CÁC HIỆN TƯỢNG ĐIỆN ĐỘNG HỌC docx

Khi các pha trong hệ chuyển động cơ học  tạo nên 1 điện thế trong hệCác hiện tượng điện động học xuất hiện khi: Khái niệm: - dung dịch, dung môi và chất hòa tan - hệ dị thể, pha phân tá

CÁC HIỆN TƯỢNG ĐIỆN ĐỘNG HỌC

2 Khi các pha trong hệ chuyển động cơ học  tạo nên 1 điện thế trong hệ

Các hiện tượng điện động học xuất hiện khi:

Khái niệm: - dung dịch, dung môi và chất hòa tan

- hệ dị thể, pha phân tán & môi trường phân tán

+ _

Chuyển động của hạt đất sét mang điện âm Chuyển dịch của nước

1908, Reis là người đầu tiên phát hiện thấy các hiện tượng điện động học khi nghiên cứu sự chuyển động của các hạt đất sét dưới tác dụng của dòng điện

1 chiều

Thí nghiệm của Reis

I PHÂN LOẠI CÁC HIỆN TƯỢNG ĐIỆN ĐỘNG HỌC

3 Điện thế chảy

Xuất hiện khi chất lỏng chuyển động do tác dụng của áp suất thuỷ tĩnh qua các mao quản, hoặc qua các lỗ mà thành lỗ mang điện tích  sự chuyển động của môi trường phân tán tạo nên 1 điện thế trong hệ

Đây là hiện tượng ngược với hiện tượng điện thẩm

P

II BẢN CHẤT ĐIỆN THẾ ĐỘNG

1 Nguồn gốc điện tích bề mặt.

Việc xuất hiện của điện thế động có liên quan tới sự tồn tại của các điện tích tự

do trên bề mặt của pha phân tán

Theo 2 cơ chế:

1 Ion hoá các nhóm phân ly

thường xảy ra trên bề mặt của phân tử protein or phân tử hữu cơ do sự có mặt của các nhóm hydroxyl, cacboxyl, amin…

Ion nghịch: là những ion rời bỏ hạt phân tán và đi vào dung dịch

Ion tạo thế: là các ion cố định trên bề mặt của hạt phân tán, và chúng sẽ xác

định dấu của điện tích bề mặt

2 Hấp phụ các ion lên bề mặt của pha phân tán

Xét phân tử protein:

Do sự có mặt cùng lúc của nhóm acid cũng như nhóm kiềm, nên phân tử protein là phân tử lưỡng cực

Trong dung dịch acid, phân tử protein giữ vai trò là ion dương

Trong dung dịch kiềm, phân tử protein giữ vai trò là 1 ion âm,

R

COO

-COOH

NH2R

NH3+

+ Cl

-NH3+

NH2R

NH2R

Kết quả của quá trình ion hoá các nhóm –NH2 và –COOH tạo ra 2

loại ion:

1 Ion tạo thế, nằm trên bề mặt pha phân tán

2 Ion nghịch nằm trong môi trường phân tán

>>> Xuất hiện lớp điện kép, các điện tích đã bị phân ly mặc dù toàn bộ

hệ vẫn trung hoà về điện.

Dzeta- ξ điện thế

ξ- điện thế -hay còn gọi là điện thế

điện động, chỉ xuất hiện do quá

trình chuyển động của các pha

trong hệ dị thể

+

ξ

E

ξ- điện thế - hay bước nhảy thế

xuất hiện giữa lớp hấp phụ và lớp

khuếch tán

Điện thế này hình thành trên ranh

giới giữa màng dung môi cực

mỏng (lớp hấp phụ) trên bề mặt

của hạt và toàn bộ phần còn lại

của chất lỏng

Những yếu tố ảnh hưởng đến ξ điện thế

Bất cứ yếu tố nào ảnh hưởng đến lớp điện kép đều ảnh hưởng đến

III NGUYÊN TẮC CỦA PP ĐIỆN DI

Pp điện di dùng để:

Tách chiết , phân tích thành phần hỗn hợp protein

Nghiên cứu tính di động của các hạt, tế bào hoặc bào quan trong điện trường

 tính chất điện hoá của bề mặt đối tượng nghiên cứu

1 Hiện tượng điện di:

Một hạt mang điện tích q đặt trong điện trường đều E sẽ chịu lực tác dụng fε

fε = qE

Dưới tác dụng của điện trường, các hạt tích điện dương chuyển động cùng chiều điện trường, các hạt tích điện âm chuyển động ngược chiều

Có 2 loại hạt mang điện:

•Các ion dương hoặc âm phân ly từ các phân tử chất điện phân (acid, kiềm, muối tan trong nước)

•Các hạt keo, vi khuẩn, hồng cầu, bạch cầu, các phân tử protein…

Vận tốc chuyển động của các hạt trong điện trường đều:

Cơng thức Stokes (đối với hạt hình cầu), hệ số ma sát

f=6 πη r η-độ nhớt; r-bán kính hạt

Ta cĩ:

r

qE v

πη

6

=

Hệ số U=v/E=q/f - độ linh động điện di

Tốc độ điện di tỷ lệ thuận với cường độ điện trường

Độ linh động U cĩ giá trị bằng tốc độ điện di v khi cường độ điện trường E bằng 1 đơn vị

