλεκτρολυτών συνήθως επηρεάζονται έντονα από το βαθμό της φόρτισης. Η διάσταση των πολυηλεκτρολυτών απελευθερώνει ιόντα τα οποία επηρεάζουν την ιοντική ισχύ του διαλύματος, και στη συνέχεια το μήκος Debye. Όταν αναμιγνύονται διαλύματα δύο πολυηλεκτρολυτών με αντίθετο φορτίο (δηλαδή, ένα διάλυμα 15

21 πολυκατιόντος και ένα πολυανιόντος), σχηματίζεται ένα σύμπλοκο (ίζημα) συνήθως. Αυτό συμβαίνει επειδή τα αντίθετα φορτισμένα πολυμερή έλκονται μεταξύ τους και δεσμεύονται αμετάκλητα μαζί 7. Το μέγεθος των πολυηλεκτρολυτών αυξάνεται με την αύξηση των μονομερών στην πολυμερική αλυσίδα. Η διαμόρφωση των πολυηλεκτρολυτών εξαρτάται από των ανταγωνισμό των ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ πολυηλεκτρολύτη-διάλυτη 6. Η μελέτη των ηλεκτροχημικών ιδιοτήτων είναι δυνατή αν θεωρήσουμε την αλυσίδα του πολυιόντος σαν ράβδο (rod) ώστε να υπολογίσουμε το ηλεκτρικό δυναμικό γύρω από το πολυιόν. Δύο τύποι θεωρητικών μοντέλων έχουν διατυπωθεί. Το πρώτο έχει διατυπωθεί από τους Oosawa και Manning 8,9 και είναι η θεωρία της συμπύκνωσης των αντισταθμιστικών ιόντων counterion condensation, σύμφωνα με την οποία τα αντισταθμιστικά ιόντα βρίσκονται σε δύο φάσεις. Ένα ποσοστό αυτών είναι συμπυκνωμένο γύρω από το σκελετό του πολυιόντος, με αποτέλεσμα να μειώνουν το δραστικό φορτίο του πολυιόντος σε μία κρίσιμη τιμή. Τα ιόντα που δεν είναι κοντά στην αλυσίδα βρίσκονται ελεύθερα στο διάλυμα (Σχήμα 2.3). Το δεύτερο θεωρητικό μοντέλο είναι το site binding model σύμφωνα με το οποίο το ηλεκτροστατικό δυναμικό είναι πολύ ισχυρό στο ραβδόμορφο πολυιόν, με αποτέλεσμα τα αντισταθμιστικά ιόντα να έλκονται ισχυρά από την φορτισμένη μακρομοριακή αλυσίδα. Η κατανομή των ιόντων είναι πιο κοντινή σε σχέση με την προηγούμενη και δεν υπάρχουν δύο φάσεις. Σχήμα 2.3: Απεικόνιση των δύο θεωρητικών μοντέλων που εξηγούν την συσχέτιση ανάμεσα σε πολυιόν και αντισταθμιστικό ιόν.(polyelectrolytes (solution Properties) Ichiro Noda and Yoshio Muroga The Polymeric Materials Encyclopedia 1996 CRC Press, Inc)). 16

22 Διαμόρφωση πολυηλεκτρολυτών σε διάλυμα Η διαμόρφωση του κάθε πολυμερούς επηρεάζεται από έναν αριθμό παραγόντων, ειδικά από την αρχιτεκτονική του πολυμερούς και του διαλύτη. Στην περίπτωση των πολυηλεκτρολυτών, το φορτίο έχει επίσης μια επίδραση. Ενώ ένα γραμμικό αφόρτιστο πολυμερές βρίσκεται συνήθως σε μια τυχαία διάταξη σε διάλυμα (προσεγγίζει τυχαία τρισδιάστατη δομή), τα φορτία σε ένα γραμμικό πολυηλεκτρολύτη θα απωθούνται (δυνάμεις Coulomb), δίνοντας του μια δομή άκαμπτης αλυσίδας. Αν ένα διάλυμα έχει περίσσεια άλατος τα φορτία θα θωρακιστούν και ως εκ τούτου η αλυσίδα του πολυηλεκτρολύτη θα είναι λιγότερο άκαμπτη. Η διαμόρφωση του πολυμερούς φυσικά επηρεάζει πολλές ιδιότητες του διαλύματος (όπως το ιξώδες, η θολερότητα, κλπ.) 10. Στους πολυηλεκτρολύτες η ακαμψία της αλυσίδας επηρεάζεται σημαντικά από ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις. Το αντίστροφο του παράγοντα κ, το κ -1 είναι γνωστό ως το μήκος Debye το οποίο εκφράζει την εμβέλεια των ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων και δίνεται από τη σχέση: κ -1 =3,04I -1/2, όπου I η ιοντική ισχύς του διαλύματος σε mol/l. Αν αυξηθεί η ιοντική ισχύς, I, το κ -1 μειώνεται με αποτέλεσμα την εξασθένηση των ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων και μείωση των διαστάσεων του πολυιόντος 10,11, Βιολογικά μακρομόρια πρωτεΐνες Εισαγωγή Οι πρωτεΐνες αποτελούν τα πιο διαδεδομένα και πολυδιάστατα τόσο στη μορφή όσο και στη λειτουργία τους μακρομόρια. Ακόμη και σε ένα απλό κύτταρο των βακτηρίων εντοπίζονται εκατοντάδες διαφορετικές πρωτεΐνες που κάθε μια εξ αυτών έχει ιδιαίτερο ρόλο. Οι πρωτεΐνες αποτελούν είτε δομικά συστατικά των μεμβρανών του κυττάρου είτε συνεργούν σε κάποια συγκεκριμένη λειτουργία, όπως η δημιουργία πρωτεϊνικών συμπλόκων. Είναι μεγάλα σύνθετα βιομόρια, με μοριακό βάρος από μέχρι πάνω από 1 εκατομμύριο, αποτελούμενα από αμινοξέα, τα οποία ενώνονται μεταξύ τους με πεπτιδικούς δεσμούς σχηματίζοντας μια γραμμική αλυσίδα, καλούμενη αλυσίδα πολυπεπτιδίων. Όλες οι πρωτεΐνες περιέχουν άνθρακα, οξυγόνο και άζωτο και οι περισσότερες εξ αυτών και θείο. 17

23 Σχήμα 2.4 : Αναπαράσταση πολυπεπτιδικής αλυσίδας που περιέχει αμινοξύ στα άκρα με ελεύθερο ΝΗ 2 και στο άλλο άκρο αμινοξύ με την ομάδα COOH Δομή πρωτεϊνών Πρωτοταγής δομή Τα αμινοξέα συνδέονται με πεπτιδικούς δεσμούς για να σχηματίσουν πολυπεπτιδικές αλυσίδες. Τα αμινοξέα σε μια πολυπεπτιδική αλυσίδα, συνδέονται με αμιδικούς (πεπτιδικούς) δεσμούς που δημιουργούνται μεταξύ της α-καρβοξυλομάδας ενός αμινοξέος και της α-αμινομάδας του επόμενου. Ο δεσμός αυτός έχει πολλές σημαντικές ιδιότητες: 1. Είναι εντυπωσιακά ανθεκτικός στην υδρόλυση, με αποτέλεσμα οι πρωτεΐνες να χαρακτηρίζονται από κινητική σταθερότητα. 2. Η Πεπτιδική Μονάδα είναι άκαμπτη και επίπεδη διότι ο δεσμός C-N έχει μερικώς χαρακτήρα διπλού δεσμού. 3. Κάθε Πεπτιδική Μονάδα έχει έναν δότη (Ν-Η) και έναν δέκτη (C=O) δεσμών υδρογόνου. Η δημιουργία δεσμών υδρογόνου μεταξύ των ομάδων αυτών του κορμού, είναι ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της πρωτεϊνικής δομής. 4. Ο Πεπτιδικός Δεσμός δεν έχει φορτίο, επιτρέποντας έτσι στις πρωτεΐνες να δημιουργούν συμπαγείς σφαιρικές δομές, με το μεγαλύτερο μέρος του κορμού, βυθισμένο στο εσωτερικό της πρωτεΐνης. Οι πρωτεΐνες επειδή είναι γραμμικά πολυμερή, μπορούν να περιγραφούν και ως αλληλουχίες αμινοξέων. Κατά σύμβαση οι αλληλουχίες αυτές γράφονται από το αμινοτελικό προς το καρβοξυτελικό άκρο Δευτεροταγής δομή Oι πολυπεπτιδικές αλυσίδες μπορούν να αναδιπλώνονται σε κανονικές δομές, όπως η α-έλικα, η β-πτυχωτή επιφάνεια, οι στροφές και οι θηλιές. Δύο κύρια δομικά στοιχεία της δευτεροταγούς δομής, είναι η α-έλικα και η β-πτύχωση. Στην α-έλικα η πολυπεπτιδική αλυσίδα ελίσσεται και δημιουργεί μία συμπαγή ράβδο. Στο εσωτερικό της έλικας, η ομάδα CO κάθε αμινοξέος, δεσμεύεται με δεσμό υδρογόνου στην ομάδα 18

24 ΝΗ του αμινοξέος που βρίσκεται 3-4 κατάλοιπα πιο κάτω στη γραμμική αλληλουχία. Το κάθε αμινόξύ απέχει προβολικά απ το επόμενο 1,5 Α 0 άρα το βήμα της α-έλικας είναι (1,5 Α 0 /αμινοξύ)x(3,6 αμινοξέα/στροφή)=5,4 Α 0 /στροφή (Σχήμα 2.5). Σχήμα 2.5 :Απεικόνιση της δευτεροταγούς δομής της α έλικας Στη β-πτύχωση η πολυπεπτιδική αλυσίδα είναι σχεδόν πλήρως εκτεταμένη. Δύο η περισσότερες β-πτυχώσεις, συνδεδεμένες με δεσμούς υδρογόνου ΝΗ CO πλησιάζουν η μία την άλλη δημιουργώντας β-πτυχωτές επιφάνειες 14, (Σχήμα 2.6). Σχήμα 2.6 : Δομή β-πτυχωτής επιφάνειας Τριτοταγής δομή Oι υδατοδιαλυτές πρωτεΐνες αναδιπλώνονται σε συμπαγείς δομές με μη πολικά κέντρα. Η συμπαγής- ασύμμετρη δομή κάθε πολυπεπτιδίου στο χώρο, ονομάζεται τριτοταγής δομή. Οι τριτοταγείς δομές των υδατοδιαλυτών πρωτεϊνών έχουν κοινά χαρακτηριστικά: 19

25 1) Στο εσωτερικό τοποθετούνται υδρόφοβα αμινοξέα 2) Η επιφάνεια περιέχει κατά κύριο λόγο υδρόφιλα αμινοξέα που αλληλεπιδρούν με το υδατικό περιβάλλον. Η κινητήρια δύναμη της αναδίπλωσης, είναι οι υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις των αμινοξέων του εσωτερικού. Μερικές πρωτεΐνες των μεμβρανών, εμφανίζουν αντίθετη κατανομή, με τα υδρόφοβα αμινοξέα στην επιφάνεια να αλληλεπιδρούν με τη λιπιδική διπλοστοιβάδα, και τα υδρόφιλα στο εσωτερικό, αποφεύγοντας το περιβάλλον Τεταρτοταγής δομή Οι πολυπεπτιδικές αλυσίδες μπορούν να συγκροτήσουν δομές πολλών υπομονάδων. Οι πρωτεΐνες που αποτελούνται από περισσότερες της μιας πολυπεπτιδικές αλυσίδες εμφανίζουν τεταρτοταγή δομή. Το καθένα από τα ανεξάρτητα πολυπεπτίδια ονομάζεται υπομονάδα. Οι τεταρτοταγείς δομές μπορεί να είναι απλές όταν αποτελούνται από δύο ίδιες υπομονάδες, ή πολύπλοκες όταν αποτελούνται από πολλές διαφορετικές υπομονάδες. Στις περισσότερες περιπτώσεις οι υπομονάδες συγκρατούνται με μη ομοιοπολικούς δεσμούς 14. Σχήμα 2.7: Η δομική ιεραρχία των πρωτεϊνών: α. Πρωτοταγής δομή β. Δευτεροταγής δομή γ. Τριτοταγής δομή δ. Τεταρτοταγής δομή. (Πηγή D. Voet, J. G. Voet, in Biochemistry ) 20

26 2.2.3 Ιδιότητες πρωτεϊνών Οι πρωτεΐνες είναι επαμφοτερίζοντες πολυηλεκτρολύτες. Οι ιοντισμένες ομάδες έχουν μια ευρεία περιοχή του pk, οπότε η κατανομή φορτίων είναι ευαίσθητη στο ph. Όταν το συνολικό φορτίο σε υδατικό διάλυμα είναι μηδέν, τότε το σύστημα είναι ισοηλεκτρικό (ph = Ι). Για τις περισσότερες πρωτεΐνες το ισοηλεκτρικό σημείο είναι γύρω από το ph = 5. Οι πρωτεΐνες γενικά ταξινομούνται σε: ινώδεις και σφαιρικές. 10 Οι ινώδεις πρωτεΐνες είναι αδιάλυτες σε νερό ή πολυηλεκτρολύτες 10. Αποτελούνται από πολυπεπτιδικές αλυσίδες τοποθετημένες κατά μήκος ενός άξονα. Η λειτουργικότητα των ινωδών πρωτεϊνών (κολλαγόνο, κερατίνη, κ.λπ.) συνδέεται με τη δομή τους και τις μηχανικές ιδιότητες των ιστών, όπως σκελετικούς μύες, το δέρμα και τα μαλλιά. 13 Οι σφαιρικές πρωτεΐνες, με τη σειρά τους, κατατάσσονται σε αλβουμίνες (υδατοδιαλυτές) και σφαιρίνες (διαλυτές σε διαλύματα ηλεκτρολυτών). 10 Σε μια σφαιρική πρωτεΐνη, μία ή περισσότερες πολυπεπτιδικές αλυσίδες συμπιέζονται για το σχηματισμό μιας τρισδιάστατης δομής με ένα άκαμπτο σφαιρικό σχήμα. Οι περισσότερες σφαιρικές πρωτεΐνες λειτουργούν ως ένζυμα (θρυψίνη, καταλάση, κλπ.), αλλά επίσης έχουν και βιολογικές εφαρμογές, όπως σε ορμόνες (ινσουλίνη), στη διαδικασία μεταβίβασης (αιμοσφαιρίνη), ως πηγή θρεπτικών συστατικών κλπ. 13 Μετουσίωση πρωτεινών (denaturation) Μετουσίωση είναι κάθε μεταβολή της διαμόρφωσης της φυσικής πρωτεΐνης (δευτεροταγής, τριτοταγής ή τεταρτοταγής δομή) που δεν έχει διάσπαση πεπτιδικών δεσμών (πρωτοταγής δομή). Μπορεί να φτάσει μέχρι πλήρες ξετύλιγμα της αλυσίδας. Είναι μια διαδικασία αντιστρεπτή ή αναντιστρεπτή. Οι παράγοντες που προκαλούν ή επηρεάζουν τη μετουσίωση είναι φυσικοί και χημικοί όπως η θερμότητα, τα οξέα, οι βάσεις, τα πυκνά άλατα, οι διαλύτες, η ακτινοβόληση, η ψύξη, η μηχανική καταπόνηση, η υψηλή πίεση κ.α. Συνέπειες μετουσίωσης: 1. Μείωση διαλυτότητας (λόγω έκθεσης υδρόφοβων ομάδων) 2. Μεταβολή ικανότητας προσρόφησης H 2 O 3. Απώλεια βιολογικής δράσης (ενζυμικής ή ανοσολογικής). 4. Αυξημένη ευπάθεια σε πρωτεολυτικά ένζυμα. 5. Αυξημένο ιξώδες. 6. Απώλεια ικανότητας κρυστάλλωσης. 21

27 2.2.4 Σφαιρικές πρωτεΐνες σε διάλυμα Οι πρωτεΐνες σε διάλυμα περιέχουν ένα μείγμα διαφόρων τύπων χημικών ομάδων, μη-πολικές, πολικές και με φορτία. Οι φυσικές ιδιότητες των υδατικών διαλυμάτων των πρωτεϊνών αντικατοπτρίζουν έντονα το δίκτυο των φορτίων της μακρομοριακής αλυσίδας. Σε μια πρώτη προσέγγιση η διαλυτότητα της πρωτεΐνης στο νερό αυξάνει ανάλογα με τις πολικές ομάδες και τα φορτία και μειώνεται με την αύξηση του μοριακού βάρους. Οι περισσότερες πρωτεΐνες έχουν ελάχιστη διαλυτότητα στο ισοηλεκτρικό σημείο όπου οι ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις είναι ελάχιστες. Η προσθήκη ενός ηλεκτρολύτη μειώνει την ιοντική ισχύ και τις ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις (ενδομοριακές διαμοριακές) γιατί θωρακίζει τις φορτισμένες ομάδες. Οι ιδιότητες των πρωτεϊνών σε διάλυμα είναι ευαίσθητες στην ιοντική ισχύ, τις ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις και το ph. Όπως έχουμε ήδη δει η αναδίπλωση των πρωτεϊνών από τη δευτεροταγή δομή σε τριτοταγή δομή καθορίζεται από διάφορα είδη αλληλεπιδράσεων μεταξύ των πλευρικών αλυσίδων. Σε υδατικά διαλύματα πρωτεϊνών, αν δύο μη-πολικές ομάδες προσεγγιστούν, το νερό που υπήρχε στον χώρο μεταξύ τους θα απελευθερωθεί στο διάλυμα, δημιουργώντας μια αύξηση στην εντροπία που σχετίζεται με τη διαταραχή της μοριακής δομής του νερού γύρω από τις μη-πολικές ομάδες. Αυτό το υδρόφοβο αποτέλεσμα είναι η κινητήρια δύναμη για την αναδίπλωση των πρωτεϊνών. Οι σφαιρικές πρωτεΐνες είναι ισχυρά συμπυκνωμένες. Αυτή η ισχυρή συμπύκνωση των σφαιρικών πρωτεϊνών πρέπει να είναι συμβατή με την ανάγκη ότι όλες οι ιοντισμένες ομάδες εκτίθενται σε υδατικό διαλύτη. Τα άτομα που ανήκουν στις α-έλικες και β-πτυχωτή επιφάνεια έχουν μια μικρότερη κινητικότητα. Ενώ οι περισσότερες μη-πολικές ομάδες είναι στο εσωτερικό, πολλές αναγκάζονται να βρεθούν στην επιφάνεια της πρωτεΐνης. Τα ζεύγη ιόντων τείνουν να είναι στην επιφάνεια, έτσι ώστε να μην επηρεάσουν το στρώμα ενυδάτωσης. Αφόρτιστες πολικές ομάδες τείνουν επίσης κατά προτίμηση στην επιφάνεια άλλα όσες παραμένουν στο εσωτερικό γενικά εμπλέκονται σε δεσμούς υδρογόνου με άλλες πολικές πλευρικές αλυσίδες. Η επίδραση του ph μπορεί να οδηγήσει σε μετουσίωση των πρωτεϊνών. Οι ακραίες τιμές του ph μπορεί να έχουν ως αποτέλεσμα το ξεδίπλωμα των πρωτεϊνών Αλβουμίνη ορού βοοειδούς (BSA) Η πρωτεΐνη BSA είναι η πλουσιότερη στο κυκλοφοριακό σύστημα 15,16. Παράγεται από το ήπαρ και βρίσκεται στο αίμα σε συγκέντρωση 0.6mmol / L 17. Πρόκειται για μια συμπαγή σφαιρική πρωτεΐνη. Αποτελείται από 585 αμινοξέα, που περιέχουν 17 θειώδεις συνδέσεις και ελεύθερη ομάδα SH που μπορεί να συμμετάσχει στο διμερισμό 18 και το μοριακό βάρος της είναι περίπου που ορίστηκε 22

28 σύμφωνα με την ακολουθία των αμινοξέων 18,20. Το ισοηλεκτρικό σημείο pi της είναι περίπου 4,9. Η BSA είναι ένα μόριο που αποτελείται από 143 ομάδες καρβοξυλικών (μέγιστο αρνητικό φορτίο) και 101 αμινομάδες (μέγιστο θετικό φορτίο) 19. Είναι υπεύθυνη για τη μεταφορά φαρμάκων, ορμονών, τροφίμων, οργανικών ενώσεων και μικρών μορίων στον οργανισμό. Έχει σημασία για τη ρύθμιση της οσμωτικής πίεσης και του ph του αίματος. Ωστόσο, επειδή ασθένειες ή γενετικές ανωμαλίες που οφείλονται στην ανεπαρκή περιεκτικότητα του αίματος σε BSA είναι πολύ ήπιες και οι ρυθμοί ανάπτυξης και αναπαραγωγής δεν διαφέρουν ουσιωδώς από τα συνήθη περιστατικά, έχουν δημιουργηθεί αμφιβολίες σχετικά με τους ρόλους που διαδραματίζει η BSA στο αίμα. 23

29 Βιβλιογραφία 1. Polyelectrolytes (solution properties), Ichiro Nda and Yoshio Muroga, Polymeric Materials Encyclopedia CRS-Press, Polyelectrolytes (chain Models of Polyions), Esen A. Bekturov, L. A Bimendina and S. E. Kudaibergenov, Polymeric Materials Encyclopedia CRS- Press, Hydrophobic Polyelectrolytes (Conformational Transitions), Shintarova Sugai, Polymeric Materials Encyclopedia CRS- Press, Polymeric Materials Encyclopedia vol.11,(polyelectrolytes). 5. M. Mandel, Polyelectrolytes in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Wiley Interscience, vol.11, (Polyelectrolytes). 6. Flores, H., Auto-assemblage de polyélectrolytes : formation de nanoring, adhésion de protéines et de cellules, Ed. Université Louis Pasteur Strasbourg I, 2005, pag 3, 11,23-26,43, Goddard, E.D., Ananthapadmanabhan, K.P., Interaction of Surfactants with Polymers and Proteins, Ed. CRC Press, Florida, 1993, pag. 296,297,299,300,301,302,303, 77., 78, Manning G. S., J. Chem. Phys., 51, 1969, Manning G. S., Quart. Rev. Biophys., 11, 1978, Gummel, J., Structures et mecanismes de formation de complexes polyelectrolyte-proteine, Universite d Orsay Paris-Sud, 2006, p 11, 16,22-25,31,53,55,63, 67,81,111, Bockris J. O M.,. Reddy, A. K. N, Modern Electrochemistry, vol. 1, Plenum Press, New York, Barrow G. M., Physical Chemistry, Mc Graw-Hill Book Company, Avram, Margareta, Chimie Organica, Vol 2, Ed. Academiei Republicii Socialiste Romania, Bucuresti, 1983, pag. 469, 470, 471, 473,474, Δομές πρωτεϊνών και ο ρόλος τους στη λειτουργικότητά : Διδακτικά ανάλογα για την κατανόησή τους, Posted by elgavrilis on 16 Νοεμβρίου Peters, T. J. All about Albumin Biochemistry, Genetics, and Medical Applications, Academic Press : San Diego, CA J. Q. Liu, J.N. Tian, Z. D. Hu, X. G. Chen, Biopolymers 2004, 73,

30 17. Reed R. G., Putnam F. W., Peters T. Jr., Biochem. J. 1980, 191, Dugaiczyk A., Law S.W., Dennison O.E., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1982, 79, Κabanov V. A., Skobeleva V. B., Rogacheva V. B. and Zezin A. B., J. Phys. Chem. 2004, 108, F. Zsila, P. Molnar, J. Deli, Chemistry & Biodiversity 2005, 2, T. Matsumoto, H. Inoue and M. Takahashi, Langmuir, in press. 25

31 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 3. Διαπολυμερή σύμπλοκα 3.1 Εισαγωγή Τα διαπολυμερή σύμπλοκα και ιδιαίτερα τα σύμπλοκα πολυηλεκτρολυτών έχουν τεράστιο ενδιαφέρον από την άποψη της παρασκευής νέων υλικών, όπως μεμβρανών για διαπίδυση, υπερδιήθηση και αντίστροφη ώσμωση για την αφαλάτωση του θαλασσινού νερού. Αυτές οι μεμβράνες επίσης χρησιμοποιούνται για την υπερδιήθηση βιολογικών υγρών, για αιμοκάθαρση σε τεχνητά νεφρά και για αιμοξυγόνωση σε τεχνητό πνεύμονα. Ο σχηματισμός συμπλόκων μεταξύ βιολογικών μακρομορίων και συνθετικών πολυηλεκτρολυτών οδηγεί σε αύξηση της ενζυμικής σταθερότητας σε μια ευρεία κλίμακα θερμοκρασίας και ph 1. Επιπλέον έχει αναφερθεί ότι ο σχηματισμός διαπολυμερών συμπλόκων βρίσκει εφαρμογές στην αναγνώριση και το διαχωρισμό μακρομορίων 2. Τα μη στοιχειομετρικά διαπολυμερή σύμπλοκα πολυηλεκτρολυτών χρησιμοποιούνται σαν μια νέα οικογένεια μεταφοράς ενζύμων. Η ικανότητα που έχουν να διαλύονται στο νερό και να καταβυθίζονται αντιστρεπτά, με μικρές μεταβολές στις συνθήκες (ph, ιοντική ισχύ), χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία αντιστρεπτών διαλυτών ακινητοποιημένων ενζύμων 3. Επίσης αλληλεπιδράσεις των πολυιόντων του DNA με πολυκατιόντα οδηγούν σε αυθόρμητη ηλεκτροστατική σύζευξη των αντίθετα φορτισμένων μακρομορίων και σχηματισμό διαπολυμερών συμπλόκων. Αυτά τα σύμπλοκα διαπερνούν εύκολα την κυτταρική μεμβράνη 4. Έτσι φαίνεται να είναι πιο ελπιδοφόρα για την μεταφορά γονιδίων. 3.2 Διαπολυμερή σύμπλοκα Σε υδατικά διαλύματα μιγμάτων υδατοδιαλυτών πολυμερών, μεταξύ των δύο μακρομοριακών ειδών αναπτύσσονται ειδικές αλληλεπιδράσεις, εξαιτίας της ιδιαίτερης δομής αυτών των πολυμερών και του διαλύτη 1,5 Τέτοιες αλληλεπιδράσεις είναι : Δεσμοί υδρογόνου Ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις Coulomb Αλληλεπιδράσεις Van der Waals, Debye, London. Υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις 26

32 Αυτές οι αλληλεπιδράσεις οδηγούν συχνά στη σταθεροποίηση δομών με διαφορετική φυσικοχημική συμπεριφορά από εκείνη των αναμιγνυόμενων πολυμερών. Διαπολυμερή σύμπλοκα μπορούν να ληφθούν με διάφορες μεθόδους Με ανάμιξη ήδη υπαρχόντων χημικώς και δομικώς συμπληρωματικών μακρομορίων οδηγώντας στη δημιουργία ενός συμπλόκου με δομή σκάλας 7, δηλαδή με σύνδεση μακρών αλληλουχιών μονομερών μέσω δεσμών. Ωστόσο άλλες έρευνες έδειξαν ότι υπάρχει ετερογένεια στη δομή των πολυσυμπλόκων, υπό μορφή ατελειών που δημιουργούνται από μη αντιδρώντα τμήματα των αλυσίδων των πολυμερών 1,8. 2. Με πολυμερισμό μονομερών παρουσία μιας συμπληρωματικής μήτρας που έχει σαν αποτέλεσμα το σχηματισμό συμπλόκου με μορφή διπλού κλώνου. 3. Μια νέα μέθοδος σύνθεσης συμπλόκων πολυμερών προτάθηκε πρόσφατα 9,10. Ο σχηματισμός του συμπλόκου λαμβάνει χώρα στη διεπιφάνεια δύο μη αναμίξιμων υγρών όπου έχουν διαλυθεί τα αντιδρώντα συστατικά. Τα σύμπλοκα πολυμερών εμφανίζονται σαν λεπτά φιλμ στην διεπιφάνεια. Με ανάμιξη υδατικών διαλυμάτων δύο αντίθετα φορτισμένων πολυηλεκτρολυτών, μπορούμε να πάρουμε τα παρακάτω συστήματα: i. Συστήματα δύο φάσεων, του υπερκείμενου υγρού και του καθιζάνοντος συμπλόκου (αδιάλυτα στοιχειομετρικά σύμπλοκα πολυηλεκτρολυτών) ii. Θολά κολλοειδή συστήματα με αιωρούμενα σωματίδια συμπλόκων (κολλοειδή σύμπλοκα) iii. Ομογενή συστήματα τα οποία περιέχουν διαλυτά μικρά συσσωματώματα συμπλόκων (διαλυτά μη στοιχειομετρικά σύμπλοκα πολυηλεκτρολυτών) 3.3 Σύμπλοκα πολυηλεκτρολυτών με βιολογικά μακρομόρια Η συμπεριφορά των πολυηλεκτρολυτών με βιολογικά μακρομόρια είναι παρόμοια με τα διαπολυμερή σύμπλοκα. Μελέτες σχετικά με τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ πρωτεϊνών και πολυηλεκτρολύτων άρχισαν το 1950 από τον Morawetz 22. Περιέγραψαν την καθίζηση της καταλάσης του ήπατος με συνθετικούς πολυηλεκτρολύτες 11. Όπως έχουμε δει οι πρωτεΐνες μπορούν να θεωρηθούν αμφοτερικά φορτισμένα σωματίδια. Έτσι, μπορούν να αλληλεπιδράσουν με ηλεκτροστατικές δυνάμεις με τους πολυηλεκτρολύτες με σχηματισμό διαλυτού συμπλόκου ή όχι. Πολλές μελέτες σε αυτό το είδος των συμπλόκων έγιναν με επιλεκτική καθίζηση των πρωτεϊνών από πολυηλεκτρολύτες που έχουν μεγάλες εφαρμογές για τις τεχνικές καθαρισμού πρωτεϊνών, τη σταθεροποίηση και την ακινητοποίηση των ενζύμων. Αυτό το φαινόμενο έχει εφαρμογή για τη μεταφορά των πρωτεϊνώνφαρμάκων από μικροκάψουλες και για την αναγέννηση ιστών 12. Τα σύμπλοκα πρωτεΐνης/πολυηλεκτρολύτη μπορούν να αποτελέσουν μοντέλα για τη μελέτη των αλληλεπιδράσεων Coulomb μεταξύ DNA με πρωτεΐνες

33 Η διαδικασία αλληλεπίδρασης μεταξύ των πρωτεϊνών και πολυηλεκτρολύτων είναι στην πραγματικότητα μια αντίδραση συμπλοκοποίησης λόγω της εξουδετέρωσης μεταξύ των μακρομοριακών αντιδρώντων με ισοδύναμο αριθμό ιόντων X - + X - + X - + X - + X - + X - + Y Y Y - Y + + Y + Y + Y Y + Y nx- + ny X - X - X - Σχήμα 3.1 : Αναπαράσταση σχηματισμού συμπλόκων από πρωτεΐνη και πολυηλεκτρολύτη. Η κατανόηση του μηχανισμού με τον οποίο σφαιρικές πρωτεΐνες αντιδρούν με μακρομόρια μπορεί να προσφέρει μια καλύτερη εξήγηση των μηχανισμών των αλληλεπιδράσεων των μακρομορίων στη φύση 15. Οι παράγοντες συμπλοκοποίησης είναι: Δεσμοί υδρογόνου Τα σύμπλοκα δεσμών υδρογόνου μπορούν να σχηματιστούν με ουδέτερα υδρόφιλα πολυμερή ικανά να σχηματίσουν δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των ελεύθερων ζευγών ηλεκτρονίων του Ν ή Ο και του Η. Παρόλα αυτά αυτός ο τύπος της αλληλεπίδρασης γίνεται μόνο σε όξινο περιβάλλον διότι μόνο οι ομάδες του καρβοξυλικού οξέος της πρωτεΐνης μπορούν να αλληλεπιδράσουν με αυτά τα ζεύγη. Τα πολυμερή που ευνοούν αυτές τις αλληλεπιδράσεις, είναι πολυμερή που περιέχουν αμίδια, αιθέρες ή αλκοόλες. Οι δεσμοί υδρογόνου είναι σπάνιοι για τους πολυηλεκτρολύτες εξαιτίας της επικράτησης των ηλεκτροστατικών δυνάμεων. Ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις Στην περίπτωση των πολυηλεκτρολυτών, είναι γνωστό ότι οι κύριες δυνάμεις αλληλεπίδρασης οφείλονται στις ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις. Οι παράμετροι που επηρεάζουν αυτές τις αλληλεπιδράσεις είναι το ph, η ιοντική ισχύς και ο βαθμός φόρτισης του πολυηλεκτρολύτη. Αρκετές μελέτες έχουν δείξει ότι για ένα σύστημα με χαμηλή ιοντική ισχύ, ο αριθμός των φορτισμένων ομάδων του πολυηλεκτρολύτη ανά γραμμάριο πρωτεΐνης είναι σταθερός σε ένα συγκεκριμένο ph, όποια και αν είναι η αλυσίδα και το μήκος του πολυηλεκτρολύτη. Επιπλέον, αυτή η συμπλοκοποίηση είναι στοιχειομετρική και 28

34 οδηγεί σε ουδέτερα σύμπλοκα που καταβυθίζονται και δεν περιέχουν αντισταθμιστικά ιόντα. Ωστόσο, είναι απαραίτητο να επιτευχθεί μια κρίσιμη τιμή ph (η οποία μπορεί να είναι κάτω ή επάνω από το ισοηλεκτρικό σημείο), για να παρατηρήσουμε την συμπλοκοποίηση 16. Υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις Οι ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις είναι ο κύριος μοχλός της ένωσης μεταξύ πρωτεϊνών και πολυηλεκτρολύτών. Ωστόσο, υπάρχουν και υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις που διαδραματίζουν σπουδαίο ρόλο. Πράγματι, συχνά η υδροφοβικότητα φαίνεται απευθείας από την αρχική δομή της πρωτεΐνης και κατά συνέπεια δεν εξαρτάται από την αναδίπλωση της πρωτεΐνης που τείνει να περιέχει τις υδρόφοβες περιοχές στο εσωτερικό της. Το μίγμα πρωτεΐνης/πολυηλεκτρολύτη σε διάλυμα μπορεί να οδηγήσει στις εξής περιπτώσεις 17 : - Σε διαχωρισμό φάσεων, όπου κάθε μία από τις φάσεις θα περιέχει το ένα από τα συστατικά (όταν έχουν το ίδιο φορτίο), που χρησιμοποιείται για να διαχωρίσει και να εξαγάγει μια πρωτεΐνη από το μίγμα. - Σε μια ένωση που οδηγεί στο σχηματισμό ενός διαλυτού συγκροτήματος ή πηκτώματος. - Σε διαχωρισμό φάσης μεταξύ του συγκροτήματος και του διαλύτη με αποτέλεσμα την εμφάνιση ιζημάτων Σχήμα 3.2 : Σχηματική αναπαράσταση της δομής που σχηματίζεται από τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ πολυηλεκτρολυτών και πρωτεϊνών. Σύμφωνα με μελέτες ορισμένοι παράγοντες που επηρεάζουν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ πρωτεϊνών και πολυηλεκτρολυτών είναι : Η ιοντική ισχύς Όλα τα συστήματα που μελετούν το σχηματισμό συμπλόκων πρωτεΐνης/πολυηλεκτρολύτη είναι πολύ ευαίσθητα στην παρουσία του αλατιού. Ενώ σε διαλύματα χωρίς ιοντική ισχύ φτάνουμε σε σημεία μεγάλης συσσωμάτωσης, 29

35 ακόμη και μια μικρή ποσότητα άλατος οδηγεί σε ισχυρή μείωση της συσσωμάτωσης. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί από την αλλαγή στη διαμόρφωση του πολυηλεκτρολύτη από μια δομή περισσότερο ή λιγότερο άκαμπτη σε μια πιο εύκαμπτη δομή λόγω των δυνάμεων Coulomb που παρεμποδίζουν τη φόρτιση των αλυσίδων 11. Για υψηλότερες συγκεντρώσεις αλατιού, δηλαδή σε μεγαλύτερη ιοντική ισχύ, η ισχύς των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των μορίων πρωτεϊνών και του πολυηλεκτρολύτη είναι μειωμένη 11. Εν ολίγοις, το σύμπλεγμα της πρωτεΐνης/πολυηλεκτρολύτη που καθιζάνει σε χαμηλές ιοντικές ισχύες θα γίνει διαλυτό εάν η ιοντική ισχύς αυξηθεί 19. Το μέγεθος και το μοριακό βάρος των σωματιδίων Μελέτες έχουν δείξει ότι το μοριακό βάρος των πολυηλεκτρολυτών δεν έχει σημαντική επίδραση για τη διαμόρφωση των συσσωμάτων, αλλά πρέπει να έχουμε κατά νου ότι ένα μόριο του πολυηλεκτρολύτη με μεγάλο μοριακό βάρος μπορεί να συνδυαστεί με ένα μεγάλο αριθμό μορίων πρωτεΐνης 20. Η πυκνότητα φορτίου Η κατανομή φορτίου στην επιφάνεια της πρωτεΐνης αντιστοιχεί σε ένα πολύπλοκο μηχανισμό που εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το pη. Μια τέλεια ανάμιξη μεταξύ των φορτίων πρωτεΐνης και πολυηλεκτρολύτη είναι δύσκολο να επιτευχθεί. Επιπλέον, οι διαρρυθμίσεις στη διαμόρφωση του πολυηλεκτρολύτη καθώς και ο αριθμός των πιθανών θέσεων σύνδεσης της πρωτεΐνης επιτρέπουν πολλές καταστάσεις ενέργειας που μειώνονται ακόμη και αν το συνολικό φορτίο της πρωτεΐνης δίνει ισχυρές απωθήσεις. Αν ο αριθμός των φορτισμένων περιοχών στην επιφάνεια της πρωτεΐνης είναι μεγάλος τότε τα φορτισμένα τμήματα του πολυηλεκτρολύτη θα συνδεθούν 12. Η συγκέντρωση και αναλογία των συστατικών στο μίγμα Οι διαδικασίες, εξουδετέρωσης των φορτίων από μία αλλαγή στην διαμόρφωση και η ενσωμάτωση των πρόσθετων πολύ-ιόντων, εξαρτώνται ιδιαίτερα από τη συγκέντρωση των διαλυμάτων των συστατικών 18. Σε μικρές συγκεντρώσεις πολυμερούς το σύμπλοκο ένδο-πολυμερούς με την πρωτεΐνη είναι κορεσμένο 21. Με αύξηση της συγκέντρωσης της πρωτεΐνης παρατηρείται εκτός από το σύμπλοκο πρωτεΐνης/πολυηλεκτρολύτη, μια συσσωμάτωση των μορίων της πρωτεΐνης επίσης στο δίαλυμα 16. Η δομή των συσσωματωμάτων πρωτεΐνης/πολυηλεκτρολύτη εξαρτάται από την αναλογία ανάμειξης. Η τιμή αυτής της αναλογίας είναι συνήθως σε στοιχειομετρία 1: 1και αντιστοιχεί στην στιγμή που όλες οι αλυσίδες του πολυηλεκτρολύτη και όλα τα μόρια της πρωτεΐνης συμμετέχουν σε συσσωματώματα, αμφότερες με ένα μέγιστο αριθμό αλληλεπιδράσεων ανά μόριο

36 Το ph Θεωρούμε δύο συγκεκριμένες τιμές του pη για να εξηγήσουμε το φαινόμενο του σχηματισμού του συμπλόκου πρωτεΐνης/πολυηλεκτρολύτη. Ο σχηματισμός του αρχικού σωματιδίου γίνεται σε μια κρίσιμη τιμή ph, ph crit αρχικά και ο σχηματισμός συσσωματωμάτων σε μια τιμή ph διαχωρισμού φάσεων, ph Φ. Το ph crit είναι το σημείο έναρξης της σύνδεσης του πολυηλεκτρολύτη με την πρωτεΐνη όταν υπάρξει επαρκές φορτίο με αντίθετο πρόσημο σε αυτήν. Το ph crit συνδέεται αλλά δεν είναι ισοδύναμο με το ισοηλεκτρικό σημείο της πρωτεΐνης, δεδομένου ότι αντιστοιχεί σε μια τοπική περίσσεια φορτίου της πρωτεΐνης 16. Η τιμή του ph crit εξαρτάται από την ιοντική ισχύ του διαλύματος και γενικά παρατηρείται στο εύρος pη όπου το ολικό φορτίο της πρωτεΐνης έχει το ίδιο πρόσημο με το φορτίο του πολυηλεκτρολύτη. Αυτό εξηγείται από την ετερογένεια του φορτίου της πρωτεΐνης που αλληλεπιδρά με σημεία του πολυηλεκτρολύτη (περιοχές) με αντίθετο πρόσημο σε σύγκριση με το μέσο φορτίο της πρωτεΐνης. Η διαδικασία του σχηματισμού των συμπλοκών πρωτεΐνης / πολυηλεκτρολύτη είναι αναστρέψιμη σε σχέση με το ph 11. Αρνητικώς φορτισμένοι πολυηλεκτρολύτες μπορούν να σχηματίσουν διαλυτά σύμπλοκα με αρνητικώς φορτισμένες πρωτεΐνες κοντά στο ισοηλεκτρικό τους σημείο. Αυτό εξηγείται από την παρουσία των επιφανειακών θετικών φορτίων (περιοχών) της πρωτεΐνης (το συνολικό φορτίο παραμένει αρνητικό) που επιτρέπουν στον πολυηλεκτρολύτη να αλληλεπιδράσει με την πρωτεΐνη μέσω ενός σημείου αγκίστρωσης που είναι τοπικά ισχυρότερο από τις απωθητικές δυνάμεις που οφείλονται στο καθαρό αρνητικό φορτίο της πρωτεΐνης 17. Μία σχηματική περιγραφή του σχηματισμού των συμπλόκων πρωτεϊνών/ πολυηλεκτρολυτών φαίνεται στο Σχήμα 3.3. Ο αρχικός σχηματισμός του πρωτογενούς διαλυτού σωματιδίου είναι μια μετάβαση στη μοριακή κλίμακα, αφού ο σχηματισμός συσσωματωμάτων είναι μια μετάπτωση φάσεων

37 Σχήμα 3.3: Σχηματική αναπαράσταση των βημάτων του σχηματισμού συσσωματωμάτων ( Margolin A., Sheratyuk S. F., Izumrudov V. A., Zezin A.B., Kabanov V. A., Eur. J. Biochem., 146, 1985, 625). Στην περίπτωση της αλληλεπίδρασης μεταξύ των πρωτεϊνών και των πολυηλεκτρολυτών, η αλληλεπίδραση των πρωτεϊνών με πολυανιόντα ευνοείται σε χαμηλότερο pη από το ισοηλεκτρικό σημείο της πρωτεΐνης (pi) 17,21 όπου η πρωτεΐνη εμφανίζει πλεόνασμα θετικού φορτίου και με πολυκατιόντα σε pη μεγαλύτερο από το pi της πρωτεΐνης 13,17 όπου η πρωτεΐνη έχει αρνητικό φορτίο. 32

38 Βιβλιογραφία 1. Bekturov E.A., L. A. Bimendina, Adv. Polym. Sci., 1981, 41, Litmanovich A. A., Papisov I. M., Kabanov V. A., Eur. Polym. J., 1981, 17, Zenin A. B., Izumrudov V. A., Kabanov V. A., Macromol. Chem., Makromol. Symp., 1989, 26, Kabanov V. A., Makromol. Symp., 1995, 98, Tsuchida E., S. Takeoka. Macromolecular Complexes in Chemistry and Biology, Springer Verlag, Berlin Heidelberg, Bekturov E. A., L. A. Bimendina, J. M. S.- Rev. Macromol. Chem. Phys., C37, 1997, Michaelis A. S., R. D. Miekka, J. Phys. Chem., 65, 1961, Kabanov V. A., I. M. Papisov, Vysokomol. Soedin., A14, 1979, Kudaibergenov S. E. Et al., Macromol. Rapid. Commun., 1994, 15, Bimendina L. A., S. B. Iskaraeva, S. E. Kudaibergenov, E. A. Bekturov, Int. J. Polym. Anal. Charact., 1996, 2, Ball, V., Winterhalter, M., Schwinte, P., Lavalle, Ph., Voegel, J.-C., Schaaf, P. Complexation Mechanisme of Bovine Serum Albumin and Poly(allylamine hydrochloride), J. Phys. Chem. B 2002, Mattison K.W., Dubin P.L., Brittain I.J., Complex formation between Bovine Serum Albumine and Strong Polyelectrolytes: Effect of Polymer Charge Density, J. Phys. Chem. B, 1998, 102, Li, Y., Mattison K.W., Dubin P.L., Havel, H. A., Edwards, Sh. L., Light Scattering Studies of the Binding of Bovine Serum Albumin to a Cationic Polyelectrolyte, Ed. John Wiley&Sons, Inc, 1996, Kabanov, V.A., Skobeleva, V.B., Rogacheva, V.B., Zezin, A.B., Sorption of Proteins by Slightly Cross-Linked Polyelectrolyte Hydrogels: Kinetics and Mechanism, J. Phys. Chem. B 2004, 108, p1485, Azegami, Sh, Tsuboi, A., Izumi, T, Hirata, M., Dubin, P.L., Wang, B., Kokufuta, E., Formation of an Intrapolymer Complex from Human Serum Albumin and Poly(ethylene glycol), Langmuir, 15, 1999, p Kaibara, K., Okazaki, T., Bohiar, H.B., Dubin, P.L. ph- Induced Coacervation in Complexes of Bovine Serum Albumin and Cationic 33

39 Polyelectrolytes, Biomacromolecules, 2000, 1, Gummel, J., Structures et mecanismes de formation de complexes polyelectrolyte-proteine, Universite d Orsay Paris-Sud, 2006, p 11, 16,22-25,31,53,55,63, 67,81,111, Dautzenberg, H., Polyelectrolyte Complex Formation in Highly Aggregating Systems. 1. Effect of Salt: Polyelectrolyte Complex Formation in the Presence of NaCl, Macromolecules, 1997, 30, Matralis, A., Sotiropolou, M., Bokias, G., Staikos, G., Water-Soluble Stoichiometric Polyelectrolyte Complexes Formed between Poly(sodium acrylate) and Poly(acrylamide-co-[3(methacryloylaminopropyl]trimethyl ammonium chloride)-graft, Polyacrylamide Copolymers, Noguchi, H, Interactions of Proteins with Polymeric Materials, Biochimica et Biophysica Acta, vol. 22, 1956, p Xia, J., Dubin, P.L., Dautzenberg, H., Light Scattering, Electrophoresis,and Turbidimetry Studies of Bovine Serum Albumin Poly(dimethylallylammonium chloride) Complex, Langmuir, 1993, 9, Herbert Morawetz and Walter. Huo-SJR, Vol. 56. The Interaction of Proteins with Synthetic Polyelectrolytes. I. Complexing of Bovine Serum Albumin, August

40 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 4.Τεχνικές πολυμερισμού 4.1 Εισαγωγή Οι αλυσωτές αντιδράσεις πολυμερισμού μέσω ελευθέρων ριζών ήταν ήδη γνωστές ένα τέταρτο του αιώνα πριν την κατανόηση της φύσης των πολυμερών ουσιών και των αντιδράσεων πολυμερισμού. Η αναγνώριση των αλυσωτών αντιδράσεων πολυμερισμού μέσω ελευθέρων ριζών, πραγματοποιήθηκε τη δεκαετία του Στις δεκαετίες του 1940 και 1950 είχε ήδη γίνει γνωστός ο βασικός μηχανισμός του πολυμερισμού με ελεύθερες ρίζες όπως τον ξέρουμε σήμερα. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα του πολυμερισμού μέσω ελευθέρων ριζών είναι ότι μπορεί να πραγματοποιηθεί σε ήπιες συνθήκες χωρίς να απαιτείται η πλήρης καθαρότητα που χρειάζεται για την πραγματοποίηση των ιοντικών ή στερεοκανονικών πολυμερισμών, πράγμα που είναι σημαντικό για την βιομηχανία. Σαν συνέπεια μεγάλου μοριακού βάρους πολυμερή μπορούν συχνά να παρασκευαστούν σε βιομηχανική κλίμακα χωρίς να απαιτείται απομάκρυνση των σταθεροποιητών που υπάρχουν στα εμπορικά μονομερή, παρουσία ιχνών οξυγόνου και χωρίς εξαντλητική ξήρανση των χρησιμοποιημένων διαλυτών για να απομακρυνθεί η υγρασία. Μάλιστα ένα σημαντικό πλεονέκτημα είναι πως αυτοί οι πολυμερισμοί μπορούν να πραγματοποιηθούν χωρίς πρόβλημα σε υδατικά μέσα. Το μειονέκτημά τους είναι ότι ενώ είναι εύκολο να παραχθεί μία δραστική ρίζα που μπορεί να αρχίσει τον πολυμερισμό, αυτός είναι δύσκολος να ελεγχθεί λόγω της υψηλής δραστικότητας της ρίζας. 4.2 Βήματα πολυμερισμού μέσω ελευθέρων ριζών Οι αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα κατά τον πολυμερισμό αυτό είναι: a) Έναρξη b) Πρόοδος c) Τερματισμός Έναρξη Προκειμένου να αρχίσει ο πολυμερισμός ελευθέρων ριζών χρειάζεται να υπάρχουν ελεύθερες ρίζες. Οι πιο γνωστές αντιδράσεις σχηματισμού ριζών είναι η 35

41 ομολυτική διάσπαση απλών δεσμών και η μεταφορά ηλεκτρονίων από ιόντα ή άτομα σε ένα μόνο μόριο δέκτη, δεσμός του οποίου διασπάται με αυτόν τον τρόπο. Έτσι έχουμε αποσύνδεση των π-ηλεκτρονίων του διπλού δεσμού άνθρακαάνθρακα, που αποτελεί και την έναρξη της αντίδρασης. Γενικά η αντίδραση της έναρξης περιλαμβάνει την εκκίνηση (κατά την οποία συνήθως από μια άλλη ουσία, τον εκκινητή, δημιουργούνται ρίζες) και την κυρίως αντίδραση έναρξης (κατά την οποία ένα μόριο μονομερούς αντιδρά με μία ρίζα του εκκινητή). Η ταχύτητα της τελευταίας αντίδρασης είναι πολύ μεγαλύτερη από την ταχύτητα της πρώτης, κάτι που σημαίνει ότι η ταχύτητα της συνολικής αντίδρασης έναρξης καθορίζεται από το βραδύτερο στάδιο, δηλαδή από το σχηματισμό ριζών. Η ρίζα που δημιουργήθηκε με κάποιον από τους προηγούμενους τρόπους διεγέρσεως είναι εξαιρετικά δραστική. Το ελεύθερο ηλεκτρόνιό της αποσυνδέει αμέσως το ζεύγος των π-ηλεκτρονίων του ακόρεστου μορίου του μονομερούς και σχηματίζει με το ένα εκ των δυο π-ηλεκτρονίων ένα νέο χημικό δεσμό. Λόγω του άλλου π-ηλεκτρονίου που παραμένει ελεύθερο, δημιουργείται μια ρίζα στο μόριο που σχηματίζεται. Συγκεντρωτικά η έναρξη της αντίδρασης για ένα μονομερές Μ παρουσία ενός εκκινητή Ι μπορεί να αποδοθεί ως εξής: Πρόοδος R I 2 R M RM Η σχηματιζόμενη ρίζα που περιέχει ήδη ένα μόριο μονομερούς συνδέεται ταχύτατα με άλλα μόρια μονομερούς. Έτσι δημιουργείται ένα αυξανόμενο μόριο με μια ρίζα στην άκρη. Η αντίδραση προόδου μπορεί να αποδοθεί ως εξής: Τερματισμός RM n M RM n 1 Η ανάπτυξη του μακρομορίου σταματά όταν αυτό παύσει να υφίσταται στην κατάσταση της ρίζας. Αυτό συμβαίνει με την αντίδραση τερματισμού, η οποία γίνεται κυρίως με αμοιβαία απενεργοποίηση δυο μακροριζών, ενώ σε μικρότερη έκταση γίνεται με αντίδραση της μακρορίζας με κάποια άλλη που βρίσκεται στο σύστημα Η εξουδετέρωση των ελευθέρων ριζών γίνεται κυρίως με δυο τρόπους: Με αντίδραση συνένωσης RM n RM m RM n M m R Με αντίδραση αντικατανομής RM n RM m RM n RM m 36

42 Ποια αντίδραση θα υπερισχύσει εξαρτάται από τη φύση του μονομερούς και τη θερμοκρασία. Επίσης η αντίδραση συνένωσης δυο ριζών απαιτεί μόνο μια μικρή ενέργεια ενεργοποίησης, ενώ η αντίδραση αντικατανομής απαιτεί μεγαλύτερη ενέργεια μιας και σε αυτή την περίπτωση η μεταφορά ενός ατόμου υδρογόνου συνδέεται με το σχηματισμό ενός νέου διπλού δεσμού. Μια άλλη αντίδραση τερματισμού μπορεί να γίνει κατά την συνάντηση μιας μακρόριζας με κάποια άλλη ρίζα που υπάρχει στο σύστημα 4.3 Ιδιότητες των χρησιμοποιουμένων πολυμερών Πολυ (Ν,Ν-διμεθυλακρυλαμίδιο), PDMAM CH 2 CH C H 3 CO N CH3 Το πολυ(ν,ν-διμεθυλακρυλαμίδιο) είναι ένα πολύ υδρόφιλο πολυμερές, μια μη ιοντική πολυβάση. Μερικοί από τους διαλύτες του είναι, εκτός από το νερό, το τετραϋδροφουράνιο, η αιθυλενογλυκόλη, η μεθανόλη και το διοξάνιο. Παρουσιάζει σημαντικές συμπλεκτικές ικανότητες μέσω δεσμών υδρογόνου με ασθενή πολυοξέα. Το υδατικό διάλυμα PDMAM δεν εμφανίζει διαχωρισμό φάσεων ακόμα και αν θερμανθεί στους 200 o C 1. Χρησιμοποιείται ευρέως σε βιομηχανίες χαρτιού, υφαντουργίας και επιστρώσεων 2. Επίσης οι ρητίνες με βάση το PDMAM έχουν βρει αυξημένη χρήση σε μια ποικιλία συνθετικών εφαρμογών, όπως οι πολυμερικές επιφάνειες στήριξης για σύνθεση πρωτεϊνών 3,4. Ακόμα έχει μελετηθεί σε πολλά άρθρα ο ρόλος του PDMAM στο σχηματισμό διαπολυμερών συμπλόκων δεσμών υδρογόνου 5,6, αλληλοεμπλεκομένων δικτύων 7 και υδροπηκτωμάτων 8. Πολυ (Χλωριούχο 3μεθακρυλαμιδοπροπυλ-τριμεθυλαμμώνιο), PMAPTAC CH 3 C H 2 C C O H N CH 2 3 H3 C N CH3 Cl CH 3 37

43 Το PMAPTAC είναι ένας ισχυρός κατιοντικός πολυηλεκτρολύτης στον οποίο κάθε μονάδα έχει ένα ηλεκτρικό φορτίο σταθερό και σε ισορροπία με ένα ισοδύναμο αριθμό αντισταθμιστικών ιόντων χλωρίου. Η επιλογή του PMAPTAC έγινε για διάφορους λόγους. Πρώτον, είναι ένας ισχυρός πολυηλεκτρολύτης και όταν διαλύεται σε νερό είναι πλήρως φορτισμένος ανεξάρτητα από το pη που χρησιμοποιείται. Δεύτερον, είναι ένας πολυηλεκτρολύτης μερικώς υδρόφοβος αφού οι επαναλαμβανόμενες μη φορτισμένες μονάδες είναι υδρόφοβες 9. Οι ισχυροί πολυηλεκτρολύτες είναι συχνά ενώσεις μονομερών που φέρουν μια ισχυρή ομάδα οξέος η οποία διίσταται τελείως απελευθερώνοντας H + ή άλατα. Εν ολίγοις, ανεξάρτητα από το περιβάλλον, το PMAPTAC παραμένει κατιοντικό. Το μονομερές ΜΑΡΤΑC σε σύγκριση με άλλα κατιοντικά μονομερή βινυλίου, χρησιμοποιείται κυρίως για τη σύνθεση των ομοπολυμερών και συμπολυμερών με υδρόφιλα μονομερή όπως το ακρυλαμίδιο. Το εμπορικό του ενδιαφέρον δεν οφείλεται μόνο στις πολλές διαφορετικές εφαρμογές του, αλλά επίσης και για τη σταθερότητα του υδροφιλικού του χαρακτήρα. Επιπλέον, το PMAPTAC χρησιμοποιείται συχνά ως μοντέλο για μελέτες σε διάφορα πεδία έρευνας των πολυηλεκτρολύτών, όπως οι αλληλεπιδράσεις με πολυηλεκτρολύτες και αντίθετα φορτισμένα υδρόφιλα κολλοειδή.10. Η αντίδραση πολυμερισμού του MAPTAC γίνεται με τη χρήση του οξειδοαναγωγικού εκκινητή υπερθειικό αμμώνιο (APS)/ μεταδιθειώδες κάλιο (PBS). Έχοντας σαν βάση τις διάφορες αναφορές στη βιβλιογραφία για παρόμοια συστήματα, αναμένεται ότι η έναρξη του πολυμερισμού με APS / PBS σε νερό θα περιλαμβάνει μεταδιθειώδεις ρίζες, ανιοντικές θειϊκές ρίζες και ρίζες υδροξυλίου, που σχηματίζονται σύμφωνα με τις αντιδράσεις 11 : S 2 O H 2 O 2HSO 3 - (1) S 2 O HSO 3 2- SO SO HSO3 (2) 2- S 2 O 8-2SO 4 (3) R + H 2 O R-H + HO (4) Η αντίδραση (4) (στην οποία μπορεί να είναι οποιαδήποτε από τις ρίζες που λαμβάνονται στην αντίδραση (2)) είναι καθοριστική λόγω της μεγάλης ποσότητας του νερού που υπάρχει στο σύστημα, αν και η σταθερά μεταφοράς στο νερό είναι πολύ μειωμένη ειδικά για το πολυμερισμό των ακρυλικών μονομερών

44 Η αντίδραση έναρξης του πολυμερισμου με το σύστημα APS/PBS είναι: O CH 3 O CH 3 HO S + CH 2 C HO S CH 2 C O CONH(CH 2 ) 3 N + (CH 3 ) 3 Cl - O CONH(CH 2 ) 3 N + (CH 3 ) 3 Cl - O CH 3 O CH 3 O - S O + CH 2 C O - S O CH 2 C O CH 3 CONH(CH 2 ) 3 N + (CH 3 ) 3 Cl - O CH 3 CONH(CH 2 ) 3 N + (CH 3 ) 3 Cl - HO + CH 2 C HO CH 2 C CONH(CH 2 ) 3 N + (CH 3 ) 3 Cl - CONH(CH 2 ) 3 N + (CH 3 ) 3 Cl - Η πρόοδος γίνεται με την προσθήκη κεφαλής- ουράς ως εξής: CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH C + H 2 C C CH C CH C C O O C O C O C O NH NH NH NH (CH 2 ) 3 (CH 2 ) 3 (CH 2 ) 3 (CH 2 ) 3 N + (CH 3 ) 3 Cl - N + (CH 3 ) 3 Cl - N + (CH 3 ) 3 Cl - N + (CH 3 ) 3 Cl - Υπάρχει επίσης η αντίδραση μεταφοράς αλυσίδας προς το ιόν του θειώδους (επιταχυντής) που είναι πολύ σημαντική για την κατανομή και το είδος των τερματικών ομάδων καθώς και για το μοριακό βάρος 11. CH 3 CH 3 CH 2 C + HSO H + CH 2 CH + HSO 3 CONH(CH 2 ) 3 N + (CH 3 ) 3 Cl - CONH(CH 2 ) 3 N + (CH 3 ) 3 Cl - 39

45 Πολυ (ακρυλικό) Νάτριο, NaPA -CH 2 -CH- COO - Na + Το πολυ (ακρυλικό οξύ) παίζει σημαντικότατο ρόλο στις ιδιότητες και την συμπεριφορά των υδατοδιαλυτών συνθετικών πολυμερών επειδή είναι το απλούστερο κοινό συνθετικό πολυκαρβονιλικό οξύ. Είναι ένας ασθενής πολυηλεκτρολύτης και παρουσιάζει ανώτερη κρίσιμη θερμοκρασία διάλυσης (UCST), αφού καθιζάνει με πτώση της θερμοκρασίας, στους 5 ο C σε 0,2 Μ HCl 12. Αν και το ΡΑΑ θεωρείται ότι διαλύεται εύκολα στο νερό, αυτό συμβαίνει στην πραγματικότητα μόνο με τον ατακτικό τύπο, αφού οι στερεοκανονικοί τύποι διαλύονται δύσκολα. Το ατακτικό πολυμερές διαλύεται επίσης στη μεθανόλη, την αιθανόλη, το διοξάνιο αλλά είναι αδιάλυτο στο χλωροφόρμιο, τον διαιθυλαιθέρα και άλλους μη πολικούς διαλύτες. Οι μελέτες με ΡΑΑ βοηθούν στην ερμηνεία της συμπεριφοράς πολυμερών που περιέχουν ομάδες καρβοξυλικού οξέος, ιδιαίτερα των όξινων πολυσακχαριτών και των πρωτεϊνών. Ήδη, το 1938 ο Kern πρότεινε το ΡΑΑ σαν ένα απλό μοντέλο για την αλβουμίνη. Επίσης το ΡΑΑ και τα συμπολυμερή του χρησιμοποιούνται σε διάφορα πεδία όπως τα καλλυντικά, την άντληση πετρελαίου, τη βιομηχανία υφασμάτων, τη βιομηχανία χάρτου, καθώς και την επεξεργασία του νερού. Τέλος, για να μπορέσει να χρησιμεύσει το ΡΑΑ στην μερικώς ή πλήρως ιοντισμένη μορφή του ως μοντέλο της κανονικής συμπεριφοράς των πολυηλεκτρολυτών γενικά, θα πρέπει η συμπεριφορά του να είναι απαλλαγμένη από ανώμαλα φαινόμενα, όπως μια μετάπτωση διαμορφώσεως (ΜΔ) κατά την διεργασία του ιοντισμού του, που παρατηρείται με το πολυ(μεθακρυλικό οξύ). Πλήθος ενδείξεων από ποτενσιομετρικές ογκομετρήσεις, υπεριώδη φασματοσκοπία ή ιξωδομετρία υποστηρίζει την απουσία κάθε σημαντικής ανωμαλίας υποδεικνύουσας μια ΜΔ στην περίπτωση του ΡΑΑ. Συμπολυμερή του Πολυ (Χλωριούχου 3μεθακρυλάμιδοπροπυλτριμεθυλαμμωνίoυ) Τυχαία συμπολυμερή συντέθηκαν από τον πολυμερισμό ελευθέρων ριζών του ΜΑΡΤΑC με το DMAM σε υδατικό διάλυμα. Η σύνθεση του συμπολυμερούς είναι το αποτέλεσμα του ανταγωνισμού μεταξύ των τεσσάρων τύπων των αντιδράσεων που οδηγούν στην ανάπτυξη της αλυσίδας, σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα κινητικής 13 40

46 k M M M k M M M k M M M k M M M Το σχήμα της αντίδρασης που πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια του συστήματος APS/PBS ως εκκινητή έχει ως εξής: CH 3 CH 3 H 2 C CH C O + x H 2 C C C O (NH 4 ) 2 S 2 O 8 K 2 S 2 O 5 H 2 H * C C * 1-x C O C H C C * x O NR 2 NH NR 2 NH (CH 2 ) 3 (CH 2 ) 3 H 3 C N + CH 3 Cl - H 3 C N + CH 3 Cl - CH 3 Όπου R =CH 3 για DMAM CH 3 Οπότε το συμπολυμερές που παρασκευάσαμε είναι το : Πολυ (Χλωριούχο 3μεθακρυλαμιδοπροπυλ-τριμεθυλαμμώνιο coδιμεθυλακρυλαμίδιο) P( MAPTAC-co-DMAM) CH 3 H 2 C H C 1-x H 2 C C x C O C O N NH H 3 C CH 3 (CH 3 ) 3 + N H 3 C CH3 CH 3 Cl - 41

47 Βιβλιογραφία 1. El-Ejmi A. A. S. and Huglin M. B., Polym. Int, 1996, 39, Xie X. and Hogan-Esch T. E., Macromolecules, 1996, 29, Atherton E., Clive D. L. J., Sheppard R. C., J. Am. Chem. Soc, 1975,97, Arshady R., Atherton E., Sheppard R. C., Chem. Commun., 1979, Wang Y., Morawetz H., Macromolecules, 1989, 22, Shibanuma T., Aoki T., Sanui K., Ogata N., Kikuchi A., Sakurai T., and Okano T., Macromolecules, 2000, 33, Aoki T., Kawashima M., Katono H., Sanui K., Ogata N., Okano T., Sakurai Y., Macromolecules, 1994, 27, Mueller K. F., Polymer, 1992, 33, Gummel, J., Structures et mecanismes de formation de complexes polyelectrolyteproteine, Universite d Orsay Paris-Sud, 2006, p 11, 16,22-25,31,53,55,63, 67,81,111, Baigl, D., Etude expérimentale de polyélectrolytes hydrophobes modèles, Thèse de doctorat, 2003, Université Paris IV, p Ebdon, J.R., Huckerby, T.N., Hunter, T.C., Free-radical aqueuous slurry polymerizations of acrylonitrile :1. End groups and other minor structures in polyacrylonitriles initiated by ammonium persulfate/sodium metabisulfite, Polymer, 1994, Vol 35, Nr 2, Molyneux P., Water-Soluble Synthetic Polymers: Properties and behavior, vol. 1, 2, CRC Press, Florida, USA, Ion, L.M., Vasilescu, D.-S., Simionescu, B., Composées Macromoléculaires I. Chimie et technologie de la synthèse des polymères., Lito U.P.B, 1997, p 12, 14, 80, 148,

48 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 5. Τεχνικές χαρακτηρισμού 5.1. Τεχνικές χαρακτηρισμού πολυμερών Ιξωδομετρία Η μελέτη του ιξώδους των διαλυμάτων των μακρομορίων αποδείχθηκε μια πολύ χρήσιμη μέθοδος για τον προσδιορισμό της μοριακής μάζας των γραμμικών πολυμερών. Πράγματι οι διαταραχές που προκαλούνται στη ροή ενός ρευστού από την παρουσία μεγάλων μορίων διαλυμένων μέσα σε αυτό, μεταφράζονται από μια αύξηση του ιξώδους του συστήματος 1. Συνήθως το ιξώδες αραιών διαλυμάτων πολυμερών προσδιορίζεται συγκρίνοντας το χρόνο ροής t διαλύματος δοθέντος όγκου διαμέσου ενός τριχοειδούς με το χρόνο ροής t 0 ίσου όγκου καθαρού διαλύτη. Αν συμβολίσουμε με η το ιξώδες του διαλύματος και με η 0 εκείνο του καθαρού διαλύτη, καλούμε σχετικό ιξώδες, η red, το λόγο η/η 0. Για διαλύματα επαρκώς αραιά, η πυκνότητα του διαλύματος είναι πρακτικά ίση με εκείνη του διαλύτη και το σχετικό ιξώδες δίνεται από το λόγο t/t 0. Η σχετική αύξηση του ιξώδους λέγεται ειδικό ιξώδες και γράφεται: η sp =(η-η 0 )/η 0 = (η red -1) = (t/t 0 )-1, διαιρώντας το ειδικό ιξώδες με την συγκέντρωση c, εκφρασμένη σε g/ml, παίρνουμε το ανηγμένο ιξώδες, η red σε ml/g: η red = η sp /c, Αυτό το μέγεθος δεν είναι ανεξάρτητο της συγκέντρωσης, αλλά συνήθως είναι γραμμική συνάρτηση αυτής, εφόσον πρόκειται για αραιά διαλύματα. Η εξίσωση Huggins περιγράφει αυτή τη γραμμική εξάρτηση ανάμεσα στο ανηγμένο ιξώδες και την συγκέντρωση του διαλύματος, για πολυμερή σε οργανικούς διαλύτες ή μη ιοντικά πολυμερή στο νερό, η sp /c = [η] + Κ [η] 2 c όπου Κ η σταθερά Huggins και [η] είναι το εσωτερικό ιξώδες του πολυμερούς. Η σταθερά Κ κυμαίνεται μεταξύ 0,3 σε καλούς διαλύτες και 0,8 σε μέτριους ή Θ διαλύτες, ενώ θεωρείται πως εκφράζει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μακρομοριακών αλυσίδων και των μορίων του διαλύτη. Στους καλούς διαλύτες ευνοούνται προφανώς οι επαφές μεταξύ των τμημάτων των μακρομοριακών αλυσίδων και των μορίων του διαλύτη, με αποτέλεσμα να έχουμε διόγκωση και επέκταση αυτών των αλυσίδων. Από την άλλη σε μέτριους διαλύτες δεν ευνοούνται τέτοιες επαφές, αλλά αντίθετα έχουμε επαφές μεταξύ των τμημάτων των 43

49 μακρομοριακών αλυσίδων με συνέπεια τη συρρίκνωση τους. Τέλος σε έναν κακό διαλύτη η ανάπτυξη επαφών μεταξύ μακρομοριακών αλυσίδων οδηγεί σε καθίζηση του πολυμερούς. Το εσωτερικό ιξώδες, [η], είναι το όριο του ανηγμένου ιξώδους σε άπειρη αραίωση, δηλαδή όταν δεν υπάρχουν αλληλεπιδράσεις μεταξύ των αλυσίδων και αποτελεί μέτρο του υδροδυναμικού όγκου των απομονωμένων αλυσίδων 2,3. [η] = lim (η sp /c) c 0 Το εσωτερικό ιξώδες συνδυάζεται με την μοριακή μάζα του πολυμερούς Μ, με εμπειρικές σχέσεις της μορφής (εξίσωση Mark-Houwink-Sakurada): [η] = Κ Μ α όπου Κ και α είναι παράμετροι χαρακτηριστικές ενός συστήματος πολυμερούςδιαλύτη, σε δοθείσα θερμοκρασία. Από τις σχέσεις αυτές μπορούμε να υπολογίσουμε τη μοριακή μάζα του πολυμερούς στα πλαίσια του χαρακτηρισμού του Μετρήσεις του ιξώδους Οι κύριες μέθοδοι μέτρησης του ιξώδους προσφεύγουν στη ροή μέσα σε ένα απλό τριχοειδή, στον οποίο όμως η βαθμίδα ταχύτητας δεν είναι σταθερή ή σε ένα πείραμα διάτμησης μεταξύ δύο ομόκεντρων κυλίνδρων όπου η βαθμίδα είναι επακριβώς καθορισμένη. Ροή Poiseuile Η ταχύτητα είναι μηδέν στα τοιχώματα και μέγιστη στο κέντρο του τριχοειδούς. Η ισορροπία μεταξύ της δύναμης από την πίεση P και της ιξώδους τριβής που δρά στις πλευρές ενός όγκου στήλης ύψους hκαι ακτίνας a δίνει για την παροχή, Q= πa 4 P/8hη, δηλαδή ανάλογη προς η -1 και a 4. Η μέτρηση του εσωτερικού ιξώδους ανάγεται λοιπόν 44

50 O.D στη μέτρηση του χρόνου ροής ενός όγκου διαλύτη και μετά διαλυμάτων συγκέντρωσης C. Το ιξώδες είναι: η red = Είναι αναγκαίο να πάρουμε προφυλάξεις ώστε η ροή να λαμβάνει χώρα πάντοτε υπό την ίδια υδροστατική πίεση, πράγμα το οποίο εξασφαλίζεται με τον κατάλληλο σχεδιασμό των τριχοειδών. Η θερμοκρασία πρέπει να είναι εξαιρετικά σταθεροποιημένη. Τότε φέρουμε το η red συναρτήσει του C και συνάγουμε το [η] από τη γραμμική προέκταση σε C = Θολομετρική τιτλοδότηση Μία από τις απλούστερες μεθόδους ανάλυσης για τον ποσοτικό προσδιορισμό είναι η μέθοδος της θολομετρικής τιτλοδότησης ενός κατιοντικού με έναν ανιοντικό πολυηλεκτρολύτη. Η αρχή συνίσταται στο γεγονός ότι, όταν έχουμε ανάμιξη των δύο υδατικών διαλυμάτων των πολυηλεκτρολυτών των αντίθετων φορτίων συμβαίνει μία αντίδραση εξουδετέρωσης. Κατά τη διάρκεια αυτής της αντίδρασης εξουδετέρωσης, η θολότητα αυξάνει μέχρι την πλήρη εξουδετέρωση. Στις περισσότερες περιπτώσεις, υποθέτουμε μια στοιχειομετρία1:1. Η τεχνική βασίζεται στην παρατήρηση της μεταβολής της θολότητας, κατά τη διάρκεια της τιτλοδότησης. Η επιλογή του διαλύματος του τιτλοδότη είναι πολύ σημαντική δεδομένου ότι η μέθοδος μπορεί να επηρεαστεί από διαφορετικές συνθήκες, όπως το pη. 0,15 0,10 0,05 0,00 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 N polyelectrolyte Σχήμα 5.1: Απεικόνιση καμπύλης θολομετρικής τιτλοδότησης. 45

51 Στην καμπύλη τιτλοδότησης παρατηρείται θολομετρική συμπεριφορά εξουδετέρωσης μεταξύ δύο αντίθετα φορτισμένων πολυηλεκτρολυτών και μπορεί να καθοριστεί το ισοδύναμο σημείο της τιτλοδότησης, το οποίο είναι η κορυφή της καμπύλης που δίνει την οπτική πυκνότητα, O.D, συναρτήσει του γραμμομοριακού κλάσματος του πολυηλεκτρολύτη του οποίου ζητείται το ανά φορτίο μοριακό βάρος και για το οποίο χρησιμοποιείται ήδη μια υποτιθέμενη, με βάση τους όρους της σύνθεσής, αρχική τιμή. Στην παρούσα εργασία η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του μοριακού βάρους ανά μονάδα φορτίου Σκέδαση του φωτός σε αραιά διαλύματα πολυμερών (Light scattering) Η σκέδαση του φωτός είναι μια πολύ σημαντική τεχνική η οποία μπορεί να δώσει πληροφορίες σχετικά με το μέγεθος, το σχήμα και τη δομή των πολυμερών, καθώς και τις αλληλεπιδράσεις τους με τον διαλύτη 7. Εάν μια μονοχρωματική ακτινοβολία έντασης Ι ο προσπέσει σε ένα στρώμα πάχους L διαλύματος συγκέντρωσης c, ορισμένη θα περάσει διαμέσου του διαλύματος και θα μετρηθεί στην έξοδο η προσπίπτουσα ακτινοβολία, I t, ένα τμήμα θα απορροφηθεί από το διάλυμα (η ένταση του φωτός που απορροφάται είναι Ι α ) και ένα άλλο μέρος θα σκορπιστεί σε διαφορετικές κατευθύνσεις από τη διεύθυνση της προσπίπτουσας δέσμης (η ένταση που σκεδάζεται είναι I s ). Καθώς η μετάδοση, η απορρόφηση και η σκέδαση είναι τα μόνα φαινόμενα που μπορεί να συμβούν όταν ακτινοβολούμε ένα διάλυμα, μπορούμε να γράψουμε την ισορροπία των εντάσεων ακτινοβολίας ως εξής 7 : I o = I t + I α + I s Θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα τρία φαινόμενα έχουν διαφορετικές εντάσεις ανάλογα με το μήκος κύματος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας, η οποία επιτρέπει την επιλογή περιοχών συχνοτήτων της προσπίπτουσας ακτινοβολίας ειδικά για κάθε τύπο μέτρησης. L I o C 2 I t I a θ I θ I s Σχήμα 5.2: Απεικόνιση της διασποράς της προσπίπτουσας ακτινοβολίας μέσω ενός υλικού. 7 46

52 Γενικά, η σκέδαση του φωτός από ένα διάλυμα πολυμερούς γίνεται λόγω της τοπικής ανομοιογένειας του υγρού και των διακυμάνσεων στην συγκέντρωση της διαλυμένης ουσίας Στατική σκέδαση του φωτός (SLS) Η μέθοδος της στατικής σκέδασης φωτός (SLS) είναι μια από τις σημαντικότερες πειραματικές τεχνικές στην περιοχή των διαλυμάτων των πολυμερών 9,10,11, γιατί, όπως θα δούμε, μας επιτρέπει τον προσδιορισμό του μέσου κατά βάρος μοριακού βάρους Μ w, της γυροσκοπικής ακτίνας R 2 G και του δεύτερου συντελεστή Virial A 2. Η μέθοδος βασίζεται στο γεγονός ότι ο λόγος Rayleigh R Θ, που σχετίζεται με την ένταση της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας Ι Θ σε μια γωνία θ, εξαρτάται από το Μ w σύμφωνα με την εξίσωση: Kc R 1 M W sin 2 3S 2 2 R 2 g 2A2c 2 2 n όπου K 4 N 0 A 2 dn, λ s = λ/n (όπου λ το μήκος κύματος του φωτός στο κενό και dc n 0, n ο δείκτης διάθλασης του διαλύτη και του διαλύματος αντίστοιχα), Ν Α ο αριθμός Avogadro και dn/dc ο διαφορικός δείκτης διάθλασης, R G η γυροσκοπική ακτίνα και Α 2 ο δεύτερος συντελεστής Virial του δείγματος. Η σχέση που συνδέει το ΔR θ (ΔR θ = R θ(διαλύματος) - R θ(διαλύτη) ) με την ένταση της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας ΔΙ θ (ΔΙ θ = Ι θ(διαλύματος) Ι θ(διαλύτη) είναι: R sin ( ref ) 90 0 n n ref R 0 ref 90 όπου (R ref ) 90 0, (I ref ) 90 0 και n ref, ο λόγος Rayleigh στους 90 0, η ένταση στις 90 0 και ο δείκτης διάθλασης αντίστοιχα ενός διαλύτη αναφοράς, συνήθως του βενζολίου. Ο λόγος n 2 0 / n 2 ref είναι η διόρθωση λόγω της μικρής σύγκλισης της ακτίνας φωτός στο μετρούμενο δείγμα. Επίσης, η σταθερά Κ τώρα δίνεται από την σχέση: K N A n 2 ref R ref 90 0 dn dc 2 ( I ref ) 90 0 Αν θέσουμε ως K V N A n 2 ref R 0 ref 90, όπου Κ v η πειραματική οπτική σταθερά, τότε: 47

53 K K V dn dc 2 ( I ref ) 0 90 Επίσης ισχύει: ΔΙ = sinθ ΔΙ θ, οπότε η αρχική εξίσωση γράφεται ως εξής: Kc 1 I M W sin 2 3S 2 2 R 2 g 2A2c Η τελευταία εξίσωση μπορεί να παρασταθεί γραφικά με τη βοήθεια του διαγράμματος Zimm στο οποίο προβάλλεται ο λόγος Κc/ΔΙ συναρτήσει του sin 2 (θ/2)+κc, όπου κ είναι αυθαίρετη σταθερά τέτοια ώστε οι όροι sin 2 (θ/2) και c να γίνουν της ίδιας τάξης μεγέθους. Σχήμα 5.3: Διάγραμμα Zimm Για c = 0 και θ = 0, η τελευταία εξίσωση γίνεται: Kc 1 I c, 0 M W Ο δεύτερος συντελεστής Virial A 2 υπολογίζεται για θ = 0 από την εξίσωση: Kc I A2c M W Από την κλίση λοιπόν της ευθείας του (Κc/ΔΙ) θ=0 συναρτήσει της c προκύπτει ο Α 2, ενώ από την τεταγμένη επί την αρχή το αντίστροφο του M w. 48

54 1 M W Η κλίση της πρώτης εξίσωσης για c=0 συναρτήσει του sin 2 (θ/2) ισούται με 2 Rg S, από όπου προσδιορίζεται η γυροσκοπική ακτίνα R G. Σχήμα 5.4: Απεικόνιση της συσκευής σκέδασης του φωτός που χρησιμοποιήθηκε. Για διαλύματα στα οποία αναμένεται ο σχηματισμός μεγαλύτερων συσσωματωμάτων (aggregates) και εφόσον η συγκέντρωσή τους παραμένει πρακτικά σταθερή, η σκεδαζόμενη ένταση σε γωνία 90 ο, θα μεταβάλλεται ανάλογα με το μέγεθός τους Τεχνικές χαρακτηρισμού του συστήματος πρωτεΐνης/πολυηλεκτρολύτη Θολομετρία- Απορρόφηση Η θολομετρία αποτελεί μια απλή φωτομετρική μέθοδο μέσω της οποίας είναι δυνατόν να διαπιστωθεί η περιοχή διαχωρισμού φάσεων (θολώματος) ενός διαλύματος. Ο διαχωρισμός φάσεων μπορεί να οφείλεται σε διάφορους παράγοντες όπως αλλαγή της θερμοκρασίας ή αλλαγή του ph του διαλύματος. Η εύρεση του σημείου που παρουσιάζεται ο διαχωρισμός φάσεων γίνεται με καταγραφή της οπτικής πυκνότητας O.D. 49

55 Σχήμα 5.5: Αρχή λειτουργίας φασματοφωτόμετρου. Το φασματοφωτόμετρο μετράει την οπτική πυκνότητα ενός διαλύματος σε ένα δεδομένο μήκος κύματος. Ο μονοχρωμάτορας παράγει δέσμη, από μία πηγή ορατού ή υπεριώδους φωτός, του οποίου το μήκος κύματος επιλέγεται από το χρήστη. Μονοχρωματικό φως διέρχεται κατόπιν μέσω της κυψελίδας που περιέχει το διάλυμα υπό δοκιμή, και η συσκευή μετρά την ένταση του μεταδιδόμενου φωτός. Με τη χρήση του UV-Vis φασματοφωτόμετρου μετρήθηκε η οπτική πυκνότητα και το ποσοστό απορρόφησης του φωτός (% Α) των διαλυμάτων των μιγμάτων της πρωτεΐνης αλβουμίνης ορού βοοειδούς (BSA) με κατιονικούς πολυηλεκτρολύτες σε pη μεγαλύτερο από το ισοηλεκτρικό σημείο της BSA, (pi= 4,9) Δυναμική σκέδαση φωτός (Dynamic Light Scattering) Η δυναμική σκέδαση του φωτός είναι μια πολύ καλή μέθοδος για τη μέτρηση των διαστάσεων των μακρομορίων. Με αυτή τη μέθοδο μπορούμε να υπολογίσουμε την υδροδυναμική ακτίνα R Η για σκεδάζοντα σωματίδια, η οποία για άπειρη αραίωση σχετίζεται με το συντελεστή διάχυσης τους D 0. Με τη δυναμική σκέδαση του φωτός υπολογίζεται αρχικά η συνάρτηση αυτοσυσχέτισης έντασης G 2 (τ) 12,13, η οποία είναι μια φθίνουσα εκθετική συνάρτηση με το χρόνο τ, για διαλύματα σωματιδίων μικρής κατανομής μεγέθους. Η σχέση που συνδέει τη συνάρτηση αυτοσυσχέτισης της έντασης με την συνάρτηση αυτοσυσχέτισης του ηλεκτρικού πεδίου g 1 (τ) είναι η εξίσωση Siegert: G 2 ( ) 1 g1( ) Όπου Β είναι η τιμή της γραμμής βάσης και β ο συντελεστής διόρθωσης που λαμβάνει υπόψη τις αποκλίσεις από την ιδανική συσχέτιση. Η g 1 (τ) για σωματίδια μικρής κατανομής μεγέθους δίνεται από την εξίσωση: g 1( ) exp( ) Όπου Γ η ταχύτητα χαλάρωσης της συνάρτησης (s -1 ), η οποία εξαρτάται από τον συντελεστή διάχυσης (m 2 s -1 ) ως εξής: 2 50

