Сергей Белопухов - Физическая и коллоидная химия. Основные термины и определения. Учебное пособие

Биополимеры.Высокомолекулярные органические соединения, макромолекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев – мономеров (белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и их производные). Мономерами для них служат соответственно аминокислоты, нуклеотиды и моносахариды. Биополимеры составляют около 90 % сухой массы клетки. При этом у животных количественно преобладают белки, у растений – полисахариды. Например, в клетке бактерий содержится около 3000 видов белков и 1000 нуклеиновых кислот, а у человека число белков оценивают в 5 миллионов. Все они являются структурной основой живых организмов и играют определяющую роль в процессах жизнедеятельности. Структурную основу биополимеров составляют линейные (белки, нуклеиновые кислоты, целлюлоза) либо разветвленные (гликоген) цепи. Благодаря такой структуре они характеризуются рядом замечательных свойств. Во-первых, их взаимодействие отличается кооперативностью, т. е. тесной взаимосвязанностью всех функциональных групп. Это означает, что взаимодействие одних групп биополимера изменяет характер взаимодействия других его групп. Пример такого кооперативного взаимодействия – связывание молекулы кислорода белком эритроцитов крови гемоглобином. Во-вторых, биополимеры способны образовывать так называемые интерполимерные комплексы, которые могут возникнуть между отдельными частями молекулы и между разными молекулами. Благодаря образованию комплексов и другим свойствам биополимеров осуществляется биосинтез белков, нуклеиновых кислот, регуляция обмена веществ, реакции иммунитета и другие важнейшие биологические процессы. Биополимеры являются структурной основой живых организмов, выполняя важную роль в процессе жизнедеятельности.

Биосфера.1) Область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную динамическую систему. Термин введен Э. Зюссом (1875). Учение о биосфере как об активной оболочке Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов (в том числе человека) проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба и значения, создано В. И. Вернадским (1926). 2) Сложная многокомпонентная общепланетарная термодинамическая открытая саморегулирующаяся система живого вещества и неживой материи, которая аккумулирует и перераспределяет состав и динамику земной коры, почвенного покрова, атмосферы и гидросферы. Основными компонентами биосферы являются: живое вещество (совокупность живых организмов), биогенное вещество (продукты, созданные живым веществом, например, угли, торф, сапропели, гумус) и биокосное вещество (продукты, образованные в результате взаимодействия живой и неживой природы: почвы, илы, осадочные породы). К важнейшим свойствам биосферы относят разнообразие живых организмов, асимметричность распределения живого вещества, а также пластичность и резистентность. Толщина биосферы составляет 40 км. Основной элементарной ячейкой биосферы является биогеоценоз. 3) По В. А. Ковде биосфера – сложная многокомпонентная общепланетарная термодинамически открытая саморегулирующаяся система.

Биотехния.Совокупность научных закономерностей и технологических приемов, направленная на увеличение количества полезных животных и улучшение их продуктивных свойств.

Биотехнология.Раздел технологии, использующий биологические системы, живые организмы или их производные с целью создания и модификации продуктов или процессов различного назначения на практике.

Биохимия(биологическая, или физиологическая химия). Наука о химическом составе живых клеток и организмов и о химических процессах, лежащих в основе их жизнедеятельности.

Биоциды.Вещества, уничтожающие живые организмы. Включают пестициды (бактерициды, фунгициды, инсектициды, гербициды, зооциды и др.), антисептические, дезинфекционные и консервирующие средства.

Биофильные химические элементы.В почвах – химические элементы, связанные с живым веществом почв. Представлены в основном кислородом, углеродом, водородом, кальцием, азотом, калием, кремнекислотой, магнием, фосфором, серой и в сумме составляют 99,98 % сырой массы живого вещества.

Биоэлектрохимический иммуноанализ.Анализ с использованием биоэлектрода на основе иммобилизованного фермента и измерением динамики электрохимической активности.

Благородные газы.Инертные газы, или редкие газы: химические элементы VIII группы периодической системы: гелий (Не), неон (Ne), аргон (Аr), криптон (Кr), ксенон (Хе), радон (Rn).

Благородные металлы.Драгоценные металлы: золото (Au), серебро (Ag), платина (Pt) и металлы платиновой группы: иридий (Ir), осмий (Os), палладий (Pd), родий (Rh), рутений (Ru).

Боденштейна метод стационарных концентраций.В открытых системах часто наблюдается стационарный режим, когда в ходе химической реакции концентрации всех промежуточных частиц постоянны и не изменяются во времени. В таком случае скорости образования и расхода всех промежуточных частиц одинаковы:

С учетом данного условия Боденштейн предложил метод расчета концентрации промежуточных частиц и скорости химической реакции через концентрации реагентов.

Броуновское движение.Хаотическое перемещение частиц дисперсной фазы под воздействием теплового движения молекул дисперсионной среды. Это происходит как вследствие неодинакового числа ударов с разных сторон частицы, так и вследствие различной энергии молекул, сталкивающихся с частицей. В результате в зависимости от размеров частица приобретает колебательное, вращательное или поступательное движение.

Бурые угли.Класс твердых горючих ископаемых гумусовой природы невысокой степени углефикации; переходная форма от торфа к каменным углям.

Буфер универсальный.Смесь нескольких буферов, которую можно использовать в широких пределах рН.

Буфер электродный.Жидкость для электрофоретических ячеек, ванн и т. п., в которую погружены электроды.

Буферный раствор.Смесь слабой кислоты и ее гидролитически щелочной соли или слабого основания и его гидролитически кислой соли. Величина рН данных растворов мало изменяется при добавлении небольших количеств сильной кислоты или основания, при разбавлении или концентрировании. Буферные растворы широко применяются в большинстве химических, генетических и цитогистологических методик, имеющих дело с жидкими реактивами. Примеры : Трис-Б., фосфатный буфер (рН = 6,8: 4,05 г КН 2РО 4и 4,25 г Na 2HPО 4на 1 л воды; варьированием концентраций этих двух солей рН может обеспечиваться в широких пределах), буфер Мак-Иллвейна (рН = 7,0: 0,63 г лимонной кислоты, 6,19 г Na 2HPО 4на 0,5 л воды); буфер Соренсена (рН = 6,5: 5,6 г КН 2РО 4и 2,64 г Na 2HPО 4на 1 л воды; рН = 6,8: 6,74 КН 2РО 4и 7,08 г Na 2HPО 4на 1 л воды); буфер Эрле (рН = 8,5–9,0: 0,2 г СаС1 2, 0,4 г KCl, 0,2 г MgSО 4× 7Н 2О, 6,8 г NaCl, 2,2 г NaHCO 3, 0,14 г NaH 2PO 4× Н 2O на 1 л воды). Применяют в иммуноферментном анализе. Основные характеристики буферных растворов: ионная сила, рН, буферная емкость. При увеличении ионной силы буфера возрастает сила тока и количество выделяемого тепла. При использовании буферных систем с низкой ионной силой общая сила тока и выделение тепла уменьшается, но диффузия (размыв образца) возрастает. Поэтому используют промежуточные концентрации в пределах от 0,01 до 0,3 М. Важно учитывать рН буфера, так как в зависимости от его показателя изменяется величина и направление движения исследуемых соединений. Последний параметр, характеризующий буферные растворы, – это буферная емкость. Она определяется большей или меньшей способностью нейтрализовать продукты электролиза, образующиеся в процессе электрофореза. Буферные системы применяют в зависимости от изучаемых белковых маркеров и подбирают эмпирически. Для расчета рН буферных растворов используют уравнения: