昨天的化学课,我们亲爱的化学老师(小明哥)给我们介绍了蛋白质的盐析。在解释蛋白质盐析的原理的时候,他告诉我们,蛋白质溶液可以看作胶体,盐析的原理就跟胶体的聚沉现象一样。
经过一番资料查找,我在这里纠正一下,关于盐析和聚沉。
首先,蛋白质溶液不应该看作一种胶体。虽然就其会产生丁达尔现象而言,与胶体相似,但这是由于其粒子的大小与胶体类似。而实质上,无论从蛋白质溶解的原理还是其在水溶液中的形态,都与胶体不同。而且,蛋白质的盐析是可逆的,即盐析出的蛋白质可以被再溶解,但胶体的聚沉是不可逆的。
下面解释一下这两个现象。
首先讲讲胶体。产生胶体的,大多是在水中溶解度极低,甚至不溶的物质,如Fe(OH)3、Cu(OH)2。他们之所以能形成透明的胶体溶液,是因为其处在“沉降平衡”的状态下。所谓的沉降平衡,即其沉降速度(沉淀速度)与其溶解速度相等。造成这种平衡的根本原因是,这些产生胶体的物质大都带电,各个胶体粒子之间存在静电力排斥,这使得胶体粒子无法互相靠近,于是就产生了一种平衡状态,使得胶体粒子能悬浮在水中而不会沉淀下来。
然而,胶体的聚沉却会使本来处在平衡状态的胶体瞬间发生大规模沉淀。聚沉可以通过加热胶体溶液和向胶体溶液加入电解质来实现。加入电解质,会使得溶液中离子的数量大量增加,这些离子中当然也存在许多和胶体粒子带相反电荷的离子,这些离子就会被胶体粒子吸引,并且因此,使得胶体粒子之间产生互相吸引的静电力,最终导致聚沉。而加热会使得胶体粒子的热运动加剧,从而为胶体粒子的互相碰撞创造了更有利的条件,因此也会产生聚沉。由于产生胶体的物质本身溶解度不高,因此这些聚沉的物质无法重新被溶解,因此聚沉是不可逆的。
而蛋白质的盐析则不同。之所以蛋白质会盐析,是因为电解质破坏了蛋白质的水和膜,从而导致蛋白质溶解度急剧下降,从而蛋白质就会析出。不过由于蛋白质本身溶解度极高,因此盐析后的蛋白质仍然可以重新被水所溶解。
所以说蛋白质的盐析和胶体的聚沉是有本质上的区别的。