56 2 Dq Όπου q το διάνυσμα σκέδασης που δίνεται από τον τύπο: q 4 0 / sin / 2 Όπου η 0 ο δείκτης ιξώδους του διαλύτη, λ το μήκος κύματος της δέσμης φωτός και θ η γωνία σκέδασης. Ο συντελεστής διάχυσης D μεταβάλλεται με τη συγκέντρωση c των σωματιδίων σύμφωνα με την εξίσωση: Όπου k D ο συντελεστής συγκέντρωσης. D D 1 k 0 D c Η υδροδυναμική ακτίνα των σωματιδίων, R H υπολογίζεται με βάση την εξίσωση Stokes-Einstein: R H k BT 6D 0 Όπου k Β (JK -1 ) η σταθερά Boltzmann, T( 0 K) η θερμοκρασία και η (Nm -2 s) το ιξώδες του διαλύματος ζ-δυναμικό Το ζ-δυναμικό είναι μία σημαντική παράμετρος για την κατανόηση των κολλοειδών συστημάτων. Το ζ-δυναμικό αντιπροσωπεύει το φορτίο ενός σωματιδίου, που το αποκτά σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον. Εξαρτάται από το pη, την ιοντική ισχύ και τη συγκέντρωση του συστατικού. Η κινητικότητα των σωματιδίων μετράται με την τεχνική της ηλεκτροφόρησης με λέιζερ. Η ηλεκτροφορητική κινητικότητα μετατρέπεται σε ζ-δυναμικό χρησιμοποιώντας γνωστές θεωρίες. Οι επιδράσεις στο ζ-δυναμικό από πιθανές αλλαγές στο pη, τη συγκέντρωση ιόντων και τη συγκέντρωση των συστατικών, μπορούν να δώσουν πληροφορίες, όπως το ισοηλεκτρικό σημείο ενός δείγματος πρωτεΐνης 14. Το ζ-δυναμικό αναφέρεται στο ηλεκτροστατικό δυναμικό που παράγεται από την συσσώρευση ιόντων στην επιφάνεια του σωματιδίου η οποία οργανώνεται σε διπλή ηλεκτρική στιβάδα, συμπεριλαμβανομένου του στρώματος των αντιιόντων που προσωρινά έχουν δεθεί στο φορτισμένο σωματίδιο και αντισταθμίζουν το φορτίο του 15. Το ζ-δυναμικό ενός σωματιδίου μπορεί να υπολογιστεί από την εξίσωση Henry αν η ηλεκτροφορητική κινητικότητα του δείγματος είναι γνωστή 51

57 Όπου U e η κινητικότητα της ηλεκτροφόρησης, ε η διηλεκτρική σταθερά του υγρού, η το ιξώδες του υγρού (Pa.s), ζ είναι το ζ-δυναμικό (V), f (ka) η εξίσωση Henry. Η σημασία του ζ-δυναμικού ενός κολλοειδούς είναι σχετική με τη μέθοδο μέτρησης της σταθερότητας ενός συστήματος. Ένα κολλοειδές σύστημα είναι σταθερό αν και μόνο αν οι ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις Coloumb που προκύπτουν από το ολικό φορτίο στην επιφάνεια των σωματιδίων είναι ισχυρότερες από τις δυνάμεις van der Waals του ίδιου σωματιδίου 14. Με λίγα λόγια, όσο υψηλότερο είναι το ζ-δυναμικό, τόσο μεγαλύτερη είναι η απώθηση μεταξύ των σωματιδίων λόγω αλληλεπιδράσεων Coloumb. 52

58 Βιβλιογραφία 1. Εργαστηριακές Ασκήσεις Χαρακτηρισμού Πολυμερών, Άσκηση ΧΠ4, Morawetz H., Macromolecules in Solution, Ed. John Wiley & Sons, Inc Flory P. J., Principles of Polymer Chemistry, Ed. Cornell University Press, Ithaca and London, Staikos G., C. Tsistsilianis, J. Appl. Polym. Sci., 42 (1991a) Staikos G., G. Bokias, C. Tsitsilianis, J. Appl. Polym. Chem., 48 (1993a) Staikos G., G. Bokias, Makromol. Chem., 192 (1991b) Ion, L.M., Vasilescu, D.-S., Cincu, C., Composees Macromoleculaires II.Physique des Polymeres.Mise en Œuvre des Polymeres., Lito U.P.B, 1995, p , Li, Y., Mattison K.W., Dubin P.L., Havel, H. A., Edwards, Sh. L., Light Scattering Studies of the Binding of Bovine Serum Albumin to a Cationic Polyelectrolyte, Ed. John Wiley&Sons, Inc, 1996, M. B/ Huglin, Light Scattering From Polymer Solution, Academic Press, Eric Buhler, Marguerite Rinaudo, Macromolecules, 33, 2000, Ghouti Mediahdi, Dominique Sarazin, Jeanne Francois, Eur. Polym. J., 26, 1990, Manning G. S., J. Chem. Phys., 51, 1969, Manning G. S., Quart. Rev. Biophys., 11, 1978, John R. Taylor, Chris D. Zafiratos, and Michael A. Dubson, Modern Physics for Scientists and Engineers, Prentice Hall, Upper Saddle River, W.B. Russel, D.A. Saville, and W.R. Schowalter, Colloidal Dispersions, Cambridge University Press, Cambridge UK,

59 Μέρος Β ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Μελέτη των αλληλεπιδράσεων της αλβουμίνης ορού βοοειδούς με κατιοντικούς πολυηλεκτρολύτες σε φυσιολογικές συνθήκες Εισαγωγή Συστήματα που σχετίζονται με αλληλεπιδράσεις μεταξύ πρωτεϊνών/πολυηλεκτρολυτών συναντούνται σε πολλούς τομείς και πεδία εφαρμογής 1. Οι αυξανόμενες απαιτήσεις όσον αφορά την ποιότητα και τον έλεγχο του κόστους στον τομέα της υγείας απαιτεί τη συνεχή ανάπτυξη νέων συστημάτων ιδιαίτερα στο πεδίο της χορήγησης φαρμάκων 2. Τα σύμπλοκα που σχηματίζονται μεταξύ των φυσικών και συνθετικών μακρομορίων έχουν μεγάλη σημασία για την ιατρική και τη βιοτεχνολογία, ιδιαίτερα στη μεταφορά φαρμάκων και στην ακινητοποίηση ενζύμων και κυττάρων σε βιοαντιδραστήρες. Συνθετικοί πολυηλεκτρολύτες έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως για την τροποποίηση των πρωτεϊνών με το σχηματισμό συμπλόκου ή ομοιοπολικών δεσμών, αυξάνοντας τη σταθερότητα τους στους οργανισμούς 3. Η βαθύτερη κατανόηση των αλληλεπιδράσεων στα συστήματα αυτά είναι απαραίτητη για τον έλεγχο της συγκέντρωσης των συστατικών για άμεσες εφαρμογές, καθώς και για την καλύτερη κατανόηση των βιολογικών μηχανισμών που έχουν υψηλή περιπλοκότητα 1. Τα κύρια στοιχεία που προκύπτουν, από προηγούμενες μελέτες, είναι ότι κάθε σύστημα έχει τα δικά του χαρακτηριστικά, κάτι που κάνει μια γενίκευση των αποτελεσμάτων δύσκολη. Ειδικότερα, χρησιμοποιώντας πολυηλεκτρολύτες που μπορούν να είναι θετικά ή αρνητικά φορτισμένοι, αμφίφιλοι, γραμμικοί ή διακλαδισμένοι, ομοπολυμερικοί ή ετεροπολυμερικοί, ελεύθεροι ή εμβολιασμένοι, αλλάζουν οι παράμετροι που επηρεάζουν την αλληλεπίδραση με τις πρωτεΐνες για κάθε μια από τις παραπάνω περιπτώσεις. Οι πρωτεΐνες που έχουν μελετηθεί είναι ως επί το πλείστον σφαιρικές 1. Εμείς, επιλέξαμε να μελετήσουμε ένα σύστημα από έναν κατιοντικό πολυηλεκτρολύτη και μία πρωτεΐνη. Οι κατιοντικοί πολυηλεκτρολύτες που χρησιμοποιούνται, σε τέτοια συστήματα, είναι κυρίως άλατα του τεταρτοταγούς αμμωνίου τα οποία έχουν θετικό φορτίο ανεξαρτήτως pη και απαιτούν μια πρωτεΐνη με χαμηλό ισοηλεκτρικό σημείο που να έχει αρνητικά φορτία στην φυσιολογική περιοχή pη, 7,40. 54

60 Η πρωτεΐνη που επιλέξαμε για τη μελέτη μας είναι η αλβουμίνη ορού βοοειδούς (Bovine Serum Albumin - BSA). Η BSA έχει μοριακό βάρος περίπου , και σχήμα ελλειψοειδές με διαμέτρους (d 1 = 15,0 nm, d 2 = 4,0-4,5 nm) και ισοηλεκτρικό σημείο pι = 4,9. Ένα μόριο BSA περιέχει 143 καρβοξυλικές ομάδες και 101 αμινομάδες 4,5. d 2 = 4,0-4,5 nm d 1 = 15,0 nm Σχήμα 6.1: Σχηματική αναπαράσταση του μορίου της BSA Έτσι, η αλληλεπίδραση της BSA με πολυανιόντα σε χαμηλότερο pη ή με πολυκατιόντα σε pη μεγαλύτερο από 4,9 έχει σαν αποτέλεσμα το σχηματισμό μηδιαλυτών συμπλόκων εξαιτίας ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ των αντίθετα φορτισμένων ειδών 1,6. Πολύ σπάνια, δημιουργούνται υδατοδιαλυτά σύμπλοκα σε ένα πολύ χαμηλό εύρος pη κοντά στο pi 1,7. Η επιλογή της αλβουμίνης ορού βοοειδούς έγινε για διάφορους λόγους: είναι μία από τις ευκολότερες πρωτεΐνες για να παραχθεί, εξαγόμενη ως παραπροϊόν της βιομηχανίας από το αίμα των βοοειδών είναι μια σφαιρική σταθερή υδρόφιλη πρωτεΐνη έχει υψηλή πυκνότητα φορτίου, με ισοηλεκτρικό σημείο σε pη 4,9 8. Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ πρωτεϊνών και ηλεκτρολυτών συνήθως αναφέρονται ως ηλεκτροστατικές. Αν και αυτή είναι μια μάλλον ευρεία έννοια, θεωρείται ότι η αλληλεπίδραση είναι το αποτέλεσμα του ανταγωνισμού μεταξύ των ελκτικών ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων του πολυηλεκτρολύτη και της πρωτεΐνης και της αλλαγής στη διαμόρφωση του πολυμερούς 9. Η αλληλεπίδραση μεταξύ BSA και κατιονικών πολυμερών έχει μελετηθεί σε ένα σημαντικό εύρος του pη. Όταν η BSA και το πολυκατιόν είναι αντίθετα φορτισμένα, τότε τα δύο είδη έλκονται λόγω δυνάμεων Coulomb. Σε ph = 7,4, η BSA περιέχει 18 αρνητικά φορτία με συνέπεια να αντιστοιχούν 3750 μονάδες ατομικής μάζας ανά φορτίο, =3750. Τα πολυμερή που χρησιμοποιούνται σε αυτή τη μελέτη είναι υδατοδιαλυτά και συντέθηκαν με πολυμερισμό ελευθέρων ριζών των αντίστοιχων μονομερών. Στην 55

61 παρούσα εργασία μελετήσαμε τις αλληλεπιδράσεις της BSA με τον κατιοντικό πολυηλεκτρολύτη (Χλωριούχο 3μεθακρυλαμιδοπροπυλ-τριμεθυλαμμώνιο- PMAPTAC) σε αραιά υδατικά διαλύματα, με ph=7,40, 8,00 και 8,60 σε δύο διαφορετικές ιοντικές ισχύες 0,01Μ και 0,1Μ. Χρησιμοποιήσαμε μάλιστα δύο δείγματα PMAPTAC ένα μικρού και ένα μεγάλου μοριακού βάρους. Μελετήσαμε επίσης αλληλεπιδράσεις της BSA με στατιστικά συμπολυμερή του MAPTAC με DMAM, P(MAPTAC-co- DMAM), επίσης σε ιοντικές ισχύς 0,01Μ και 0,1Μ αλλά σε ph=7,40. Πίνακας 6.1: Δομές των πολυμερών που χρησιμοποιήθηκαν. Συντομογραφία PMAPTAC CH 2 C Δομή CH 3 n CONH(CH 2 ) 3 N + (CH 3 ) 3 Cl - P(MAPTAC-co- DMAM) CH 2 CH CH 3 N O CH 3 x CH 2 C CH 3 1-x CONH(CH 2 ) 3 N + (CH 3 ) 3 Cl - 56

62 Πειραματικό μέρος 6.1. Υλικά Ν,Ν-διμεθυλακρυλαμίδιο (Dimethylacrylamide-DMAM) 99%, (Aldrich). Χλωριούχο 3μεθακρυλάμιδοπροπυλ-τριμεθυλαμμώνιο (3methacrylamidopropyltrimethylammonium chloride-maptac) 50% σε νερό, (Aldrich). Αλβουμίνη ορού βοοειδούς (Bovine Serum Albumin-BSA) 99% (Sigma, A7638). Πολυ(ακρυλικό) οξύ (Polyacrylic acid-paa) Mw= , (Polyscience,Inc). Υπερθειικό αμμώνιο (Ammonium Persulfate-APS), 98% (Aldrich). Μεταδιθειώδες κάλιο (Pottasium Meta Bisulfate-PBS), (Aldrich). Χλωριούχο νάτριο, (Merck). Τρις (υδροξυμεθυλο)-αμινομεθάνιο, (Merck). Το νερό που χρησιμοποιήθηκε καθαρίστηκε με το σύστημα καθαρισμού νερού Setalpur Pro 90 C. Η αγωγιμότητά του ήταν 0,5 μs/cm Σύνθεση κατιονικών πολυηλεκτρολυτών Σύνθεση του ομοπολυμερούς πολυ (χλωριούχο 3-μεθακρυλαμιδοπροπυλτριμεθυλαμμωνιο) PMAPTAC Το PMAPTAC συντέθηκε με πολυμερισμό ελευθέρων ριζών του αντίστοιχου μονομερούς,maptac. Σε τρίλαιμη σφαιρική φιάλη προσθέσαμε 22,05g MAPTAC 50% (50mmol) σε 25ml νερό και γίνεται απαερίωση του συστήματός με διοχέτευση αερίου αζώτου για 30min. Στην συνέχεια προστίθεται το οξειδοαναγωγικό ζεύγος εκκίνησης της αντίδρασης του πολυμερισμού, (0,0456g APS σε 2,5ml H 2 O) (0,2mmol) και (0,054g PBS σε 2,5ml H 2 O) (0,2mmol). Το αντιδρών σύστημα αφήνεται για 24h υπό ανάδευση σε σταθερή θερμοκρασία 30 ο C. Την επόμενη μέρα το προϊόν καθαρίστηκε από τυχόν μονομερές ή άλλες ουσίες μικρού μοριακού βάρους με διαπίδυση έναντι καθαρού νερού μέσω μεμβράνης με κατώφλι μοριακών βαρών και τέλος ελήφθη με λυοφιλίωση. Η ποσότητα του πολυμερούς PMAPTAC 1 που πήραμε ήταν 6,27g με απόδοση 56,9%. Επαναλάβαμε την αντίδραση, με σκοπό τη σύνθεση PMAPTAC μεγαλύτερου μοριακού βάρους. 57

63 Σε τρίλαιμη φιάλη προσθέτουμε 22,05g MAPTAC σε 25ml νερό. Ακολουθεί απαερίωση με διοχέτευση αερίου αζώτου για 30min και ύστερα προσθέτουμε το οξειδοαναγωγικό ζεύγος το οποίο όμως τώρα είναι (0,0114g APS σε 2,5ml H 2 O) (0,05mmol) και (0,011g PBS σε 2,5ml H 2 O) (0,05mmol). Το σύστημα αφήνεται σε θερμοκρασία 30 ο C υπό ανάδευση για 24h, καθαρίζεται μέσω μεμβράνης και ύστερα από λυοφιλίωση παραλαμβάνουμε το πολυμερές. Η ποσότητα του πολυμερούς PMAPTAC 2 ήταν 4,60g με απόδοση 41,6% Σύνθεση του συμπολυμερούς P( MAPTAC-co-DMAM) Συνθέσαμε ένα συμπολυμερές με μοριακή αναλογία 1:4. Συγκεκριμένα σε τρίλαιμη φιάλη προσθέτουμε 8,82g MAPTAC 50% (20mmol) και 8g DMAM 99% (80mmol) σε 75 ml νερό. Αφήσαμε το σύστημα για απαέρωση με αέριο άζωτο για 30min και στη συνέχεια προσθέτουμε το ζεύγος εκκίνησης, (0,182g APS σε 5ml H 2 O), (0,8mmol) και (0,089g PBS σε 5ml H 2 O) (0,4mmol). Το σύστημα παραμένει υπό ανάδευση για 24h στους 30 ο C και στη συνέχεια καθαρίζεται με μεμβράνη και οδηγείται για λυοφιλίωση. Παραλάβαμε 10,26g συμπολυμερούς με απόδοση 83,2% Στην συνέχεια ακολούθησε νέα σύνθεση για συμπολυμερές με μοριακή αναλογία 1:9 Σε τρίλαιμη φιάλη προσθέτουμε 1,102g MAPTAC 50% (2,5mmol) και 2,25g DMAM 99% (22,5mmol) σε 17 ml νερό. Αφήνουμε το σύστημα για απαερίωση σε αέριο άζωτο για 30min και στη συνέχεια προσθέτουμε το ζεύγος εκκίνησης, (0,046g APS σε 2,5ml H 2 O) (0,2mmol) και (0,022g PBS σε 2,5ml H 2 O) (0,1mmol). Το σύστημα παραμένει υπό ανάδευση στους 30 ο C για 24h και στη συνέχεια καθαρίζεται με μεμβράνη και οδηγείται για λυοφιλίωση. Παραλάβαμε 2,44g συμπολυμερούς με απόδοση 87,8% Παρασκευή πολυ(ακρυλικού) Νατρίου (Sodium polyacrylate-napa) Το δείγμα του πολυακρυλικού νατρίου, NaPA παρασκευάστηκε με εξουδετέρωση με NaOH του PAA. Συγκεκριμένα προσθέσαμε 3,6g PAA (50mmol) σε 60ml NaOH 1M, αφήσαμε υπό ανάδευση 24h, καθαρίσαμε το δείγμα με διαπίδυση μέσω μεμβράνης με κατώφλι μοριακών βαρών και τέλος παραλάβαμε το δείγμα με λυοφιλίωση. Παραλάβαμε 4,0g NaPA έναντι της θεωρητικά υπολογιζόμενης ποσότητας των 4,7g. 58

64 Βιβλιογραφία 1. Gummel, J., Structures et mecanismes de formation de complexes polyelectrolyteproteine, Universite d Orsay Paris-Sud, 2006, p 11,16,22-25,31,53,55,63, 67,81,111, Voegel, J.-C., Decher, G., Schaaf, P., Multicouches de polyélectrolytes dans le domaine des biotechnologies, Molécules et matériaux d intérêt médicale, 2003, Dilgimen, A. S., Mustafaeva, Z., Demchenko, M., Kaneko, T., Osada,Y., Mustafaev, M., Water-soluble covalent conjugates of Bovine Serum Albumin with Anionic Poly(N-isopropyl-acrylamide) and their immunogenicity, Elsevier, Biomaterials, 22, 2001, Κabanov V. A., Skobeleva V. B., Rogacheva V. B. and Zezin A. B., J.Phys. Chem. 2004, 108, F. Zsila, P. Molnar, J. Deli, Chemistry & Biodiversity 2005, 2, Noguchi, H, Interactions of Proteins with Polymeric Materials, Biochimica et Biophysica Acta, vol. 22, 1956, p Li, Y., Mattison K.W., Dubin P.L., Havel, H. A., Edwards, Sh. L.,Light Scattering Studies of the Binding of Bovine Serum Albumin to a Cationic Polyelectrolyte, Ed. John Wiley&Sons, Inc, 1996, Mattison K.W., Dubin P.L., Brittain I.J., Complex formation between Bovine Serum Albumine and Strong Polyelectrolytes: Effect of Polymer Charge Density, J. Phys. Chem. B, 1998, 102, Ball, V., Winterhalter, M., Schwinte, P., Lavalle, Ph., Voegel, J.-C., Schaaf, P. Complexation Mechanisme of Bovine Serum Albumin and Poly(allylamine hydrochloride), J. Phys. Chem. B 2002,

65 Κεφαλαιο 7 7. Χαρακτηρισμός των πολυηλεκτρολυτών 7.1. Μέθοδοι για τον χαρακτηρισμό των πολυμερών Ιξωδομετρία Οι μετρήσεις του εσωτερικού ιξώδους των πολυμερών και συμπολυμερών, που παρασκευάστηκαν, σε NaCl 0,5Μ, πραγματοποιήθηκαν σε θερμοστατούμενο υδρόλουτρο, με σύστημα αυτόματης μέτρησης (Schott-Gerate AVS300), εφοδιασμένο με τριχοειδές γυάλινο ιξωδόμετρο τύπου Ubbelohde (τύπος 1, διάμετρος τριχοειδούς 0,63mm). Οι μετρήσεις έγιναν σε σταθερή θερμοκρασία, 25,0 ο C Θολομετρική τιτλοδότηση Τα πειράματα της θολομετρικής τιτλοδότησης έγιναν σε μήκος κύματος 490nm χρησιμοποιώντας ένα UV-Vis Φασματοφωτόμετρο U-2001 της Hitachi. Το πείραμα έγινε για να καταγραφεί η οπτική πυκνότητα μιγμάτων αντίθετα φορτισμένων πολυηλεκτρολυτών σε αραιά υδατικά διαλύματα, σε θερμοκρασία δωματίου. Ως πρότυπο διάλυμα χρησιμοποιήθηκε διάλυμα πολυακρυλικού νατρίου NaPA 1mΜ. Η ακριβής όμως συγκέντρωση του προσδιορίστηκε έναντι διαλύματος PMAPTAC γνωστής συγκεντρώσεως. Η μέθοδος χρησιμοποιήθηκε για να υπολογιστεί η ανά φορτίο μοριακή μάζα των συμπολυμερών που παρασκευάστηκαν Στατική σκέδαση φωτός (Static Light Scattering-SLS) Έγιναν μετρήσεις στατικής σκέδασης του φωτός των υδατικών διαλυμάτων των πολυηλεκτρολυτών σε διάφορες γωνίες και συγκεντρώσεις σε θερμοκρασία δωματίου για τον προσδιορισμό του μοριακού βάρους. Η πηγή φωτός ήταν ένα λέιζερ Ηλίου-Νέου (Optronics) που εξέπεμπε στα 632,8 nm και η μέγιστη ισχύς του ήταν 10mV. Η συλλογή του σκεδαζόμενου φωτός και η επεξεργασία των αποτελεσμάτων γινόταν με όργανο διαχύσεως του φωτός της εταιρείας Brookhaven Instruments Corporation. 60

66 7.2. Μέθοδοι χαρακτηρισμού των συμπλόκων πρωτεΐνης/πολυηλεκτρολυτών Θολομετρία-Απορόφηση Οι μετρήσεις της οπτικής πυκνότητας των μιγμάτων BSA / κατιονικών πολυηλεκτρολύτων έγιναν σε μήκος κύματος 490nm με το UV-Vis Φασματοφωτόμετρο U-2001 της Hitachi, σε θερμοκρασία δωματίου. Έγιναν επίσης μετρήσεις απορρόφησης στα 280nm, για να μετρηθεί η ποσότητα της BSA που παρέμενε στο διάλυμα μετά την φυγοκέντρηση Δυναμική σκέδαση φωτός (Dynamic Light Scattering-DLS) Έγιναν μετρήσεις DLS σε μίγματα BSA- κατιοντικών πολυηλεκτρολυτών σε αραιά διαλύματα σε γωνία 90 ο και θερμοκρασία δωματίου με σκοπό τον προσδιορισμό της υδροδυναμικής διαμέτρου των τυχόν σχηματιζόμενων σωματιδίων. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήσαμε όργανο της εταιρείας Brookhaven Instruments Corporation και η επεξεργασία των αποτελεσμάτων γινόταν με λογισμικό της ίδιας εταιρείας. Όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιήθηκαν ήταν μετά από φυγοκέντρηση ζ-δυναμικό Μετρήσεις του ζ-δυναμικού έγιναν με το όργανο zetasizer V5000 της εταιρείας Malvern Instruments σε θερμοκρασία δωματίου. Η κυψελίδα που χρησιμοποιήσαμε ήταν η DTS1060C η οποία είναι πλαστική, διαφανής και σχήματος U. Επίσης τα χρησιμοποιημένα διαλύματα ήταν φυγοκεντρημένα Παρασκευή των διαλυμάτων Ως διαλύτης χρησιμοποιήθηκε ρυθμιστικό διάλυμα Τρις (υδροξυμεθυλο)- αμινομεθάνιου H 2 NC(CH 2 OH) 3 μετά από μερική εξουδετέρωση με HCl με ολική συγκέντρωση 0,01Μ καθώς επίσης και ρυθμιστικό διάλυμα σε NaCl 0,1M σε τρείς διαφορετικές τιμές ph, 7,40, 8,00 και 8,60. Το διάλυμα της BSA είχε συγκέντρωση 0,4mM, με βάση την ανά φορτίο μάζα τη = 3750 για ph= 7,40, = 2812 για ph= 8,00 και = 2328 για ph= 8,60, όπως αυτή πρόεκυψε με βάση τα φορτία της. Έτσι ανάλογα με το ph του διαλύματος παρουσιάζει 18 αρνητικά φορτία για ph 7,40, 24 αρνητικά φορτία για ph 8,00 και 29 αρνητικά φορτία για ph 8,60 1. Τα διαλύματα της BSA χρησιμοποιούνταν εντός 24 ωρών μετά την παρασκευή τους ώστε να αποφεύγονται τυχόν αλλοιώσεις. 61

67 Τα διαλύματα των κατιοντικών πολυμερών που χρησιμοποιήθηκαν, PMAPTAC 1, PMAPTAC 2 είχαν συγκέντρωση 40mM, ενώ τα συμπολυμερή Ρ (ΜΑΡΤΑC-co-DMAM) 1 57,6mM και το P(MAPTAC-co- DMAM) 2 38,8mM με βάση πάντα την ανά φορτίο μάζα τους. Γενικά τα διαλύματα των μιγμάτων παρασκευάστηκαν με προσθήκη των διαλυμάτων των κατιοντικών πολυηλεκτρολυτών σε διάλυμα BSA όγκου 10ml ώστε να προκύπτουν κάθε φορά μίγματα με λόγο φορτίων γενικά στην περιοχή Όλα τα πειράματα έγιναν με βάση τον λόγο αναλογίας των φορτίων r +/- ο οποίος εκφράζει το λόγο του θετικού φορτίου του πολυκατιόντος προς το αρνητικό φορτίο της BSA. 62

68 Βιβλιογραφία 1. Charles Tanford, Preparation and Properties of Serum and Plasma Proteins. XXIII. Hydrogen Ion Equilibria in Mative and Modified Human Serum Albumins, [Contribution from the Harvard Medical School. 63

69 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 8. Αποτελέσματα Συζήτηση 8.1 Εισαγωγή Στην παρούσα εργασία μελετάμε τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ του κατιοντικού πολυηλεκτρολύτη, πολυ (χλωριούχο 3-μεθακρυλαμιδοπροπυλ-τριμεθυλαμμωνιο) (PMAPTAC) καθώς και συμπολυμερών του με το μη ιονικό μονομερές διμεθυλακρυλαμίδιο (DMAM), P (MAPTAC-co-DMAM), με αλβουμίνη ορού βοοειδούς, BSA. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε περιοχή pη μεγαλύτερου από το ισοηλεκτρικό σημείο της BSA, pi=4,9, όπου είναι αρνητικά φορτισμένη. Αρχικά παρουσιάζουμε τον φυσικοχημικό χαρακτηρισμό των παραπάνω πολυμερών με διάφορες τεχνικές που έχουν εφαρμοστεί και στη συνέχεια τα μίγματα πρωτεΐνης/πολυηλεκτρολυτών. 8.2 Χαρακτηρισμός των πολυμερών Ιξωδομετρία εσωτερικό ιξώδες, [η] Μετρήσαμε το εσωτερικό ιξώδες, [η], των πολυηλεκτρολυτών που συνθέσαμε σε NaCl 0,5M και βρήκαμε τις εξής τιμές: PMAPTAC1, [η]=20 ml/g PMAPTAC2, [η]=61 ml/g P( MAPTAC-co-DMAM)1, [η]=32 ml/g P( MAPTAC-co-DMAM)2, [η]=26 ml/g 64

70 80 70 sp /c PMAPTAC1 PMAPTAC2 P(MAPTAC-co-DMAM)1 P(MAPTAC-co-DMAM) ,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 C (wt%) Σχήμα 8.1: Μεταβολή του ανηγμένου ιξώδους,η sp /c, συναρτήσει της συγκεντρώσεως, C, για τα δείγματα PMAPTAC1, PMAPTAC2, P(MAPTAC-co-DMAM)1 και P(MAPTAC-co-DMAM)2 σε NaCl 0,5M στους 25 o C. Στο Σχήμα 8.1 παρουσιάζεται η μεταβολή του ανηγμένου ιξώδους έναντι της συγκεντρώσεως για τα δείγματα των πολυηλεκτρολυτων που παρασκευάσαμε, σύμφωνα με την εξίσωση Huggins: η sp /c = [η] + Κ [η] 2 c Το εσωτερικό ιξώδες [η] προκύπτει με προέκταση σε άπειρη αραίωση. Με βάση τα αποτελέσματα που πήραμε προκύπτει ότι τα δύο δείγματα PMAPTAC1 και PMAPTAC2 έχουν μια σημαντική διαφορά μεταξύ τους στο μοριακό βάρος ενώ τα δείγματα P(MAPTAC-co-DMAM)1 και P(MAPTAC-co-DMAM)2 φαίνεται να έχουν της ιδίας τάξεως μεγέθους μοριακά βάρη Εύρεση της σύσταση των συμπολυμερων με θολομετρική τιτλοδότηση Παρασκευάσαμε πρότυπο διάλυμα PMAPTAC2 1,00mM και διάλυμα NaPA με ονομαστική συγκέντρωση 1mM. Με ανάμιξη των δύο διαλυμάτων πήραμε μίγματα PMAPTAC2/NaPA σε διάφορες αναλογίες. Μετρήσαμε την οπτική πυκνότητα των μιγμάτων και την καταγράψαμε στο Σχήμα 8.2, συναρτήσει του γραμμομοριακού κλάσματος n PMAPTAC2 το οποίο προκύπτει από την εξίσωση: N PMAPTAC2 = Η μέγιστη τιμή της οπτικής πυκνότητας αναμένεται για n PMAPTAC2 = 0,5. Η τιμή που βρήκαμε ήταν 0,49. Κατόπιν αυτού προκύπτει για την ακριβή συγκέντρωση του NaPA το αποτέλεσμα C NaPA = 0,96mM, αφού στο σημείο αυτό θα ισχύει n PMAPTAC2 = n NaPA και άρα C PMAPTAC2 x V PMAPTAC2 = C NaPA x V NaPA. 65

71 O.D O.D O.D 0,10 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 N PMAPTAC2 Σχήμα 8.2: Θολομετρική τιτλοδότηση στα 490nm του NaPA με το PMAPTAC2 Έτσι αφού παρασκευάσαμε διαλύματα των συμπολυμερών ονομαστικής συγκεντρώσεως 1mM με βάση την ανά φορτίο μάζα, των συμπολυμερών όπως αυτή προκύπτει από τη σύσταση τροφοδοσίας κατά την σύνθεση τους 1:4 και 1:9 ( 1= 616 και 2= 1116 αντιστοίχως), κάναμε θολομετρική τιτλοδότηση με το προτυποποιημένο NaPA, 0,96mM, και βρήκαμε τις πραγματικές τιμές των συγκεντρώσεων C P (MAPTAC-co-DMAM)1 = 1,44mM και C P (MAPTAC-co-DMAM)2 = 0,96mM, σχήμα 8.3, όπως αυτές προκύπτουν από την ισοδυναμία των φορτίων που αντιστοιχεί στα μίγματα με την μέγιστη οπτική πυκνότητα (θολότητα). Έτσι, προκύπτουν για την ανά μονάδα φορτίου μάζα οι τιμές, = 428 για το P (MAPTAC-co-DMAM)1 και = 1150 για το P (MAPTAC-co-DMAM)2. 0,25 A 0,18 0,16 B 0,20 0,14 0,15 0,12 0,10 0,10 0,08 0,06 0,05 0,04 0,02 0,00 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,00 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 N P (MAPTAC-co-DMAM)1 N P (MAPTAC-co-DMAM)2 Σχήμα 8.3: Θολομετρική τιτλοδότηση στα 490nm του P (MAPTAC-co-DMAM)1(Α) P (MAPTAC-co-DMAM)2 (Β) με 0,96mM NaPA. και του 66

72 Μέτρηση του κατά βάρος μοριακό βάρος Mw, με SLS Η μέτρηση του M w του PMAPTAC1 και PMAPTAC2 έγινε σε αραιό διάλυμα σε NaCl 0,1M με τη βοήθεια του διαγράμματος Zimm. Μετρήσαμε επίσης τον διαφορικό δείκτη διάθλασης σε NaCl 0,1M που βρέθηκε είναι ίσος με 0,183 Μ -1. Τα αποτελέσματα που πήραμε παρουσιάζονται στον Πίνακα 8.1 μαζί με τα υπόλοιπα αποτελέσματα χαρακτηρισμού. Πίνακας 8.1:Αποτελέσματα χαρακτηρισμού των δειγμάτων των κατιοντικών πολυηλεκτρολυτών. Ονομασία δείγματος μοριακό βάρος ανά φορτίο, [η], εσωτερικό ιξώδες (ml/g) M w, Μέσο κατά βάρος μοριακό βάρος PMAPTAC1 220, *10 4 PMAPTAC2 220, *10 5 P( MAPTAC-co-DMAM) P( MAPTAC-co-DMAM) Μελέτη των μιγμάτων BSA/πολυκατιόντος σε αραιά διαλύματα Μελέτη της συμπεριφοράς των μιγμάτων BSA/PMAPTAC2 σε αραιά διαλύματα σε τρείς διαφορετικές τιμές ph, 7.40, 8.00, Θολομετρία Πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις θολομετρίας στα 490 nm για τον προσδιορισμό της οπτικής πυκνότητας των μιγμάτων της BSA με τον κατιοντικό πολυηλεκτρολύτη PMAPTAC2 σε τρείς διαφορετικές τιμές pη : 7,40, 8,00, 8,60 στο νερό και σε NaCl 0, 1Μ (Σχήμα 8.6). Παρατηρούμε ότι τόσο στο νερό (Σχήμα 8.6A), όσο και στο NaCl 0,1Μ (Σχήμα 8.6Β) και στις τρείς διαφορετικές τιμές ph εμφανίζεται σημαντική θολότητα στα μίγματα της BSA με το PMAPTAC2 που αποδίδονται στο σχηματισμό 67

73 δυσδιάλυτων συμπλόκων σαν αποτέλεσμα των αλληλεπιδράσεων Coulomb μεταξύ της αρνητικά φορτισμένης BSA και του κατιοντικού πολυηλεκτρολύτη. Στην περίπτωση του ph = 7,40 στο νερό, ( Σχήμα 8.6.Α), εμφανίζεται μέγιστη θολότητα στην περιοχή του λόγου των φορτίων του πολυηλεκτρολύτη προς εκείνον της BSA, r +/- = 0,5-2, πράγμα το οποίο δείχνει ότι η αλληλεπίδραση είναι ηλεκτροστατικής φύσεως σχετιζόμενη με εξουδετέρωση των αντίθετων φορτίων. Με την αύξηση του ph σε 8,00 παρατηρούμε μια επέκταση της περιοχής της μέγιστης θολότητας σε λόγους r +/- = 1-5 και στο 8,60 ακόμα περισσότερο σε λόγο r +/- = 10. Με βάση την αρχική φόρτιση της BSA σε κάθε τιμή ph θα περιμέναμε η μεγίστη τιμή θολότητας να εμφανίζεται κάθε φορά για λογούς r +/- =1. Το γεγονός ότι το μέγιστο έχει την τάση να μετατοπίζεται σε μεγάλες τιμές του λόγου και μάλιστα η περιοχή της θολότητας να διευρύνεται θα μπορούσε να αποδοθεί σε περαιτέρω διάσταση των καρβοξυλομάδων της BSA, λόγω του σχηματισμού του πολυηλεκτρολυτικού συμπλόκου με το PMAPTAC, πράγμα που με τη σειρά του, θα ευνοούσε την περαιτέρω συμπλοκοποίηση της BSA με τον κατιοντικό πολυηλεκτρολύτη, (Σχήμα 8.4 και 8.5). Σχήμα 8.4: Σχηματική αναπαράσταση της συμπλοκοποίησης της BSA με τον πολυηλεκτρολύτη PMAPTAC. Σχήμα 8.5: Σχηματική απεικόνιση του τρόπου φόρτισης της πρωτεΐνης συναρτήσει του ph. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η αλλαγή συμπεριφοράς που εμφανίζεται στο διάλυμα NaCl 0,1Μ, (Σχήμα 8.6.Β). Όσον αφορά το ph 7,40 (φυσιολογική τιμή), παρατηρούμε μια δραματική μείωση της θολότητας, αν και η περιοχή της μέγιστης θολότητας παραμένει ευρεία σε λόγους φορτίων r +/- = 0,25-2,5, ενώ στις ψηλότερες τιμές ph εμφανίζει μια μικρή μόνο μείωση τιμών σε σχέση με τη συμπεριφορά στο νερό, (Σχήμα 8.6.Α). Η μεγάλη μείωση της θολότητας για ph 7,40, θα πρέπει να αποδοθεί στην μείωση της εμβέλειας των ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων εξαιτίας της προάσπισης των φορτίων τόσο της BSA όσο και του κατιοντικού πολυηλεκτρολύτη λόγω της ιοντικής ισχύος του διαλύματος αλλά και στην εξαρχής σχετικά μικρή πυκνότητα φορτίου της BSA. Φαίνεται λοιπόν ότι σε περίπου φυσιολογικές συνθήκες, ph (7,40) και ιοντική ισχύ 0,1Μ, κατά την αλληλεπίδραση της BSA με το PMAPTAC ευνοείται ο σχηματισμός υδατοδιαλυτών συσσωματωμάτων. Τα αποτελέσματα αυτά οδηγούν στο συμπέρασμα ότι το σύστημα 68

74 Optical Density Optical Density BSA/PMAPTAC θα μπορούσε να βρει εφαρμογές σε συστήματα απελευθέρωσης φαρμάκου, δεδομένου ότι θα μπορούσε να παραμείνει διαλυτό στο αίμα. Στις υψηλότερες τιμές ph, 8,00 και 8,60, παρατηρούμε μεν μείωση θολότητας αλλά όχι σημαντική ενώ διατηρείται ταυτόχρονα μια ευρύτερη περιοχή μέγιστης θολότητας που καλύπτει τους λόγους φορτίου r +/- = 1-5. Το αποτέλεσμα αυτό πιθανότατα συνδέεται με το γεγονός ότι στις υψηλότερες τιμές ph η πυκνότητα φορτίου της BSA είναι μεγαλύτερη ενώ είναι επίσης πιθανόν η αλληλεπίδραση με τον κατιοντικό πολυηλεκτρολύτη να συμβάλει στην περαιτέρω ανάπτυξη καρβοξυλομάδων COO - επί της BSA συμβάλλοντας έτσι στην περαιτέρω ενίσχυση του σχηματισμού συμπλόκου παρά την υψηλή ιοντική ισχύ. 1,0 A 0,8 BSA/PMAPTAC2 ph 7.4 ph 8 ph 8.6 1,0 B 0,8 BSA/PMAPTAC2 NaCl 0.1M ph 7.4 ph 8 ph 8.6 0,6 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0, Charge ratio r +/- 0, Charge ratio r +/- Σχήμα 8.6: Οπτική πυκνότητα στα 490 nm για τα μίγματα BSA/PMAPTAC2 ως συνάρτηση του λόγου των φορτίων του πολυκατιόντος προς το φορτίο της BSA σε τρείς διαφορετικές τιμές pη, στο νερό (Α) και σε NaCl 0,1Μ (B). Απορρόφηση στο υπεριώδες Αφού υποβάλαμε τα διαλύματα των μιγμάτων σε φυγοκέντρηση στις 5000 στρ/λεπτό για 1 ώρα, μετρήσαμε την απορρόφηση του διαυγούς υπερκείμενου υγρού στα 280 nm, που είναι το μήκος κύματος που απορροφά η BSA, ούτως ώστε να διαπιστώσουμε την τυχόν ποσότητα της πρωτεΐνης που παραμένει στο διάλυμα, και η όποια μπορεί να είναι συμπλοκοποιημένη ή ελεύθερη. Τα αποτελέσματα που πήραμε για την απορρόφηση, συναρτήσει του λόγου των φορτίων, r +/-, παρουσιάζονται στο Σχήμα 8.7. Από τα αποτελέσματα στο νερό, (Σχήμα 8.7.Α), προκύπτει ένα ελάχιστο απορρόφησης που πλησιάζει το 0, σε λόγο φορτίων r +/- = 2-2,5 πράγμα που δείχνει ότι σε ένα λόγο φορτίων περίπου διπλάσιο από εκείνον που αντιστοιχεί στη στοιχειομετρία με βάση το αρχικό φορτίο της BSA έχουμε, και για τα τρία ph, πρακτικά πλήρη σχεδόν συμπλοκοποίηση της πρωτεΐνης με μορφή αδιάλυτου συμπλόκου. Η εν συνεχεία αύξηση του λόγου των φορτίων όσο αφορά μεν το ph 7,40 μας φέρνει σε τιμές απορρόφησης που δείχνει ότι πρακτικά το σύνολο της BSA είναι συμπλοκοποιημένη με το PMAPTAC2 με μορφή διαλυτού συμπλόκου ενώ σε 69

75 Absorbance (a.u.) Absorbance (a.u.) ψηλότερες τιμές ph, 8,00 και 8,60 η ποσότητα του διαλυτού συμπλόκου εμφανίζεται μειωμένη πράγμα που σημαίνει ότι στις συνθήκες αυτές ένα σημαντικό μέρος της BSA δεν μπορεί να αποφύγει την καταβύθιση της. Εντυπωσιακή είναι επίσης η συμπεριφορά των δειγμάτων σε NaCl 0,1Μ (Σχήμα 8.7.Β). Συγκεκριμένα, σε ph 7,40 εμφανίζεται μικρή μόνο μείωση της απορρόφησης πράγμα που εξηγείται με μικρή μόνο καταβύθιση της BSA ενώ το σύνολο σχεδόν παραμένει στο διάλυμα προφανώς συμπλοκοποιημένη με το PMAPTAC2. Έτσι σε NaCl 0,1M η καταβύθιση του συμπλόκου BSA/PMAPTAC2 εμφανίζεται δραστικά περιορισμένη και σύμφωνα με όλες τις ενδείξεις στις συγκεκριμένες συνθήκες δημιουργούνται διαλυτά κυρίως σύμπλοκα. Αντίθετα, σε ph 8,00 και 8,60 εμφανίζεται να έχει καταβυθιστεί σημαντική ποσότητα πρωτεΐνης, σχεδόν η μισή σε μια περιοχή λόγου φορτίων r +/- = 3-5. Τα αποτελέσματα αυτά θα πρέπει να αποδοθούν στο ρόλο που παίζει η ιοντική ισχύς στην προάσπιση του φορτίου και κατά συνέπεια στην εξασθένιση των ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων. Συγκεκριμένα στο ph 7,40 που το φορτίο της πρωτεΐνης είναι σχετικά μικρό (18 αρνητικά φόρτια ανά μόριο), αρκεί μια μικρή ιοντική ισχύς, 0,1Μ για να παρεμποδιστεί σε μεγάλο βαθμό ο σχηματισμός δυσδιάλυτου συμπλόκου της BSA με το PMAPTAC2. Αντίθετα σε ph 8,00 και 8,60 που η πυκνότητα του αρνητικού φορτίου της BSA είναι μεγαλύτερη (24 και 29 φορτία ανά μόριο αντίστοιχα), ο σχηματισμός δυσδιάλυτου συμπλόκου είναι ευκολότερος και η καταβύθιση της BSA εντονότερη. Και πάλι είναι αξιοσημείωτη η εξαιρετική συμπεριφορά του συμπλόκου σε υψηλή ιοντική ισχύ σε σχέση με τα διαλύματα στο νερό. 0,6 A BSA/PMAPTAC2 0,6 B BSA/PMAPTAC2 NaCl 0.1M 0,4 0,4 0,2 ph 7.4 ph 8 ph 8.6 0,2 ph 7.4 ph 8 ph 8.6 0, Charge ratio r +/- 0, Charge ratio r +/- Σχήμα 8.7: Απορρόφηση στα 280 nm για τα μίγματα BSA/PMAPTAC2 ως συνάρτηση του λόγου των φορτίων του πολυκατιόντος προς το φορτίο της BSA σε τρείς διαφορετικές τιμές pη, στο νερό (Α) και σε NaCl 0,1Μ (B).. 70

76 Diameter (nm) Diameter (nm) Δυναμική σκέδαση φωτός (DLS) Στα διαλύματα που πρόεκυψαν από τη φυγοκέντρηση (υπερκείμενο υγρό) πραγματοποιήσαμε μετρήσεις DLS προκειμένου να συμπεράνουμε για το μέγεθος τυχόν σωματιδίων, διαλυτών συμπλόκων BSA/PMAPTAC2. Το Σχήμα 8.8 παρουσιάζει αποτελέσματα για τη διάμετρο των σωματιδίων αυτών σε τρείς διαφορετικές τιμές ph, 7,40, 8,00, 8,60 συναρτήσει του λόγου των φορτίων, r +/-. Παρατηρούμε ότι σε ph= 7,40 και λόγο φορτίων κοντά στη στοιχειομετρία, r +/- = 1-2, σε νερό (Σχήμα 8.8.Α) εμφανίζονται σωματίδια σχετικά μεγάλων διαμέτρων, nm, ενώ σε μεγαλύτερους λόγους φορτίων το μέγεθος τους περιορίζεται σε περίπου 100 nm. Η συμπεριφορά αυτή θα μπορούσε να αποδοθεί στον υδρόφοβο χαρακτήρα της BSA, που εντείνεται μετά την εξουδετέρωση του φορτίου της λόγω της αλληλεπιδράσεως με το PMAPTAC2, στα μίγματα με αναλογία φορτίων κοντά στην στοιχειομετρία, πράγμα που θα επέτρεπε την συσσωμάτωση πολλών μορίων BSA σε μεγαλύτερα σωματίδια, λόγω υδρόφοβων αλληλεπιδράσεων. Η συμπεριφορά αυτή επαναλαμβάνεται σε μικρότερο βαθμό σε ph= 8,00 και 8,60 όπου το μέγεθος των σωματιδίων υπό τις ίδιες συνθήκες κυμαίνεται περίπου στα nm. Αν και τα αποτελέσματα αυτά υπόκεινται πιθανώς σε τυχαίες διακυμάνσεις. Επιπλέον, παρατηρείται ότι το μέγεθος των συμπλόκων μειώνεται σημαντικά με την αύξηση του λόγου των φορτίων, r +/- πράγμα που θα μπορούσε να αποδοθεί στο σχηματισμό διαλυτών συμπλόκων μικρότερου μεγέθους στις συνθήκες αυτές. Η αύξηση της ιοντικής ισχύος (Σχήμα 8.8.Β) φαίνεται να οδηγεί στο σχηματισμό συμπλόκου μικρότερου μεγέθους πράγμα που και πάλι τονίζει το ρόλο της ιοντικής ισχύος στα συστήματα αυτά A 800 BSA/PMAPTAC2 ph 7.4 ph 8 ph B 800 BSA/PMAPTAC2 NaCl 0.1M ph 7.4 ph 8 ph Charge ratio r +/ Charge ratio r +/- Σχήμα 8.8: Υδροδυναμική διάμετρος από DLS μετρήσεις (σε μια γωνία σκέδασης 90 0 ) για τα μίγματα BSA/PMAPTAC2 ως συνάρτηση του λόγου των φορτίων του πολυκατιόντος προς το φορτίο της BSA σε τρείς διαφορετικές τιμές pη, στο νερό (Α) και σε NaCl 0,1Μ (B). 71

77 Zeta potential (mv) Zeta potential (mv) Μετρήσεις ζ-δυναμικού Διεξήχθησαν επίσης μετρήσεις ζ-δυναμικού για να έχουμε μια βαθύτερη κατανόηση των συμπλόκων BSA/PMAPTAC2. Από τα αποτελέσματα που πήραμε, τόσο σε νερό όσο και σε NaCl 0,1M (Σχήμα 8.9) σε ph 7,40, 8,00, 8,60 πρόεκυψε μια μετάβαση από αρνητικές σε θετικές τιμές ζ-δυναμικού σχετιζόμενη με τον στοιχειομετρικό λόγο των φορτίων. Παρατηρούμε ότι στο νερό, (Σχήμα 8.9.Α) οι θετικές τιμές είναι μεγαλύτερες για τα συσσωματώματα που σχηματίζονται με την πρωτεΐνη για μεγάλες τιμές στην πυκνότητα επιφανειακού φορτίου της. Η παρατήρηση αυτή υποδηλώνει ότι, σε υψηλό pη, ο σχηματισμός συσσωματωμάτων συμβαίνει μέσω της κατανάλωσης μιας μικρότερης ποσότητας πολυηλεκτρολύτη. Αυτό σχετίζεται με την πυκνότητα επιφανειακού φορτίου της πρωτεΐνης η οποία παράγει ισχυρότερες ελκτικές ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις με την κατάλληλη ποσότητα πολυηλεκτρολύτη ώστε να φθάσει σε εξουδετέρωση και η περίσσεια αποβάλλεται στο διάλυμα. Σε υψηλή ιοντική ισχύ, τα αντισταθμιστικά ιόντα του άλατος σχηματίζουν ένα προστατευτικό κέλυφος που εμποδίζει την περίσσεια φορτίων είτε γύρω από τα συσσωματώματα είτε στο ελεύθερο PMAPTAC. Αυτό θα οδηγήσει σε μια διαμορφωτική μεταβολή από την παρατεταμένη δομή σε μια συσπείρωση. Πράγματι, φαίνεται ότι η αρνητικά φορτισμένη BSA μας δίνει στην αρχή αρνητικές τιμές ζ-δυναμικού και όσο προχωρά η συμπλοκοποίηση της με το PMAPTAC φορτίζεται από ένα σημείο και μετά θετικά με αποτέλεσμα το ζ-δυναμικό των σωματιδίων να έχει θετικές τιμές. 60 A BSA/PMAPTAC2 60 B BSA/PMAPTAC2 NaCl 0.1M ph 7.4 ph 8 ph ph 7.4 ph 8 ph Charge ratio r +/ Charge ratio r +/- Σχήμα 8.9: ζ-δυναμικό του συμπλόκου BSA/PMAPTAC2 ως συνάρτηση του λόγου των φορτίων r +/- σε pη 7,40, 8,00, 8,60 σε νερό, (Α) και σε NaCl 0,1M,(B). 72

78 Επίδραση του μοριακού βάρους του κατιοντικού πολυηλεκτρολύτη στη συμπεριφορά των μιγμάτων BSA/PMAPTAC σε αραιά διαλύματα Θολομετρία Το Σχήμα 8.10 δείχνει τη μεταβολή της οπτικής πυκνότητας των μιγμάτων της BSA με τα δύο δείγματα του κατιοντικού πολυηλεκτρολύτη,pmaptac1 και PMAPTAC2 μοριακού βάρους 9,8x10 4 και 5,7x10 5 αντίστοιχα, σε ph 7,40 στο νερό (Σχήμα 8.10.Α) και σε NaCl 0,1Μ (Σχήμα 8.10.Β), συναρτήσει του λόγου των φορτίων, r +/-. Παρατηρούμε ότι η οπτική πυκνότητα των διαλυμάτων αυξάνεται απότομα γύρω από τη στοιχειομετρία, περίπου σε λόγο r +/- = 0,5 για το PMAPTAC1 (πολυκατιόν χαμηλού μοριακού βάρους) και σε λόγο r +/- =1-1,5 για το PMAPTAC2 (πολυκατιόν υψηλού μοριακού βάρους). Αυτή η συμπεριφορά δείχνει τον σχηματισμό αδιάλυτων συμπλόκων μέσω ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ του PMAPTAC και της BSA, η οποία σε pη 7,40 είναι αρνητικά φορτισμένη. Παρατηρούμε επίσης ότι οι τιμές της οπτικής πυκνότητας για το PMAPTAC2 είναι μεγαλύτερες από αυτές του PMAPTAC1, αν και όχι ιδιαίτερα διαφοροποιημένες κάτι που οφείλεται στο μοριακό βάρος. Η αλληλεπίδραση της BSA με τον χαμηλού μοριακού βάρους πολυηλεκτρολύτη, PMAPTAC1, εμφανίζει μια παράδοξη συμπεριφορά με ένα δεύτερο υψηλό της οπτικής πυκνότητας σε λόγο φορτίων ίσο με r +/- =4. Η συμπεριφορά αυτή εφόσον τελικά ισχύει πιθανόν να σχετίζεται με περαιτέρω απελευθέρωση ομάδων COO -, με συνέπεια την περαιτέρω συμπλοκοποίηση της BSA με τον πολυηλεκτρολύτη, κάτι όμως που προς το παρόν δεν έχουμε διερευνήσει επαρκώς. Περαιτέρω, καθώς προστίθεται πολυκατιόν η οπτική πυκνότητα μειώνεται στο r +/- =2,5 και για τα δύο ομοπολυμερή λόγω σχηματισμού διαλυτών συμπλόκων. Σε NaCl 0,1M, η δυναμική του συστήματος καταστέλλεται, όπως παρατηρείται από τα αποτελέσματα (Σχήμα 8.10.Β). Οι τιμές της οπτικής πυκνότητας μειώνονται δραματικά προφανώς λόγω της προάσπισης φορτίου, πράγμα που συμβάλει στη μείωση της ισχύος των ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων και στη δημιουργία διαλυτών συμπλόκων -συσσωματωμάτων που συμβαίνει από το NaCl. 73

79 Optical Density Optical Density 1,0 A ph 7.4 1,0 B ph 7.4 NaCl 0.1M 0,8 BSA/PMAPTAC1 BSA/PMAPTAC2 0,8 BSA/PMAPTAC1 BSA/PMAPTAC2 0,6 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0, Charge ratio r +/- 0, Charge ratio r +/- Σχήμα 8.10: Οπτική πυκνότητα στα 490 nm από μετρήσεις UV φασματομετρίας για τα μίγματα σε pη 7,40 BSA/PMAPTAC1και BSA/PMAPTAC2 σε αραιά διαλύματα σε νερό (Α) και σε NaCl 0,1M (B) ως συνάρτηση του λόγου του φορτίου του PMAPTAC προς εκείνον της BSA. Απορρόφηση Το Σχήμα 8.11 δείχνει την απορρόφηση UV στα 280 nm ως συνάρτηση της γραμμομοριακής αναλογίας φορτίου για αραιά υδατικά διαλύματα BSA/PMAPTAC1 και BSA/PMAPTAC2 σε ph 7,40 σε νερό (Α) και σε NaCl 0,1M (B). Οι μετρήσεις αυτές έγιναν επί του υπερκείμενου υγρού μετά από προηγούμενη φυγοκέντρηση ώστε να διαπιστώσουμε την ποσότητα της BSA που απορροφά συγκεκριμένα σε αυτό το μήκος κύματος 3, που σε κάθε περίπτωση παραμένει στο διάλυμα μετά την απομάκρυνση της θολότητας η οποία οφείλεται προφανώς στο σχηματισμό δυσδιάλυτων συμπλόκων μεταξύ της BSA και του κατιοντικού πολυηλεκτρολύτη. Εύλογο είναι να αναμένουμε ότι τυχόν παραμένουσα ποσότητα BSA στο διάλυμα, ιδιαιτέρα μετά την στοιχειομετρία με βάση των λόγο των φορτίων να οφείλεται σε ποσότητες BSA που σχηματίζει διαλυτά σύμπλοκα με το PMAPTAC. Και για τα δύο δείγματα του κατιοντικού πολυηλεκτρολύτη, PMAPTAC1 και PMAPTAC2, διαφορετικού μοριακού βάρους η συμπεριφορά είναι παρόμοια, με τον πολυηλεκτρολύτη μεγαλυτέρου μοριακού βάρους να δίνει χαμηλότερες τιμές για τη συγκέντρωση της BSA στο υπερκείμενο υγρό, πράγμα που σημαίνει ότι έχει επέλθει καθίζηση δυσδιάλυτου συμπλόκου σχετικά μεγαλύτερης ποσότητας αν και η διάφορα δεν είναι ανάλογη με τη διάφορα στα μοριακά βάρη που φαίνεται να είναι της τάξεως 1:6. Ακόμη, στην περίπτωση του χαμηλής ιοντικής ισχύος διαλύματος, (Σχήμα 8.11.Α) παρατηρούμε ένα ελάχιστο στη απορρόφηση σε λόγο r +/- = 2 ενώ στο υψηλότερης ιοντικής ισχύος διάλυμα (Σχήμα 8.11.Β) το αποτέλεσμα που πήραμε δείχνει ότι στις συνθήκες αυτές, οι οποίες άλλωστε αντιστοιχούν καλυτέρα στις φυσιολογικές, το σύνολο σχεδόν της BSA παρά την θολότητα που διαπιστώθηκε στο αρχικό δείγμα (Σχήμα 8.10.Β), παραμένει στο διάλυμα προφανώς με τη μορφή διαλυτού συμπλόκου με τον κατιοντικό πολυηλεκτρολύτη. Η συμπεριφορά αυτή εξηγείται με την μείωση της ισχύος των ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ της αρνητικά φορτισμένης BSA και του θετικά φορτισμένου πολυηλεκτρολύτη λόγω 74

80 Absorbance (a.u.) Absorbance (a.u.) της μείωσης της εμβέλειας τους σαν αποτέλεσμα της παρουσίας του NaCl, ενώ το ελάχιστο σε r +/- = 2 αντί της τιμής r +/- = 1 που θα ήταν το αναμενόμενο, πρέπει να αποδοθεί στην περαιτέρω ανάπτυξη ομάδων COO - επί της BSA ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης της με το PMAPTAC. ph 7.4 I 0.01M 0,8 1,0 A PMAPTAC1 /BSA 1,0 B ph 7.4 I 0.1M PMAPTAC 2 /BSA 0,8 PMAPTAC 1 /BSA PMAPTAC 2 /BSA 0,6 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0, Charge ratio r +/- 0, Charge ratio r +/- Σχήμα 8.11: Απορρόφηση στα 280 nm για τα μίγματα σε pη 7,40 BSA/PMAPTAC1και BSA/PMAPTAC2 σε αραιά διαλύματα σε νερό (Α) και σε NaCl 0,1M (B) ως συνάρτηση του λόγου του φορτίου του PMAPTAC προς εκείνον της BSA. Δυναμική σκέδαση φωτός - (DLS) Σύμφωνα με τις μετρήσεις DLS (Σχήμα 8.12) φαίνεται τα σχηματιζόμενα μεταξύ της BSA και του PMAPTAC σύμπλοκα στο νερό,( Σχήμα 8.12.A) να είναι σημαντικά μεγαλύτερα από εκείνα που σχηματίζονται σε NaCl 0,1M, (Σχήμα 8.12.B), όπως επίσης ότι με το μεγαλύτερου μοριακού βάρους PMAPTAC η BSA σχηματίζει σωματίδια μεγαλύτερης διαμέτρου από ότι το PMAPTAC χαμηλού μοριακού βάρους. Ακόμη το μεγαλύτερο μέγεθος των σχηματιζόμενων σωματιδίων διαπιστώνεται σε λόγο φορτίων μεταξύ 1 και 2 δηλαδή στον στοιχειομετρικό λόγο ιδιαίτερα στην περίπτωση του διαλύματος χαμηλής ιοντικής ισχύος, δηλαδή στο νερό ( Σχήμα 8.12.A). Έτσι στην περιοχή λόγων από r +/- =1-2 έχουμε σχηματισμό αδιάλυτων συμπλόκων κάτι που έρχεται σε αναλογία με τα αποτελέσματα της οπτικής πυκνότητας. Σε λόγους φορτίου μεγαλύτερους του r +/- =2,5 παρατηρούμε ότι ο πολυηλεκτρολύτης χαμηλού μοριακού βάρους δίνει διαλυτά σύμπλοκα σε όλο το φάσμα αναλογίας φορτίου. Αντίθετα παρατηρούμε ότι η BSA χρειάζεται περισσότερο πολυηλεκτρολύτη στην περίπτωση του PMAPTAC2 για να δώσει διαλυτά σύμπλοκα σε μια αναλογία φορτίων περίπου r +/- =7,5. Επιπλέον, η αύξηση της ιοντικής ισχύος είναι σε θέση να αποσταθεροποιήσει τα σύμπλοκα σε σχεδόν τρείς φορές χαμηλότερη υδροδυναμική ακτίνα. Ωστόσο, το 75

81 Diameter (nm) Diameter (nm) PMAPTAC2 μπορεί να σχηματίσει μεγάλα συσσωματώματα τόσο σε χαμηλή όσο και σε υψηλή αναλογία φορτίου όπως φαίνεται στο Σχήμα 8.12.Β A ph B ph 7.4 NaCl 0.1M 800 BSA/PMAPTAC1 BSA/PMAPTAC2 800 BSA/PMAPTAC1 BSA/PMAPTAC Charge ratio r +/ Charge ratio r +/- Σχήμα 8.12: Υδροδυναμική διάμετρος από DLS μετρήσεις (σε μια γωνία σκέδασης 90 ο ) για τα μίγματα σε pη 7,40 BSA/PMAPTAC1και BSA/PMAPTAC2 σε αραιά διαλύματα σε νερό (Α) και σε NaCl 0,1M (B) ως συνάρτηση του λόγου του φορτίου του PMAPTAC προς εκείνον της BSA. ζ-δυναμικό Από μετρήσεις του ζ-δυναμικού των διαλυμάτων σε ph 7,40 BSA/PMAPTAC1 και BSA/PMAPTAC2 σε νερό κ NaCl 0,1M συναρτήσει του λόγου των φορτίων, (Σχήμα 8.13), πρόεκυψε ότι στο μεν χαμηλής ιοντικής ισχύος διάλυμα, στο νερό (Σχήμα 8.13.Α), έχουμε μια μεταβολή από αρνητικές τιμές σε θετικές σε r +/- = 2 για το μίγμα BSA/PMAPTAC1 και r +/- =3 για το μίγμα BSA/PMAPTAC2 πράγμα που πιθανόν οφείλεται στο σχηματισμό ισχυρού συμπλόκου μεταξύ της BSA και του κατιοντικού πολυηλεκτρολύτη μεγαλύτερου μοριακού βάρους. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της οπτικής πυκνότητας και της απορρόφησης προηγουμένως, παρατηρούμε ότι σε αυτές τις περιοχές έχουμε διαλυτά σύμπλοκα αντιστοίχως και για τα δύο PMAPTAC. Περαιτέρω προσθήκη πολυηλεκτρολύτη δίνει μεγάλες θετικές τιμές ζ-δυναμικού που μπορεί να οφείλεται σε σύμπλοκο η ελεύθερο πολυηλεκτρολύτη που βρίσκεται σε περίσσεια. Αντίθετα στην περίπτωση του υψηλής ιοντικής ισχύος διαλύματος NaCl 0,1M (Σχήμα 8.13.Β) παρατηρούμε μια ουσιαστική μείωση των αρνητικών τιμών του ζ-δυναμικού σε χαμηλούς λογούς r +/- μικρότερους του 2 πράγμα που φαίνεται να σχετίζεται με την επίδραση της ιοντικής ισχύος στο ζ-δυναμικό της BSA ή έστω των σωματιδίων BSA/PMAPTAC όπου όμως επικρατεί η BSA. Τέλος παρατηρούμε ότι και το διάλυμα της καθαρής BSA παρουσιάζει χαμηλότερες τιμές ζ-δυναμικού σε σχέση με το καθαρό νερό που υποδεικνύει ότι η αύξηση της ιοντικής ισχύος οδηγεί σε σταθεροποίηση του μορίου της πρωτεΐνης στο διάλυμα, με μια σταθερή διαμόρφωση. Προηγούμενες εκθέσεις για προσρόφηση BSA 76

82 Zeta potential (mv) Zeta potential (mv) σε κτενοειδή πολυμερή πολυ(ακρυλικού οξέος) έδειξαν μια παρόμοια μείωση με αυξανόμενη ιοντική ισχύ από την αντικατάσταση των μορίων πρωτεΐνης με ιόντα αλατιού, όπου οι αλυσίδες ΡΑΑ γίνονται ευέλικτες ως αποτέλεσμα της εξουδετέρωσης φορτίου και κτενοειδή ΡΑΑ συμπεριφέρονται σαν μη φορτισμένα σωματίδια A ph B ph 7.4 NaCl 0.1M BSA/PMAPTAC1 BSA/PMAPTAC2-10 BSA/PMAPTAC1 BSA/PMAPTAC Charge ratio r +/ Charge ratio r +/- Σχήμα 8.13: ζ- δυναμικό για τα μίγματα σε pη 7,40 BSA/PMAPTAC1και BSA/PMAPTAC2 σε αραιά διαλύματα σε νερό (Α) και σε NaCl 0,1M (B) ως συνάρτηση του λόγου του φορτίου του PMAPTAC προς εκείνον της BSA Επίδραση της πυκνότητας φορτίου των κατιοντικών πολυηλεκτρολυτών στη συμπεριφορά των μιγμάτων BSA/κατιοντικού πολυηλεκτρολύτη σε αραιά διαλύματα. Προκείμενου να μελετήσουμε την επίδραση της πυκνότητας του φορτίου των κατιοντικών πολυηλεκτρολυτών στο σχηματισμό συμπλόκου με την BSA σε αραιά διαλύματα και ph 7,40 τόσο στο νερό όσο και σε NaCl 0,1M προχωρήσαμε στη σύνθεση δυο συμπολυμερών του PMAPTAC με ένα ουδέτερο υδρόφιλο μονομερές όπως το διμεθυλακρυλαμίδιο, (DMAM). Συγκεκριμένα συνθέσαμε δυο τέτοια συμπολυμερή το P(MAPTAC-co-DMAM)1 και το P(MAPTAC-co-DMAM)2 με συνθήκες πολυμερισμού τέτοιες ώστε ο βαθμός πολυμερισμού τους να αντιστοιχεί σε εκείνον του PMAPTAC1. Πράγματι, με βάση τα ιξωδομετρικά δεδομένα δεν φαίνεται να υπάρχει ιδιαίτερα σημαντική απόκλιση ως προς αυτό το σημείο. Όσον αφορά την πυκνότητα φορτίου των δύο συμπολυμερών χρησιμοποιήσαμε δύο διαφορετικές αναλογίες σε μονομερή και πρόεκυψαν οι τιμές 428 κ 1150 για την ανά μονάδα φορτίου μάζα των δύο συμπολυμερών αντίστοιχα, (Πίνακας 8.1), έναντι της τιμής 220,5 που αντιστοιχεί στο 77

83 ομοπολυμερές PMAPTAC. Πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις θολομετρικής απορρόφησης στο UV, δυναμικής σκέδασης του φωτός και ζ-δυναμικού για να μελετήσουμε την αλληλεπίδραση με την BSA κ το ρόλο της πυκνότητας φορτίου στην αναλογία αυτή. Θολομετρία Το Σχήμα 8.14 δείχνει την μεταβολή της οπτικής πυκνότητας έναντι του λόγου των φορτίων r +/- για τα μίγματα της BSA με το ομοπολυμερές PMAPTAC1 και τα συμπολυμερή P(MAPTAC-co-DMAM)1 και P(MAPTAC-co-DMAM)2 σε ph 7,40 σε νερό, (Σχήμα 8.14.Α) και NaCl 0,1M (Σχήμα 8.14.Β). παρατηρούμε ότι στο νερό η εμφανιζόμενη θολότητα, οφειλομένη στο σχηματισμό δυσδιάλυτου συμπλόκου μεταξύ της BSA και του κατιοντικού πολυηλεκτρολύτη είναι σημαντική στη περίπτωση του μίγματος BSA/PMAPTAC1, μειωμένη σε εκείνη του BSA/ P(MAPTAC-co-DMAM)1 και δραστικά μειωμένη στην περίπτωση του BSA/P(MAPTAC-co-DMAM)2, δείχνοντας ότι η μείωση της πυκνότητας του φορτίου (αύξηση της ανά φορτίο μάζας) ευνοεί των σχηματισμό διαλυτών παρά αδιάλυτων συμπλόκων μεταξύ της BSA και του κατιοντικού πολυηλεκτρολύτη. Η τάση αυτή εντείνεται περαιτέρω με την αύξηση της ιοντικής ισχύος σε NaCl 0,1M (Σχήμα 8.14.Β) όπου μόνο το ομοπολυμερές PMAPTAC1 δίνει με την BSA μια μικρή θολότητα που θα μπορούσε να αποδοθεί στο σχηματισμό δυσδιάλυτων συμπλόκων. Αντίθετα αμφότερα τα συμπολυμερή εμφανίζουν συμπεριφορά η οποία αντιστοιχεί στο σχηματισμό διαλυτού συμπλόκου ή ακόμα και στην έλλειψη συμπλοκοποίησης. Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι μία συγκέντρωση άλατος 0,1 6 Μ (χαμηλότερη από την φυσιολογική συγκέντρωση 0.15Μ) είναι αρκετή προκειμένου να ληφθούν σταθερά υδατοδιαλυτά σύμπλοκα πρωτεΐνης/πολυηλεκτρολυτών για ένα ευρύ φάσμα της αναλογίας φορτίου. Η θολομετρία δηλαδή μας δείχνει ότι η αλληλεπίδραση της BSA με τους κατιοντικούς πολυηλεκτρολύτες εξασθενίζει με την μείωση της πυκνότητας του φορτίου, ευνοώντας τον σχηματισμό ευδιάλυτου παρά αδιάλυτου συμπλόκου μεταξύ της πρωτεΐνης και του πολυηλεκτρολύτη ενώ η περαιτέρω εξασθένηση της αλληλεπίδρασης με την αύξηση της ιοντικής ισχύος,σε NaCl 0,1M, λόγω της προάσπισης του φορτίου ακόμα περισσότερο ευνοεί το σχηματισμό ευδιάλυτων παρά αδιάλυτων συμπλόκων ενώ μπορεί να εγερθούν και ερωτηματικά ακόμα και για το σχηματισμό αυτών των συμπλόκων με μειωμένη πυκνότητα φορτίου. Τα συστήματα αυτά θα μπορούσαν να είναι χρήσιμα για ενθυλάκωση και απελευθέρωση φαρμάκων δεδομένου ότι τέτοια νανοσωματίδια πρέπει να είναι σταθερά σε διαλύματα ανεξάρτητα από την παρουσία άλλων ηλεκτρολυτών και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για δοσο-εξαρτώμενες θεραπείες 78

84 Optical Density Optical Density 1,0 A 0,8 ph 7.4 BSA/PMAPTAC1 BSA/P(MAPTAC-co-DMAM)1 BSA/P(MAPTAC-co-DMAM)2 1,0 B 0,8 ph 7.4 NaCl 0.1M BSA/PMAPTAC1 BSA/P(MAPTAC-co-DMAM)1 BSA/P(MAPTAC-co-DMAM)2 0,6 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0, Charge ratio r +/- 0, Charge ratio r +/- Σχήμα 8.14: Οπτική πυκνότητα στα 490 nm από μετρήσεις UV φασματομετρίας για τα μίγματα BSA/PMAPTAC και BSA /Ρ (ΜΑΡΤΑC-co-DMAM) σε pη 7,4 σε αραιά διαλύματα σε νερο (Α) και σε NaCl 0,1M (B) ως συνάρτηση του λόγου των φορτίων. Απορρόφηση UV Από μετρήσεις απορρόφησης που πραγματοποιήθηκαν στα 280nm πήραμε τα αποτελέσματα που φαίνονται στο Σχήμα Παρατηρούμε ότι τα μίγματα της BSA με το P(MAPTAC-co-DMAM)1 εμφανίζουν σε λόγο φορτίων r +/- ίσο περίπου με 2 σημαντικά μικρότερη απορρόφηση έναντι των μιγμάτων της BSA με το PMAPTAC1 πράγμα που δείχνει ότι ο σχηματισμός των δυσδιάλυτων συμπλόκων έχει τώρα περιοριστεί δραστικά ενώ στα μίγματα με το P(MAPTAC-co-DMAM)2 η εμφανιζόμενη μείωση της απορρόφησης είναι πρακτικά αμελητέα πράγμα που σημαίνει ότι εδώ μόνο διαλυτά σύμπλοκα θα μπορούσαν να σχηματιστούν. Αυτή η συμπεριφορά πρέπει να αποδοθεί στο υδρόφιλο περιεχόμενο των συστημάτων με υψηλότερη περιεκτικότητα DMAM για το τελευταίο μίγμα. Σε συνθήκες αυξημένης ιοντικής ισχύς δηλαδή σε NaCl 0,1M, (Σχήμα 8.15Β), η απορρόφηση παραμένει πρακτικά σταθερή για όλη την κλίμακα του λόγου φορτίων 0-10 πράγμα που δείχνει ότι η προάσπιση των φορτίων που προκαλείται από την αύξηση της ιοντικής ισχύς δεν επιτρέπει τον σχηματισμό δυσδιάλυτων συμπλόκων προφανώς εξαιτίας της επερχόμενης εξασθένησης των ηλεκτροστατικών φύσεως αλληλεπιδράσεων στις οποίες προφανώς οφείλεται ο σχηματισμός των δυσδιάλυτων συμπλόκων. 79

85 Absorbance (a.u.) Absorbance (a.u.) 1,0 A 0,8 ph 7.4 PMAPTAC 1 /BSA P(MAPTAC-co-DMAM) 1 /BSA P(MAPTAC-co-DMAM) 2 /BSA 1,0 B 0,8 ph 7.4 NaCl 0.1M BSA/PMAPTAC1 BSA/P(MAPTAC-co-DMAM)1 BSA/P(MAPTAC-co-DMAM)2 0,6 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0, Charge ratio r +/- 0, Charge ratio r +/- Σχήμα 8.15: UV απορρόφηση στα 280 nm για τα μίγματα BSA/PMAPTAC και BSA /Ρ (ΜΑΡΤΑC-co-DMAM) σε pη 7,4 σε αραιά διαλύματα σε νερο (Α) και σε NaCl 0,1M (B) ως συνάρτηση του λόγου των φορτίων. Δυναμική σκέδαση φωτός - (DLS) Το Σχήμα 8.17 παρουσιάζει τα αποτελέσματα των μετρήσεων DLS που λήφθηκαν για τα μίγματα της BSA με PMAPTAC1, P(MAPTAC-co-DMAM)1 και P(MAPTAC-co-DMAM)2 σε ph 7,40 ως συνάρτηση του λόγου των φορτίων τους r +/- τόσο σε νερό, (Σχήμα 8.17.Α) όσο και σε NaCl 0,1M, (Σχήμα 8.17.Β). Παρατηρούμε ότι στο νερό, (Σχήμα 8.17.Α) εμφανίζονται σωματίδια σχετικά μεγάλου μεγέθους, διαμέτρου περίπου 300nm στην περιοχή της στοιχειομετρίας των φορτίων με το PMAPTAC1 ενώ στη συνέχεια όπου επικρατεί περίσσεια θετικού φορτίου και κατά συνέπεια αναμένεται ο σχηματισμός μόνο ευδιάλυτων συμπλόκων τα μεγέθη μειώνονται στα επίπεδα των 20 περίπου nm όπου κινούνται και οι τιμές για τα δυο συμπολυμερή. Σε NaCl 0,1M παρατηρούμε μια επικράτηση διαλυτών σωματιδίων μικρού μεγέθους για όλα τα συστήματα τόσο για τα μίγματα με το ομοπολυμερές PMAPTAC1 όσο και εκείνα με τα δυο συμπολυμερή, πράγμα το οποίο θα ήταν περισσότερο αναμενόμενο αφού η μείωση της πυκνότητας του φορτίου σε συνδυασμό με την ύπαρξη ουδέτερων επαναλαμβανόμενων μονάδων του συμπολυμερούς δυσχεραίνει την περαιτέρω συσσωμάτωση των τυχόν σχηματιζόμενων συμπλόκων και ευνοεί θα λέγαμε των σχηματισμό σωματιδίων σε μοριακό επίπεδο, δηλαδή σωματίδια που θα μπορούσαν να αποτελούνται από μια μόνο αλυσίδα συμπολυμερούς και 2-3 μόρια πρωτεΐνης (Σχήμα 8.16). 80

86 Diameter (nm) Diameter (nm) Σχήμα 8.16: Αναπαράσταση σωματιδίων σε μοριακό επίπεδο για το ομοπολυμερές (Α) και για το συμπολυμερές (Β). Είναι αξιοσημείωτο το γεγονός ότι τα σύμπλοκα που σχηματίζονται μεταξύ BSA και των δύο συμπολυμερών, λόγω της υψηλής τους περιεκτικότητας σε ουδέτερες αλυσίδες PDMAM είναι μικρού μεγέθους σημαντικά για βιολογικές διεργασίες A ph B ph 7.4 NaCl 0.1M 300 BSA/PMAPTAC1 BSA/P(MAPTAC-co-DMAM)1 BSA/P(MAPTAC-co-DMAM)2 300 BSA/PMAPTAC1 BSA/P(MAPTAC-co-DMAM)1 BSA/P(MAPTAC-co-DMAM) Charge ratio r +/ Charge ratio r +/- Σχήμα 8.17: Υδροδυναμική διάμετρος από DLS μετρήσεις (σε μια γωνία σκέδασης 90 ο ) για τα μίγματα BSA/PMAPTAC και BSA /Ρ (ΜΑΡΤΑC-co-DMAM) σε pη 7,4 σε αραιά διαλύματα σε νερο (Α) και σε NaCl 0,1M (B) ως συνάρτηση του λόγου των φορτίων. ζ-δυναμικό Από μετρήσεις του ζ-δυναμικού των μιγμάτων της BSA με το PMAPTAC1 και τα συμπολυμερή, πήραμε τα αποτελέσματα του Σχήματος Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει εδώ η σημαντική διαφοροποίηση των θετικών τιμών του ζ-δυναμικού σε λόγους φορτίων μεγαλύτερους από τη στοιχειομετρία, που εμφανίζεται να είναι στο 2, (Σχήμα 8.18.Α), όπου το φορτίο των τυχόν σχηματιζόμενων σωματιδίων εμφανίζεται να μειώνεται δραστικά με την μείωση της πυκνότητας φορτίου του κατιοντικού πολυηλεκτρολύτη. 81

πρωτεΐνες πολυμερείς ουσίες δομούν λειτουργούν λευκώματα 1.Απλές πρωτεΐνες 2.Σύνθετες πρωτεΐνες πρωτεΐδια μη πρωτεϊνικό μεταλλοπρωτεΐνες

πρωτεΐνες πολυμερείς ουσίες δομούν λειτουργούν λευκώματα 1.Απλές πρωτεΐνες 2.Σύνθετες πρωτεΐνες πρωτεΐδια μη πρωτεϊνικό μεταλλοπρωτεΐνες ΠΡΩΤΕΙΝΕΣ Οι πρωτεΐνες είναι πολυμερείς ουσίες με κυρίαρχο και πρωταρχικό ρόλο στη ζωή. Πρωτεΐνες είναι οι ουσίες που κυρίως δομούν και λειτουργούν τους οργανισμούς. Λέγονται και λευκώματα λόγω του λευκού

Διαβάστε περισσότερα

Απομόνωση Καζεΐνης ΆΣΚΗΣΗ 6 Η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΧΗΜΕΙΑΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ

Απομόνωση Καζεΐνης ΆΣΚΗΣΗ 6 Η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΧΗΜΕΙΑΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Απομόνωση Καζεΐνης ΆΣΚΗΣΗ 6 Η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΧΗΜΕΙΑΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Θεωρητικό μέρος ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΚΑΖΕΪΝΗ Πρωτεΐνες Είναι μεγάλα σύνθετα βιομόρια. Έχουν μοριακό βάρος από 10.000 μέχρι πάνω από 1 εκατομμύριο.

Διαβάστε περισσότερα

αποτελούν το 96% κ.β Ποικιλία λειτουργιών

αποτελούν το 96% κ.β Ποικιλία λειτουργιών ΧΗΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΟΥ ΣΥΝΘΕΤΟΥΝ ΤΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ 92 στοιχεία στο φλοιό της Γης 27 απαραίτητα για τη ζωή H, Ο, Ν, C αποτελούν το 96% κ.β S, Ca, P, Cl, K, Na, Mg αποτελούν το 4% κ.β. Fe, I Ιχνοστοιχεία αποτελούν

Διαβάστε περισσότερα

τα βιβλία των επιτυχιών

τα βιβλία των επιτυχιών Τα βιβλία των Εκδόσεων Πουκαμισάς συμπυκνώνουν την πολύχρονη διδακτική εμπειρία των συγγραφέων μας και αποτελούν το βασικό εκπαιδευτικό υλικό που χρησιμοποιούν οι μαθητές των φροντιστηρίων μας. Μέσα από

Διαβάστε περισσότερα

Τα χημικά στοιχεία που είναι επικρατέστερα στους οργανισμούς είναι: i..

Τα χημικά στοιχεία που είναι επικρατέστερα στους οργανισμούς είναι: i.. ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΤΟ 1 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ «XHMIKH ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΚΥΤΤΑΡΟΥ» ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΑΙ Η ΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ Α. ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΜΕΣΑ ΣΤΗΝ ΤΑΞΗ 1. Όταν αναφερόμαστε στον όρο «Χημική Σύσταση του Κυττάρου», τί νομίζετε ότι

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ Ν. ΜΑΓΝΗΣΙΑΣ ( Ε.Κ.Φ.Ε ) ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ Ν. ΜΑΓΝΗΣΙΑΣ ( Ε.Κ.Φ.Ε ) ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ Ν. ΜΑΓΝΗΣΙΑΣ ( Ε.Κ.Φ.Ε ) ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ Θέμα: ΜΕΤΟΥΣΙΩΣΗ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ (άσκηση 7 του εργαστηριακού οδηγού) Μέσος χρόνος πειράματος: 45 λεπτά Α. ΑΝΑΛΩΣΙΜΑ Εργαλεία

Διαβάστε περισσότερα

πρωτεϊνες νουκλεϊκά οξέα Βιολογικά Μακρομόρια υδατάνθρακες λιπίδια

πρωτεϊνες νουκλεϊκά οξέα Βιολογικά Μακρομόρια υδατάνθρακες λιπίδια πρωτεϊνες νουκλεϊκά οξέα Βιολογικά Μακρομόρια υδατάνθρακες λιπίδια Περιγραφή μαθήματος Επανάληψη σημαντικών εννοιών από την Οργανική Χημεία Χημική σύσταση των κυττάρων Μονοσακχαρίτες Αμινοξέα Νουκλεοτίδια

Διαβάστε περισσότερα

Βιολογία Γενικής Παιδείας Β Λυκείου

Βιολογία Γενικής Παιδείας Β Λυκείου Απρίλιος Μάιος 12 Βιολογία Γενικής Παιδείας Β Λυκείου Βιολογία Γενικής Παιδείας Β Λυκείου (Ερωτήσεις που παρουσιάζουν ενδιαφέρον) 1. Τι είναι τα βιομόρια και ποια είναι τα βασικά χαρακτηριστικά τους; Βιομόρια

Διαβάστε περισσότερα

ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΔΡΑΣΗ ΠΡΩΤΕΙΝΩΝ

ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΔΡΑΣΗ ΠΡΩΤΕΙΝΩΝ ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΔΡΑΣΗ ΠΡΩΤΕΙΝΩΝ ΠPΩTEINEΣ Οι πρωτεΐνες παίζουν σημαντικό ρόλο σε όλες σχεδόν τις βιολογικές διεργασίες. H σημασία τους φαίνεται στις παρακάτω περιπτώσεις: 1. Κατάλυση (πχ. ένζυμα) 2. Μεταφορά

Διαβάστε περισσότερα

ΓΩΝΙΕΣ φ, ψ ΚΑΙ ΕΠΙΤΡΕΠΤΕΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΠΟΛΥΠΕΠΤΙΔΙΚΗΣ ΑΛΥΣΙΔΑΣ

ΓΩΝΙΕΣ φ, ψ ΚΑΙ ΕΠΙΤΡΕΠΤΕΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΠΟΛΥΠΕΠΤΙΔΙΚΗΣ ΑΛΥΣΙΔΑΣ ΓΩΝΙΕΣ φ, ψ ΚΑΙ ΕΠΙΤΡΕΠΤΕΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΠΟΛΥΠΕΠΤΙΔΙΚΗΣ ΑΛΥΣΙΔΑΣ ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΓΩΝΙΑΣ φ φ Ccarbonyl n Ccarbonyl n N Cα n Ccarbonyl n-1 Cα n N φ Ccarbonyl n-1 ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΓΩΝΙΑΣ ψ φ ψ Ccarbonyl n N (Ca

Διαβάστε περισσότερα

Κροκίδωση Συσσωμάτωση Χημική κατακρήμνιση Πηγή: Μαρία Λοϊζίδου, ΕΜΠ, Αθήνα 2006

Κροκίδωση Συσσωμάτωση Χημική κατακρήμνιση Πηγή: Μαρία Λοϊζίδου, ΕΜΠ, Αθήνα 2006 Κροκίδωση Συσσωμάτωση Χημική κατακρήμνιση Πηγή: Μαρία Λοϊζίδου, ΕΜΠ, Αθήνα 2006 Η χημική κατακρήμνιση βασίζεται στη λειτουργία της συσσωμάτωσης και κροκίδωσης των κολλοειδών σωματιδίων που υπάρχουν αρχικά

Διαβάστε περισσότερα

Μικρά αμινοξέα. Βιοχημεία Ι Β-3

Μικρά αμινοξέα. Βιοχημεία Ι Β-3 Βιοχημεία Ι Β-2 Μικρά αμινοξέα Βιοχημεία Ι Β-3 Aλειφατικά αμινοξέα Βιοχημεία Ι Β-4 Ιμινοξύ Βιοχημεία Ι Β-5 Αρωματικά αμινοξέα Βιοχημεία Ι Β-6 Βιοχημεία Ι Β-7 Η Tyr και η Trp απορροφούν στα 280nm-έτσι μετράται

Διαβάστε περισσότερα

Δομή πρωτεϊνών: Τριτοταγής διαμόρφωση της δομής

Δομή πρωτεϊνών: Τριτοταγής διαμόρφωση της δομής Δομή πρωτεϊνών: Τριτοταγής διαμόρφωση της δομής - Αναφέρεται στην αναδίπλωση της πολυπεπτιδικής αλυσίδας πάνω στον εαυτό της και στο τελικό σχήμα που θα πάρει στο χώρο -Σ αυτή τη διαμόρφωση σημαντικό ρόλο

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 8 η : Υγρά, Στερεά & Αλλαγή Φάσεων. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής.

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 8 η : Υγρά, Στερεά & Αλλαγή Φάσεων. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων Ανόργανη Χημεία Ενότητα 8 η : Υγρά, Στερεά & Αλλαγή Φάσεων Οκτώβριος 2018 Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής Πολικοί Ομοιοπολικοί Δεσμοί & Διπολικές Ροπές 2 Όπως έχει

Διαβάστε περισσότερα

ΙΑΤΡΙΚΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΑΘΗΝΩΝ (ΕΚΠΑ) ΚΑΤΑΤΑΚΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΑΚ.ΕΤΟΥΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ

ΙΑΤΡΙΚΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΑΘΗΝΩΝ (ΕΚΠΑ) ΚΑΤΑΤΑΚΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΑΚ.ΕΤΟΥΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΙΑΤΡΙΚΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΑΘΗΝΩΝ (ΕΚΠΑ) ΚΑΤΑΤΑΚΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΑΚ.ΕΤΟΥΣ 2017-2018 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ 1. Σε ποια μορφή της αιμοσφαιρίνης συνδέεται το 2,3, BPG, ποιο είναι το ηλεκτρικό του φορτίο, με

Διαβάστε περισσότερα

Ανόργανη Χημεία. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ενότητα 12 η : Υδατική ισορροπία Οξέα & βάσεις. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής

Ανόργανη Χημεία. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ενότητα 12 η : Υδατική ισορροπία Οξέα & βάσεις. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων Ανόργανη Χημεία Ενότητα 12 η : Υδατική ισορροπία Οξέα & βάσεις Οκτώβριος 2018 Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής Οι Έννοιες Οξύ Βάση: Η Θεωρία Brønsted - Lowry 2 Σύμφωνα

Διαβάστε περισσότερα

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΧΗΜΕΙΑ - ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1 ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 21 / 09 /2014

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΧΗΜΕΙΑ - ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1 ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 21 / 09 /2014 ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΧΗΜΕΙΑ - ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1 ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 21 / 09 /2014 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Για τις ερωτήσεις Α1 έως και Α3 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα

Διαβάστε περισσότερα

Παράγοντες που εξηγούν τη διαλυτότητα. Είδη διαλυμάτων

Παράγοντες που εξηγούν τη διαλυτότητα. Είδη διαλυμάτων Παράγοντες που εξηγούν τη διαλυτότητα 1. Η φυσική τάση των ουσιών να αναμιγνύονται μεταξύ τους. 2. Οι σχετικές ελκτικές δυνάμεις μεταξύ των χημικών οντοτήτων του διαλύματος Είδη διαλυμάτων Στα διαλύματα

Διαβάστε περισσότερα

Ανάλυση Τροφίμων. Ενότητα 9: Υδατική ισορροπία Οξέα και βάσεις Τ.Ε.Ι. ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ακαδημαϊκό Έτος

Ανάλυση Τροφίμων. Ενότητα 9: Υδατική ισορροπία Οξέα και βάσεις Τ.Ε.Ι. ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ακαδημαϊκό Έτος Ανάλυση Τροφίμων Ενότητα 9: Υδατική ισορροπία Οξέα και βάσεις Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων Τ.Ε.Ι. ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ Ακαδημαϊκό Έτος 2018-2019 Δημήτρης Π. Μακρής PhD DIC Αναπληρωτής Καθηγητής Οι Έννοιες Οξύ Βάση:

Διαβάστε περισσότερα

Μεταγωγή σήματος και βιολογικές μεμβράνες

Μεταγωγή σήματος και βιολογικές μεμβράνες Μεταγωγή σήματος και βιολογικές μεμβράνες ΜΕΜΒΡΑΝΙΚΕΣ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΜΕΜΒΡΑΝΩΝ Ορισμός / Μονάδες Δομές (πρωτοταγής κλπ) Ταξινόμηση με βάση τις λειτουργίες Απεικόνιση - Μοντέλα (συρμάτων

Διαβάστε περισσότερα

ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ. Φατούρος Ιωάννης Αναπληρωτής Καθηγητής

ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ. Φατούρος Ιωάννης Αναπληρωτής Καθηγητής ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ Φατούρος Ιωάννης Αναπληρωτής Καθηγητής Θέματα Διάλεξης Δομή, αριθμός και διαχωρισμός των αμινοξέων Ένωση αμινοξέων με τον πεπτιδικό δεσμό για τη δημιουργία πρωτεΐνης Λειτουργίες των πρωτεϊνών

Διαβάστε περισσότερα

Αιωρήματα & Γαλακτώματα

Αιωρήματα & Γαλακτώματα Αιωρήματα & Γαλακτώματα Εαρινό εξάμηνο Ακ. Έτους 2014-15 Μάθημα 2ο 25 February 2015 Αιωρήματα Γαλακτώματα 1 Παρασκευή αιωρημάτων Οι μέθοδοι παρασκευής αιωρημάτων κατατάσσονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες

Διαβάστε περισσότερα

Δομές (Διαμορφώσεις) Πρωτεινικών μορίων

Δομές (Διαμορφώσεις) Πρωτεινικών μορίων Δομές (Διαμορφώσεις) Πρωτεινικών μορίων Πρωτοταγής δομή (αλληλουχία αμινοξέων) Δευτεροταγής δομή Η διάταξη της πεπτιδικής αλυσίδας στον χωρο αυτής καθ αυτής (χωρίς να ληφθούν υπ όψη οι ομάδες R) Τριτοταγής

Διαβάστε περισσότερα

Γενικά. Εικόνα 1. Πείραµα κροκίδωσης

Γενικά. Εικόνα 1. Πείραµα κροκίδωσης ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΝΕΡΟΥ ΚΑΙ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Αχαρνών 364 & Γλαράκι 10Β, Αθήνα, 11145 Τηλ: 211 1820 163-4-5 Φαξ: 211 1820 166 e-mail: enerchem@enerchem.gr web site: www.enerchem.gr ΚΡΟΚΙΔΩΣΗ ΣΥΣΣΩΜΑΤΩΣΗ ΧΗΜΙΚΗ

Διαβάστε περισσότερα

Ανόργανη Χημεία. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ενότητα 4 η : Ιοντικοί Δεσμοί Χημεία Κύριων Ομάδων. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής

Ανόργανη Χημεία. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ενότητα 4 η : Ιοντικοί Δεσμοί Χημεία Κύριων Ομάδων. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων Ανόργανη Χημεία Ενότητα 4 η : Ιοντικοί Δεσμοί Χημεία Κύριων Ομάδων Οκτώβριος 2018 Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής Δόμηση Ηλεκτρονίων στα Ιόντα 2 Για τα στοιχεία

Διαβάστε περισσότερα

KΕΦΑΛΑΙΟ 1ο Χημική σύσταση του κυττάρου. Να απαντήσετε σε καθεμιά από τις παρακάτω ερωτήσεις με μια πρόταση:

KΕΦΑΛΑΙΟ 1ο Χημική σύσταση του κυττάρου. Να απαντήσετε σε καθεμιά από τις παρακάτω ερωτήσεις με μια πρόταση: KΕΦΑΛΑΙΟ 1ο Χημική σύσταση του κυττάρου Ενότητα 1.1: Χημεία της ζωής Ενότητα 2.1: Μακρομόρια Να απαντήσετε σε καθεμιά από τις παρακάτω ερωτήσεις με μια πρόταση: 1. Για ποιο λόγο θεωρείται αναγκαία η σταθερότητα

Διαβάστε περισσότερα

«ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ: ΧΗΜΙΚΗ ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΣ ΡΟΛΟΣ»

«ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ: ΧΗΜΙΚΗ ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΣ ΡΟΛΟΣ» «ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ: ΧΗΜΙΚΗ ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΣ ΡΟΛΟΣ» Τι είναι οι πρωτεΐνες; Από τι αποτελούνται; Ποιος είναι ο βιολογικός του ρόλος; Ας ρίξουμε μία ματιά σε όλα αυτά τα ερωτήματα που μας απασχολούν ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1:

Διαβάστε περισσότερα

β. [Η 3 Ο + ] > 10-7 Μ γ. [ΟΗ _ ] < [Η 3 Ο + ]

β. [Η 3 Ο + ] > 10-7 Μ γ. [ΟΗ _ ] < [Η 3 Ο + ] ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 6 ΙΟΥΝΙΟΥ 2003 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΥΚΛΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ) ΧΗΜΕΙΑ - ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΘΕΜΑ 1ο Στις προτάσεις

Διαβάστε περισσότερα

Χηµεία-Βιοχηµεία Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Γ Λυκείου 2001

Χηµεία-Βιοχηµεία Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Γ Λυκείου 2001 Χηµεία-Βιοχηµεία Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Γ Λυκείου 2001 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ Ζήτηµα 1ο 1. Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση: Η σταθερά Κ w στους 25 ο C έχει τιµή 10-14 : α.

Διαβάστε περισσότερα

Οι πρωτεΐνες συμμετέχουν σε όλες τις κυτταρικές λειτουργίες

Οι πρωτεΐνες συμμετέχουν σε όλες τις κυτταρικές λειτουργίες Οι πρωτεΐνες συμμετέχουν σε όλες τις κυτταρικές λειτουργίες Γένωμα vs Πρωτέωμα Όλη η αλληλουχία βάσεων στο DNA Τι είναι δυνατόν Συγκεκριμένο Στατικό Οι πρωτεΐνες που κωδικοποιούνται από το γένωμα Τι είναι

Διαβάστε περισσότερα

Διαλύματα - Περιεκτικότητες διαλυμάτων Γενικά για διαλύματα

Διαλύματα - Περιεκτικότητες διαλυμάτων Γενικά για διαλύματα Διαλύματα - Περιεκτικότητες διαλυμάτων Γενικά για διαλύματα Μάθημα 6 6.1. SOS: Τι ονομάζεται διάλυμα, Διάλυμα είναι ένα ομογενές μίγμα δύο ή περισσοτέρων καθαρών ουσιών. Παράδειγμα: Ο ατμοσφαιρικός αέρας

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο H XHΜΕΙΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ. Χημεία της ζωής 1

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο H XHΜΕΙΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ. Χημεία της ζωής 1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο H XHΜΕΙΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ Χημεία της ζωής 1 2.1 ΒΑΣΙΚΕΣ ΧΗΜΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Η Βιολογία μπορεί να μελετηθεί μέσα από πολλά και διαφορετικά επίπεδα. Οι βιοχημικοί, για παράδειγμα, ενδιαφέρονται περισσότερο

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΜΑ 1 ο 1.1. Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση:

ΘΕΜΑ 1 ο 1.1. Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση: ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 5 ΙΟΥΝΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΥΚΛΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ) : ΧΗΜΕΙΑ - ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΘΕΜΑ 1 ο 1.1. Να γράψετε στο τετράδιό

Διαβάστε περισσότερα

Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών. Το κύριο δομικό συστατικό των κυττάρων. Το κύριο λειτουργικό μόριο

Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών. Το κύριο δομικό συστατικό των κυττάρων. Το κύριο λειτουργικό μόριο Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών Το κύριο δομικό συστατικό των κυττάρων. Το κύριο λειτουργικό μόριο Πρωτεΐνες Κύριο συστατικό κυττάρου Δομικοί λίθοι αλλά και επιτελεστές λειτουργίας κυττάρου ένζυμα, μεταφορά,

Διαβάστε περισσότερα

Χηµεία-Βιοχηµεία Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Γ Λυκείου 2001

Χηµεία-Βιοχηµεία Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Γ Λυκείου 2001 Ζήτηµα 1ο Χηµεία-Βιοχηµεία Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Γ Λυκείου 2001 1. Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση: Η σταθερά Κ w στους 25 ο C έχει τιµή 10-14 : α. µόνο στο

Διαβάστε περισσότερα

1.1. Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση:

1.1. Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση: ΘΕΜΑ 1o 1.1. Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση: Η σταθερά Κ w στους 25 ο C έχει τιµή 10-14 : α. µόνο στο καθαρό νερό β. σε οποιοδήποτε υδατικό διάλυµα γ. µόνο σε

Διαβάστε περισσότερα

1.1. Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση:

1.1. Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση: ΘΕΜΑ 1o 1.1. Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση: Η σταθερά Κ w στους 5 ο C έχει τιµή 10-14 : α. µόνο στο καθαρό νερό β. σε οποιοδήποτε υδατικό διάλυµα γ. µόνο σε υδατικά

Διαβάστε περισσότερα

Η ΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ. Καρβουντζή Ηλιάνα Βιολόγος

Η ΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ. Καρβουντζή Ηλιάνα Βιολόγος Η ΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ Χημικά στοιχεία που συνθέτουν τους οργανισμούς Ο C, το H 2, το O 2 και το N 2 είναι τα επικρατέστερα στους οργανισμούς σε ποσοστό 96% κ.β. Γιατί; Συμμετέχουν σε σημαντικό βαθμό στη σύνθεση

Διαβάστε περισσότερα

ΕΝΖΥΜΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΣΕ ΕΤΕΡΟΓΕΝΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΕΝΖΥΜΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΣΕ ΕΤΕΡΟΓΕΝΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΝΖΥΜΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΣΕ ΕΤΕΡΟΓΕΝΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΕΝΖΥΜΩΝ ΣΕ ΔΙΑΛΥΜΑ ΕΠΕΝΕΡΓΟΥΝΤΩΝ ΣΕ ΑΔΙΑΛΥΤΑ ΥΠΟΣΤΡΩΜΑΤΑ το υπόστρωμα σε στερεά (αδιάλυτη) μορφή κλασσική περίπτωση: η υδρόλυση αδιάλυτων πολυμερών

Διαβάστε περισσότερα

Διαλέξεις Χημείας Αγγελική Μαγκλάρα, PhD Εργαστήριο Κλινικής Χημείας Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Ιωαννίνων

Διαλέξεις Χημείας Αγγελική Μαγκλάρα, PhD Εργαστήριο Κλινικής Χημείας Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Ιωαννίνων Διαλέξεις Χημείας -2014 Αγγελική Μαγκλάρα, PhD Εργαστήριο Κλινικής Χημείας Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Ιωαννίνων 1. Κατάταξη 2. Λειτουργίες 1. Πεπτιδικές ορμόνες 3. Πεπτιδικός δεσμός 1. Χαρακτηριστικά

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΜΑ 1 ο 1.1. Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση:

ΘΕΜΑ 1 ο 1.1. Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση: ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΤΑΞΗ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 5 ΙΟΥΝΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΥΚΛΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ): ΧΗΜΕΙΑ - ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ:

Διαβάστε περισσότερα

Πολυμερισμός Προσθήκης

Πολυμερισμός Προσθήκης Είδη Πολυμερισμού 1 Πολυμερισμός Προσθήκης Ελευθέρων Ριζών: Ενεργό Κέντρο ελεύθερη Ρίζα. Ανιοντικός Ενεργό Κέντρο Ανιόν - X + Κατιοντικός Ενεργό κέντρο κατιόν + Y - 2 Ιοντικοί Πολυμερισμοί Ανιοντικός Πολυμερισμός

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΑΚΡΙΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΑΚΡΟΘΡΕΠΤΙΚΑ (C, H, N, O) 96% ΜΙΚΡΟΘΡΕΠΤΙΚΑ (πχ. Na, K, P, Ca, Mg) 4% ΙΧΝΟΣΤΟΙΧΕΙΑ (Fe, I) 0,01%

ΔΙΑΚΡΙΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΑΚΡΟΘΡΕΠΤΙΚΑ (C, H, N, O) 96% ΜΙΚΡΟΘΡΕΠΤΙΚΑ (πχ. Na, K, P, Ca, Mg) 4% ΙΧΝΟΣΤΟΙΧΕΙΑ (Fe, I) 0,01% ΔΙΑΚΡΙΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΑΚΡΟΘΡΕΠΤΙΚΑ (C, H, N, O) 96% ΜΙΚΡΟΘΡΕΠΤΙΚΑ (πχ. Na, K, P, Ca, Mg) 4% ΙΧΝΟΣΤΟΙΧΕΙΑ (Fe, I) 0,01% Ο άνθρακας, το υδρογόνο, το οξυγόνο και το άζωτο συμμετέχουν, σε σημαντικό βαθμό, στη

Διαβάστε περισσότερα

Θρεπτικές ύλες Τρόφιµα - Τροφή

Θρεπτικές ύλες Τρόφιµα - Τροφή ΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ 1 Θρεπτικές ύλες Τι καλούµε θρεπτικές ύλες; Ποιες είναι; Τρόφιµα Τι καλούµε τρόφιµο; Χηµεία Τροφίµων Θρεπτικές ύλες Τρόφιµα - Τροφή Προϋπόθεση για να χαρακτηριστεί ένα προϊόν τρόφιµο; 2

Διαβάστε περισσότερα

ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ: Δομή και λειτουργία. (Διδακτική προσέγγιση με πειράματα και αναλογίες)

ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ: Δομή και λειτουργία. (Διδακτική προσέγγιση με πειράματα και αναλογίες) ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ: Δομή και λειτουργία (Διδακτική προσέγγιση με πειράματα και αναλογίες) Η αλληλεπίδραση δομής-λειτουργίας αποτελεί βασικό θέμα της βιολογίας. Ένα σημαντικό παράδειγμα αυτής της αλληλεπίδρασης

Διαβάστε περισσότερα

Θέματα πριν τις εξετάσεις. Καλό διάβασμα Καλή επιτυχία

Θέματα πριν τις εξετάσεις. Καλό διάβασμα Καλή επιτυχία Θέματα πριν τις εξετάσεις Καλό διάβασμα Καλή επιτυχία 2013-2014 Θέματα πολλαπλής επιλογής Μετουσίωση είναι το φαινόμενο α. κατά το οποίο συνδέονται δύο αμινοξέα για τον σχηματισμό μιας πρωτεΐνης β. κατά

Διαβάστε περισσότερα

Οργανική Χημεία. Κεφάλαιο 27: Βιομόρια, αμινοξέα, πεπτίδια και πρωτεΐνες

Οργανική Χημεία. Κεφάλαιο 27: Βιομόρια, αμινοξέα, πεπτίδια και πρωτεΐνες Οργανική Χημεία Κεφάλαιο 27: Βιομόρια, αμινοξέα, πεπτίδια και πρωτεΐνες 1. Γενικά Πρωτεΐνες: μεγάλα βιομόρια που απαντούν σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς Διαφορετικά είδη πρωτεϊνών με ποικίλη βιολογική

Διαβάστε περισσότερα

Στοιχεία Φυσικοχηµείας και Βιοφυσικής

Στοιχεία Φυσικοχηµείας και Βιοφυσικής Στοιχεία Φυσικοχηµείας και Βιοφυσικής Β. Φαδούλογλου 2008 Στοιχεία Φυσικοχηµείας και Βιοφυσικής Εργαστήρια Βιβλίο Εξετάσεις Ύλη Στοιχεία Φυσικοχηµείας και Βιοφυσικής Εργαστήρια Βιβλίο Εξετάσεις Ύλη Στοιχεία

Διαβάστε περισσότερα

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Για τις ερωτήσεις Α1 έως Α3 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Για τις ερωτήσεις Α1 έως Α3 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Για τις ερωτήσεις Α1 έως Α3 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. Α1. Το συζυγές οξύ της ΝΗ 3 είναι: α. ΝΗ 2 - β.νa

Διαβάστε περισσότερα

Βιολογικές Μεμβράνες και Μεταγωγή Σήματος

Βιολογικές Μεμβράνες και Μεταγωγή Σήματος ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Βιολογικές Μεμβράνες και Μεταγωγή Σήματος Πρωτεΐνες Διδάσκουσα: Καθ. Μαρία - Ελένη Ε. Λέκκα Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες

Διαβάστε περισσότερα

ΙΑΤΡΙΚΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΑΘΗΝΩΝ (ΕΚΠΑ) ΚΑΤΑΤΑΚΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΑΚ.ΕΤΟΥΣ 2014-2015 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ

ΙΑΤΡΙΚΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΑΘΗΝΩΝ (ΕΚΠΑ) ΚΑΤΑΤΑΚΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΑΚ.ΕΤΟΥΣ 2014-2015 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΙΑΤΡΙΚΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΑΘΗΝΩΝ (ΕΚΠΑ) ΚΑΤΑΤΑΚΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΑΚ.ΕΤΟΥΣ 2014-2015 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΜΑΤΑ 1.Πώς οι κινητικές παράμετροι Κ m και K cat χρησιμεύουν για να συγκριθεί η ανακύκλωση διαφορετικών

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 9 η : Διαλύματα & οι ιδιότητές τους. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής.

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 9 η : Διαλύματα & οι ιδιότητές τους. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων Ανόργανη Χημεία Ενότητα 9 η : Διαλύματα & οι ιδιότητές τους Οκτώβριος 2018 Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής Διαλύματα 2 Τα ομοιογενή μίγματα μπορούν να ταξινομηθούν

Διαβάστε περισσότερα

Εθνικόν και Καποδιστριακόν Πανεπιστήμιον Αθηνών ΤΜΗΜΑ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ Τομέας Φαρμακευτικής Χημείας. Ιωάννης Ντότσικας. Επικ.

Εθνικόν και Καποδιστριακόν Πανεπιστήμιον Αθηνών ΤΜΗΜΑ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ Τομέας Φαρμακευτικής Χημείας. Ιωάννης Ντότσικας. Επικ. Εθνικόν και Καποδιστριακόν Πανεπιστήμιον Αθηνών ΤΜΗΜΑ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ Τομέας Φαρμακευτικής Χημείας Ιωάννης Ντότσικας Επικ. Καθηγητής 1 Οι κυκλοδεξτρίνες (Cyclodextrins, CDs) είναι κυκλικοί ολιγοσακχαρίτες

Διαβάστε περισσότερα

Είναι σημαντικές επειδή: Αποτελούν βασικά δοµικά συστατικά του σώµατος Εξυπηρετούν ενεργειακές ανάγκες Ασκούν έλεγχο σε όλες τις βιοχηµικές διεργασίες

Είναι σημαντικές επειδή: Αποτελούν βασικά δοµικά συστατικά του σώµατος Εξυπηρετούν ενεργειακές ανάγκες Ασκούν έλεγχο σε όλες τις βιοχηµικές διεργασίες ΕΞΕΤΑΣΤΕΑ ΥΛΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 2: Η ΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ 2.1 ΒΑΣΙΚΕΣ ΧΗΜΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ, 5 9 (απλή αναφορά) 2.2 ΤΟ ΝΕΡΟ ΚΑΙ Η ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΤΟΥ ΣΗΜΑΣΙΑ, 9 14 (απλή αναφορά), 2.4 ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΟΥΣΙΕΣ, σελ. 20 36 Οργανικές Ουσίες

Διαβάστε περισσότερα

2. ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

2. ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 2. ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Τύποι διαλυμάτων Διαλυτότητα και η διαδικασία διάλυσης Επιδράσεις θερμοκρασίας και πίεσης πάνω στη διαλυτότητα Τρόποι έκφρασης της συγκέντρωσης Τάση ατμών διαλύματος Ανύψωση σημείου

Διαβάστε περισσότερα

Γενική Χημεία. Νίκος Ξεκουκουλωτάκης Επίκουρος Καθηγητής

Γενική Χημεία. Νίκος Ξεκουκουλωτάκης Επίκουρος Καθηγητής Γενική Χημεία Νίκος Ξεκουκουλωτάκης Επίκουρος Καθηγητής Πολυτεχνείο Κρήτης Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος Γραφείο Κ2.125, τηλ.: 28210-37772 e-mail:nikosxek@gmail.com Περιεχόμενα Διαλύματα Γραμμομοριακή

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 3. Διεργασίες στη διεπιφάνεια υγρούστερεού

Κεφάλαιο 3. Διεργασίες στη διεπιφάνεια υγρούστερεού Κεφάλαιο 3 Διεργασίες στη διεπιφάνεια υγρούστερεού Εισαγωγή Η προσρόφηση δηλαδή η συσσώρευση στη διεπαφή στερεού-υγρού είναι η βάση των περισσοτέρων επιφανειακών-χημικών διαδικασιών 1. Επηρεάζει την κατανομή

Διαβάστε περισσότερα

Επίδραση και άλλων παραγόντων στην Αλλοστερική συμπεριφορά της Αιμοσφαιρίνης

Επίδραση και άλλων παραγόντων στην Αλλοστερική συμπεριφορά της Αιμοσφαιρίνης Επίδραση και άλλων παραγόντων στην Αλλοστερική συμπεριφορά της Αιμοσφαιρίνης Καθώς το οξυγόνο χρησιμοποιείται στους ιστούς παράγεται CO2 το οποίο πρέπει να μεταφερθεί πίσω στους πνεύμονες ή τα βράγχια

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΜΑ 1 ο. 1.2 Όξινο είναι το υδατικό διάλυμα του α. ΝaCl. β. ΝΗ 4 Cl. γ. CH 3 COONa. δ. KOH. Μονάδες 5 ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΤΑΞΗ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 7 ΣΕΛΙ ΕΣ

ΘΕΜΑ 1 ο. 1.2 Όξινο είναι το υδατικό διάλυμα του α. ΝaCl. β. ΝΗ 4 Cl. γ. CH 3 COONa. δ. KOH. Μονάδες 5 ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΤΑΞΗ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 7 ΣΕΛΙ ΕΣ ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΘΕΜΑ 1 ο ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 30 ΜΑΪΟΥ 2008 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΥΚΛΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ): ΧΗΜΕΙΑ - ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 22 Πρωτεΐνες

Κεφάλαιο 22 Πρωτεΐνες Κεφάλαιο 22 Πρωτεΐνες Σύνοψη Οι πρωτεΐνες είναι μακρομόρια που προκύπτουν από την ένωση α-αμινοξέων. Τα α-αμινοξέα είναι οργανικές ενώσεις που έχουν μία αμινομάδα (ΝΗ 2 ) και καρβοξύλιο (COOH) συνδεδεμένα

Διαβάστε περισσότερα

ΣΥΜΠΥΚΝΩΣΗ: αφαίρεση ενός μορίου νερού - σύνθεση ενός διμερούς ΥΔΡΟΛΥΣΗ : προσθήκη ενός μορίου νερού - διάσπαση του διμερούς στα συστατικά του

ΣΥΜΠΥΚΝΩΣΗ: αφαίρεση ενός μορίου νερού - σύνθεση ενός διμερούς ΥΔΡΟΛΥΣΗ : προσθήκη ενός μορίου νερού - διάσπαση του διμερούς στα συστατικά του ΣΥΜΠΥΚΝΩΣΗ: αφαίρεση ενός μορίου νερού - σύνθεση ενός διμερούς ΥΔΡΟΛΥΣΗ : προσθήκη ενός μορίου νερού - διάσπαση του διμερούς στα συστατικά του ΤΑ ΜΟΝΟΜΕΡΗ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟ ΔΕΣΜΟ. 1. ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ

Διαβάστε περισσότερα

ΠΟΙΑ ΕΙΝΑΙ Η ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΩΝ ΔΙΑΛΥΜΑΤΩΝ ΣΤΟΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟ ΚΑΙ ΠΟΙΑ Η ΣΥΜΒΟΛΗ ΤΟΥΣ ΣΤΗ ΡΥΘΜΙΣΗ ΤΗΣ ΟΞΕΟΒΑΣΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ;

ΠΟΙΑ ΕΙΝΑΙ Η ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΩΝ ΔΙΑΛΥΜΑΤΩΝ ΣΤΟΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟ ΚΑΙ ΠΟΙΑ Η ΣΥΜΒΟΛΗ ΤΟΥΣ ΣΤΗ ΡΥΘΜΙΣΗ ΤΗΣ ΟΞΕΟΒΑΣΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ; ΠΟΙΑ ΕΙΝΑΙ Η ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΩΝ ΔΙΑΛΥΜΑΤΩΝ ΣΤΟΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟ ΚΑΙ ΠΟΙΑ Η ΣΥΜΒΟΛΗ ΤΟΥΣ ΣΤΗ ΡΥΘΜΙΣΗ ΤΗΣ ΟΞΕΟΒΑΣΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ; Ελένη Α. Φράγκου Νεφρολόγος ΧΩΡΙΣ ΣΥΓΚΡΟΥΣΗ ΣΥΜΦΕΡΟΝΤΩΝ ΜΕ ΤΟΥΣ ΧΟΡΗΓΟΥΣ

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΑΡΧΕΣ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ. Πηκτίνες

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΑΡΧΕΣ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ. Πηκτίνες ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΑΡΧΕΣ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Πηκτίνες Γενικά Πολυσακχαρίτης ο οποίος βρίσκεται σε διάφορες συγκεντρώσεις στα κυτταρικά τοιχώματα των ανώτερων φυτικών ιστών μαζί με την κυτταρίνη. Η πηκτίνη

Διαβάστε περισσότερα

ΧΗΜΕΙΑ Γ' ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ. + SO 4 Βάσεις είναι οι ενώσεις που όταν διαλύονται σε νερό δίνουν ανιόντα υδροξειδίου (ΟΗ - ). NaOH Na

ΧΗΜΕΙΑ Γ' ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ. + SO 4 Βάσεις είναι οι ενώσεις που όταν διαλύονται σε νερό δίνουν ανιόντα υδροξειδίου (ΟΗ - ). NaOH Na ΧΗΜΕΙΑ Γ' ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΟΞΕΩΝ Αλλάζουν το χρώμα των δεικτών. Αντιδρούν με μέταλλα και παράγουν αέριο υδρογόνο (δες απλή αντικατάσταση) Αντιδρούν με ανθρακικά άλατα και παράγουν αέριο CO2. Έχουν όξινη

Διαβάστε περισσότερα

Ενεργότητα και συντελεστές ενεργότητας- Οξέα- Οι σταθερές ισορροπίας. Εισαγωγική Χημεία

Ενεργότητα και συντελεστές ενεργότητας- Οξέα- Οι σταθερές ισορροπίας. Εισαγωγική Χημεία Ενεργότητα και συντελεστές ενεργότητας- Οξέα- Οι σταθερές ισορροπίας 1 Εισαγωγική Χημεία 2013-14 Από τον ορισμό της Ιοντικής Ισχύος (Ι) τα χημικά είδη ψηλού φορτίου συνεισφέρουν περισσότερο στην ιοντική

Διαβάστε περισσότερα

β. [Η 3 Ο + ] > 10-7 Μ γ. [ΟΗ _ ] < [Η 3 Ο + ]

β. [Η 3 Ο + ] > 10-7 Μ γ. [ΟΗ _ ] < [Η 3 Ο + ] ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΤΑΞΗ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 6 ΙΟΥΝΙΟΥ 2003 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΥΚΛΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ): ΧΗΜΕΙΑ - ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΟΛΟ

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική της τρισδιάστατης δομής πρωτεϊνών

Αρχιτεκτονική της τρισδιάστατης δομής πρωτεϊνών Αρχιτεκτονική της τρισδιάστατης δομής πρωτεϊνών Βασίλης Προμπονάς, PhD Ερευνητικό Εργαστήριο Βιοπληροφορικής Τμήμα Βιολογικών Επιστημών Νέα Παν/πολη, Γραφείο B161 Πανεπιστήμιο Κύπρου Ταχ.Κιβ. 20537 1678,

Διαβάστε περισσότερα

Διδάσκων: Καθηγητής Εμμανουήλ Μ. Παπαμιχαήλ

Διδάσκων: Καθηγητής Εμμανουήλ Μ. Παπαμιχαήλ Τίτλος Μαθήματος: Ενζυμολογία Ενότητα: Εισαγωγή Διδάσκων: Καθηγητής Εμμανουήλ Μ. Παπαμιχαήλ Τμήμα: Χημείας 8 1. EIΣAΓΩΓH Tα ένζυμα είναι οι καταλύτες της ζώσης ύλης. Καταλύουν τις χημικές αντιδράσεις,

Διαβάστε περισσότερα

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΧΗΜΕΙΑ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 01/12/2013

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΧΗΜΕΙΑ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 01/12/2013 ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΧΗΜΕΙΑ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 01/12/2013 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Για τις ερωτήσεις Α1 έως Α3 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ. Οι φυσικές καταστάσεις της ύλης είναι η στερεή, η υγρή και η αέρια.

ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ. Οι φυσικές καταστάσεις της ύλης είναι η στερεή, η υγρή και η αέρια. ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ Οι φυσικές καταστάσεις της ύλης είναι η στερεή, η υγρή και η αέρια. Οι μεταξύ τους μεταβολές εξαρτώνται από τη θερμοκρασία και την πίεση και είναι οι παρακάτω: ΣΗΜΕΙΟ ΤΗΞΗΣ ΚΑΙ ΣΗΜΕΙΟ

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΜΑ 1 ο 1.1. Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση:

ΘΕΜΑ 1 ο 1.1. Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση: ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΤΑΞΗ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 5 ΙΟΥΝΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΥΚΛΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ): ΧΗΜΕΙΑ - ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ

Διαβάστε περισσότερα

Βιοϋλικά. Ενότητα 5: Πρωτεΐνες, Κύτταρα, Ιστοί Αλληλεπίδραση με Βιοϋλικά. Ελευθέριος Αμανατίδης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Βιοϋλικά. Ενότητα 5: Πρωτεΐνες, Κύτταρα, Ιστοί Αλληλεπίδραση με Βιοϋλικά. Ελευθέριος Αμανατίδης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών Βιοϋλικά Ενότητα 5: Πρωτεΐνες, Κύτταρα, Ιστοί Αλληλεπίδραση με Βιοϋλικά Ελευθέριος Αμανατίδης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών Περιεχόμενα ενότητας Πρωτεΐνες Δομή και είδη Λειτουργίες πρωτεϊνών

Διαβάστε περισσότερα

Θέµατα ιάλεξης ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ - ΕΝΖΥΜΑ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ. ιαχωρισµός Αµινοξέων

Θέµατα ιάλεξης ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ - ΕΝΖΥΜΑ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ. ιαχωρισµός Αµινοξέων MANAGING AUTHORITY OF THE OPERATIONAL PROGRAMME EDUCATION AND INITIAL VOCATIONAL TRAINING ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ - ΕΝΖΥΜΑ Θέµατα ιάλεξης οµή, αριθµός και διαχωρισµός των αµινοξέων Ένωση αµινοξέων µε τον πεπτιδικό δεσµό

Διαβάστε περισσότερα

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών. Χημεία. Ενότητα 15: Διαλύματα

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών. Χημεία. Ενότητα 15: Διαλύματα Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Χημεία Ενότητα 15: Διαλύματα Αν. Καθηγητής Γεώργιος Μαρνέλλος e-mail: gmarnellos@uowm.gr Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες

Διαβάστε περισσότερα

ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ

ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Συμπύκνωση Τι είναι η συμπύκνωση Είναι η διαδικασία με την οποία απομακρύνουμε μέρος της υγρασίας του τροφίμου, αφήνοντας όμως αρκετή ώστε αυτό να παραμένει ρευστό (> 20-30%). Εφαρμόζεται

Διαβάστε περισσότερα

Ι. Ντότσικας, Επ. Καθηγητής Φαρμακευτικής ΕΚΠΑ. Οι κυκλοδεξτρίνες (cyclodextrins, CDs)

Ι. Ντότσικας, Επ. Καθηγητής Φαρμακευτικής ΕΚΠΑ. Οι κυκλοδεξτρίνες (cyclodextrins, CDs) Οι κυκλοδεξτρίνες (cyclodextrins, CDs) Οι κυκλοδεξτρίνες είναι μία οικογένεια κυκλικών ολιγοσακχαριτών αποτελούμενες από μονομερή σακχάρων (α-d-γλυκοπυρανόζη) συνδεδεμένων μεταξύ τους με α - [1,4] γλυκοσιδικούς

Διαβάστε περισσότερα

ΙΑΜΟΡΙΑΚΕΣ ΥΝΑΜΕΙΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΥΛΗΣ ΠΡΟΣΘΕΤΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ

ΙΑΜΟΡΙΑΚΕΣ ΥΝΑΜΕΙΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΥΛΗΣ ΠΡΟΣΘΕΤΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΙΑΜΟΡΙΑΚΕΣ ΥΝΑΜΕΙΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΥΛΗΣ ΠΡΟΣΘΕΤΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ εσµός Υδρογόνου 1) Τι ονοµάζεται δεσµός υδρογόνου; εσµός ή γέφυρα υδρογόνου : είναι µια ειδική περίπτωση διαµοριακού δεσµού διπόλου-διπόλου,

Διαβάστε περισσότερα

Σύσταση του αυγού Λευκό Κρόκος Βάρος 38 g 17 g Πρωτείνη 3,9 g 2,7 g Υδατάνθρακες 0,3 g 0,3 g Λίπος 0 6 g Χοληστερόλη 0 213 mg

Σύσταση του αυγού Λευκό Κρόκος Βάρος 38 g 17 g Πρωτείνη 3,9 g 2,7 g Υδατάνθρακες 0,3 g 0,3 g Λίπος 0 6 g Χοληστερόλη 0 213 mg Αυγό Τα αυγά αποτελούνται από το κέλυφος (10 %), το ασπράδι ή λευκό (50-60 %), τον κρόκο ή κίτρινο (30 %). Το κέλυφος αποτελείται κατά 95 % από ανόργανα συστατικά όπως ανθρακικό ασβέστιο, ανθρακικό μαγνήσιο

Διαβάστε περισσότερα

ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΚΥΤΤΑΡΟΥ. Τα χημικά μόρια που οικοδομούν τους οργανισμούς

ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΚΥΤΤΑΡΟΥ. Τα χημικά μόρια που οικοδομούν τους οργανισμούς ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΚΥΤΤΑΡΟΥ Τα χημικά μόρια που οικοδομούν τους οργανισμούς Μελέτη φαινομένου της ζωής o Η μελέτη του φαινομένου της ζωής ξεκινά από το μοριακό επίπεδο δηλαδή από τα χημικά μόρια που οικοδομούν

Διαβάστε περισσότερα

BΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ

BΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ BΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ 1. ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ 2. BΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ Ι. ΑΤΟΜΑ ΚΑΙ ΜΟΡΙΑ ΙΙ. ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ ΙΙΙ. ΜΑΚΡΟΜΟΡΙΑ ΣΤΑ ΚΥΤΤΑΡΑ

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΔΑΚΤΕΑ ΥΛΗ ΣΤΟΧΟΙ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ

ΔΙΔΑΚΤΕΑ ΥΛΗ ΣΤΟΧΟΙ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΑΝΑΛΥΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ B ΤΑΞΗ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΓΡΑΦΕΙΑ ΕΠΙΘΕΩΡΗΤΩΝ ΜΕΣΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΛΕΥΚΩΣΙΑ ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ 2007-2008 ΔΙΔΑΚΤΕΑ ΥΛΗ ΣΤΟΧΟΙ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ 1. Ταξινόμηση

Διαβάστε περισσότερα

BIOXHMEIA, TOMOΣ I ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ

BIOXHMEIA, TOMOΣ I ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ BIOXHMEIA, TOMOΣ I ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ Πρωτεΐνες Οι πρωτεΐνες είναι τα εργαλεία των ζωντανών οργανισμών Οι πρωτεΐνες είναι υπεύθυνες για όλες τις αντιδράσεις και τις δραστηριότητες του κυττάρου

Διαβάστε περισσότερα

Χημική Κινητική. Κωδ. Μαθήματος 718 Τομέας Φυσικοχημείας, Τμήμα Χημείας, ΕΚΠΑ. Μάθημα 12. Βίκη Νουσίου

Χημική Κινητική. Κωδ. Μαθήματος 718 Τομέας Φυσικοχημείας, Τμήμα Χημείας, ΕΚΠΑ. Μάθημα 12. Βίκη Νουσίου Χημική Κινητική Κωδ. Μαθήματος 718 Τομέας Φυσικοχημείας, Τμήμα Χημείας, ΕΚΠΑ Μάθημα 12 Βίκη Νουσίου Εαρινό εξάμηνο 2019 Ένζυμα 2 3 4 Ένζυμα Ένζυμα: Βιολογικοί καταλύτες Μακρομόρια ΜΒ 10 4-10 6 Πρωτεΐνες

Διαβάστε περισσότερα

Βιολογία Β Λυκείου θέματα

Βιολογία Β Λυκείου θέματα Ι. Οι υδατάνθρακες διακρίνονται σε μονοσακχαρίτες, δισακχαρίτες και πολυσακχαρίτες. α) Να αναφέρετε από δύο παραδείγματα μονοσακχαριτών, δισακχαριτών και πολυσακχαριτών. (6μ) β) Σε ένα κύτταρο συναντώνται

Διαβάστε περισσότερα

ΒΙΟΛΟΓΙΑ. Παραδόσεις του μαθήματος γενικής παιδείας (Β λυκείου) Επιμέλεια: ΑΡΓΥΡΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ Βιολόγος M.Sc. Καθηγητής 3 ου λυκ.

ΒΙΟΛΟΓΙΑ. Παραδόσεις του μαθήματος γενικής παιδείας (Β λυκείου) Επιμέλεια: ΑΡΓΥΡΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ Βιολόγος M.Sc. Καθηγητής 3 ου λυκ. ΒΙΟΛΟΓΙΑ Παραδόσεις του μαθήματος γενικής παιδείας (Β λυκείου) Επιμέλεια: ΑΡΓΥΡΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ Βιολόγος M.Sc. Καθηγητής 3 ου λυκ. Ηλιούπολης Κεφάλαιο 1ο ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΜΑΚΡΟΜΟΡΙΑ Η ΙΕΡΑΡΧΙΑ ΤΩΝ ΒΙΟΜΟΡΙΩΝ ΠΡΟΔΡΟΜΕΣ

Διαβάστε περισσότερα

ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΒΙΟΜΟΡΙΩΝ

ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΒΙΟΜΟΡΙΩΝ ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΒΙΟΜΟΡΙΩΝ Διδάσκοντες: Δ.Δ. Λεωνίδας, Α.-Μ. Ψαρρά Κωδικός e-class: SEYC194 28/9/2015 Δ.Δ. Λεωνίδας 28/9/2015 Δ.Δ. Λεωνίδας Βιοχημεία είναι η Χημεία που εμφανίζεται μέσα στους ζώντες οργανισμούς

Διαβάστε περισσότερα

BIOXHMEIA, TOMOΣ I ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΔΟΜΩΝ

BIOXHMEIA, TOMOΣ I ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΔΟΜΩΝ BIOXHMEIA, TOMOΣ I ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΔΟΜΩΝ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΔΟΜΩΝ ΜΟΡΙΑΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ 1: ΧΩΡΟΠΛΗΡΩΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ (SPACE-FILLING) 1: ΧΩΡΟΠΛΗΡΩΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ (SPACE-FILLING)

Διαβάστε περισσότερα

ΙΑΤΡΙΚΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΑΘΗΝΩΝ (ΕΚΠΑ) ΚΑΤΑΤΑΚΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΑΚ.ΕΤΟΥΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ

ΙΑΤΡΙΚΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΑΘΗΝΩΝ (ΕΚΠΑ) ΚΑΤΑΤΑΚΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΑΚ.ΕΤΟΥΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΙΑΤΡΙΚΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΑΘΗΝΩΝ (ΕΚΠΑ) ΚΑΤΑΤΑΚΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΑΚ.ΕΤΟΥΣ 2015-2016 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ 1)Πώς το φαινόμενο Bohr επηρεάζει την πρόσδεση οξυγόνου στην αιμοσφαιρίνη; Που συνδέονται τα ιόντα

Διαβάστε περισσότερα

ΙΟΝΤΙΚΟΣ ΚΑΙ ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ ΙΟΝΤΙΚΟΣ Ή ΕΤΕΡΟΠΟΛΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ

ΙΟΝΤΙΚΟΣ ΚΑΙ ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ ΙΟΝΤΙΚΟΣ Ή ΕΤΕΡΟΠΟΛΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ ΙΟΝΤΙΚΟΣ ΚΑΙ ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ Το είδος του χημικού δεσμού που θα προκύψει κατά την ένωση δύο ατόμων εξαρτάται από την σχετική ένταση των ελκτικών δυνάμεων που ασκούν οι πυρήνες των δύο ατόμων στα ηλεκτρόνια

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 3 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ

Κεφάλαιο 3 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ Κεφάλαιο 3 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ 3.1 Ενέργεια και οργανισμοί Όλοι οι οργανισμοί, εκτός από αυτούς από αυτούς που έχουν την ικανότητα να φωτοσυνθέτουν, εξασφαλίζουν ενέργεια διασπώντας τις θρεπτικές ουσιές που περιέχονται

Διαβάστε περισσότερα

Διάλυμα καλείται κάθε ομογενές σύστημα, το οποίο αποτελείται από δύο ή περισσότερες χημικές ουσίες, και έχει την ίδια σύσταση σε όλη του τη μάζα.

Διάλυμα καλείται κάθε ομογενές σύστημα, το οποίο αποτελείται από δύο ή περισσότερες χημικές ουσίες, και έχει την ίδια σύσταση σε όλη του τη μάζα. 1. ΔΙΑΛΥΜΑ Διάλυμα καλείται κάθε ομογενές σύστημα, το οποίο αποτελείται από δύο ή περισσότερες χημικές ουσίες, και έχει την ίδια σύσταση σε όλη του τη μάζα. Ετερογενές σύστημα καλείται αυτό, το οποίο αποτελείται

Διαβάστε περισσότερα

ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΑ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ - ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ ΜΑΘΗΜΑ 2. ΟΡΥΚΤΑ - ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ

ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΑ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ - ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ ΜΑΘΗΜΑ 2. ΟΡΥΚΤΑ - ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΑ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ - ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ ΜΑΘΗΜΑ 2. ΟΡΥΚΤΑ - ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ Μαρία Περράκη, Επίκουρη Καθηγήτρια ΑΔΕΙΑ ΧΡΗΣΗΣ Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες

Διαβάστε περισσότερα

ΜΑΘΗΜΑ: Τεχνολογία Μετρήσεων ΙΙ

ΜΑΘΗΜΑ: Τεχνολογία Μετρήσεων ΙΙ ΜΑΘΗΜΑ: Τεχνολογία Μετρήσεων ΙΙ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Αν. Καθ. Δρ Μαρία Α. Γούλα ΤΜΗΜΑ: Μηχανικών Περιβάλλοντος & Μηχανικών Αντιρρύπανσης 1 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative

Διαβάστε περισσότερα

ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΎΛΗΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΝΟΤΗΤEΣ

ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΎΛΗΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΝΟΤΗΤEΣ ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ 2016-2017 ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΎΛΗΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΝΟΤΗΤEΣ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΑΤΟΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ Δομικά σωματίδια (άτομα-μόρια-ιόντα) Δομή του ατόμου Ατομικός και μαζικός αριθμός Ισότοπα Ηλεκτρονική

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΤΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΤΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΤΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΝΟΤΗΤΑ: ΕΝΖΥΜΑ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΠΑΤΗΡ ΑΝΑΣΤΑΣΙΟΣ ΙΣΑΑΚ 1. Να εξηγήσετε γιατί πολλές βιταμίνες, παρά τη μικρή συγκέντρωσή τους στον οργανισμό, είναι πολύ σημαντικές για

Διαβάστε περισσότερα

ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΤ ΕΞΑΜΗΝΟΥ Τμήμα Ιατρικών Εργαστηρίων Τ.Ε.Ι. Αθήνας

ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΤ ΕΞΑΜΗΝΟΥ Τμήμα Ιατρικών Εργαστηρίων Τ.Ε.Ι. Αθήνας ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΤ ΕΞΑΜΗΝΟΥ Τμήμα Ιατρικών Εργαστηρίων Τ.Ε.Ι. Αθήνας Μάθημα 15 ο Νανοσωματίδια για γονιδιακή μεταφορά Διδάσκων Δρ. Ιωάννης Δρίκος Απόφοιτος Ιατρικής Σχολής Ιωαννίνων (ΠΙ) Απόφοιτος Βιολογίας,

Διαβάστε περισσότερα

Ανόργανη Χημεία. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ενότητα 5 η : Ομοιοπολικοί δεσμοί & μοριακή δομή. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής

Ανόργανη Χημεία. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ενότητα 5 η : Ομοιοπολικοί δεσμοί & μοριακή δομή. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων Ανόργανη Χημεία Ενότητα 5 η : Ομοιοπολικοί δεσμοί & μοριακή δομή Οκτώβριος 2018 Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής Ο Ομοιοπολικός Δεσμός 2 Ο δεσμός Η Η στο μόριο Η

Διαβάστε περισσότερα

ΒΙΟΛΟΓΙΑ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΒΙΟΛΟΓΙΑ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΗΡΙΑ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΠΑΙΔΕΙΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ:Ν.ΠΑΠΑΓΙΑΝΝΗΣ 2 Η ΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ 3 1. Ποια είναι τα επίπεδα οργάνωσης της ζωής και ποια τα χημικά χαρακτηριστικά της; Στην

Διαβάστε περισσότερα

Ανάλυση Τροφίμων. Ενότητα 6: Διαλύματα & οι ιδιότητές τους Τ.Ε.Ι. ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ακαδημαϊκό Έτος

Ανάλυση Τροφίμων. Ενότητα 6: Διαλύματα & οι ιδιότητές τους Τ.Ε.Ι. ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ακαδημαϊκό Έτος Ανάλυση Τροφίμων Ενότητα 6: Διαλύματα & οι ιδιότητές τους Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων Τ.Ε.Ι. ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ Ακαδημαϊκό Έτος 2018-2019 Δημήτρης Π. Μακρής PhD DIC Αναπληρωτής Καθηγητής Διαλύματα Τα ομοιογενή μίγματα

Διαβάστε περισσότερα

ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΜΟΡΙΩΝ. Στοιχείο O C H N Ca P K S Na Mg περιεκτικότητα % ,5 1 0,35 0,25 0,15 0,05

ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΜΟΡΙΩΝ. Στοιχείο O C H N Ca P K S Na Mg περιεκτικότητα % ,5 1 0,35 0,25 0,15 0,05 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ Βιοχημεία: είναι η επιστήμη που ασχολείται με τη μελέτη των οργανικών ενώσεων που συναντώνται στον οργανισμό, καθώς και με τον μεταβολισμό τους. ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΜΟΡΙΩΝ 108 στοιχεία

Διαβάστε περισσότερα