Mặt khác, ta cĩ mối liên hệ

r

q hay

r

q

=

= ξε ε

(1)

Thay (2) vào (1), ta có:

v E suyra

E v

ε

πη ξ

Theo đó, nếu biết tốc độ điện di v của hạt (các thông số η , ε , E coi như đã

biết), có thể tính được ξ- điện thế

2 Các phương pháp điện di

1 Điện di trong dung dịch tự do

3 Điện di trên các chất giá

2 Vi điện di

1 Điện di trong dung dịch tự do

Bộ phận chính: cuvet hình chữ U

Dưới tác dụng của điện trường, các hạt sẽ chuyển động tới các điện cực trái dấu với chúng  ranh giới giữa dung dịch nghiên cứu và dung dịch đệm sẽ chuyển động.

Quãng đường đi của mỗi loại hạt sẽ phụ thuộc vào điện tích của hạt  mỗi hạt sẽ ứng với 1 vị trí riêng.

Chụp ảnh cuvet ở những thời điểm khác nhau (t1, t2)  ứng với

quãng đường dịch chuyển trong thời gian Δt sẽ tính được vận tốc

điện di  độ linh động điện di của hạt.

Điện di trong dung dịch tự do cho phép xác định:

1 Độ linh động

2 Điểm đẳng điện

3 Nhận dạng protein

4 Phát hiện những thay đổi hóa học trong phân tử protein

Điện di trong dung dịch tự do đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu protein

2 Điện di trên các chất giá

Dung dịch nghiên cứu được làm ổn định trên các giá Các giá ổn định là tinh bột, thạch, gel, polyacrilamit …

Điện di trên giấy: phổ biến và có nhiều ứng dụng

Nguyên lý của điện di trên giấy giống với điện di trong dung dịch tự do: dung dịch nghiên cứu được chấm trên giấy như một giá mang Các hạt mang điện sẽ chuyển động về phía điện cực trái dấu

-Nhuộm màu:

Cố định và nhuộm màu bằng phẩm

nhuộn thích hợp.

Định tính và định lượng protein thông

qua các vết protein trên giấy

Ứng dụng: phân tích các thành phần và tách chiết protein, DNA…

Điện di mao quản – hệ thống giải trình tự CEQ 8000

Tách ADN trên cột mao quản và phát hiện bằng huỳnh quang

3.Vi điện di

Có sự hỗ trợ của kính hiển vi.

Được sử dụng để xác định thế điện động của các hạt có kích thước nhỏ (các hạt keo sinh vật, tế bào động thực vật, vi khuẩn, hồng cầu…)

Qua kính hiển vi có thể quan sát được sự chuyển động của các hạt

riêng lẻ  tính được tốc độ di chuyển của hạt dưới tác dụng của điện trường trong các điều kiện thí nghiệm cụ thể

ĐIỆN THẾ - ĐIỆN ĐỘNG HỌC CỦA CÁC ĐỐI TƯỢNG SINH VẬT

Nhờ vi điện di, tính chất điện hoá học đặc trưng của màng tế bào or bề mặt các cấu trúc sinh vật khác đã được nghiên cứu

Ở một số loại tế bào, giá trị điện thế động rất ổn định.

Tốc độ điện di của tế bào hồng cầu nguyên vẹn thường là 1 đại lượng cố

định  thế điện động trên bề mặt hồng cầu được xác định bởi điện tích tự nhiên của bề mặt, và các loại protein thường không có khả năng hấp phụ lên

ξ- điện thế chỉ thay đổi khi có sự thay đổi thành phần hoá lý của chính bản thân bề mặt tế bào  Sự thay đổi giá trị thế điện động ở động vật

thường là dấu hiệu bệnh lý

Đối tượng ξ-điện thế

(mV)

Thỏ Lợn Chuột nhắt Người Khỉ Mèo Chuột bạch Chó

7 12,5 14,2 16,3 17 17,8 18,6 21,1

ξ- điện thế của hồng cầu ở các loài động vật có vú khác nhau trong dung dịch đệm photphat pH=7,4 đẳng trương

Ở một số khác (vi sinh vật), ξ- điện thế thay đổi phụ thuộc vào tính chất hoá lý của môi trường

Điểm đẳng điện

Phản ánh tính chất hoá lý của bề mặt tế bào

Được xác định bằng phương pháp vi điện di.

Điểm đẳng điện của hồng cầu ở pH= 1,7.

Khi bị tổn thương hay bị thay đổi thành phần hoá học do sự hấp phụ của các loại protein  điểm đẳng điện của hồng cầu thay đổi

ỨNG DỤNG CÁC HIỆN TƯỢNG ĐIỆN ĐỘNG HỌC

Dùng dòng điện 1 chiều, trước hết tạo 1 dòng chất lỏng đi qua các lỗ của

da (trước đó trong các lỗ này thường có điện tích và không khí) Khi các lỗ này được ngấm đầy dung dịch thuốc thì thuốc sẽ thâm nhập vào trong qua các lỗ bằng cách khuếch tán.

Giải thích quá trình chuyển động của bạch cầu tới các vùng bị viêm

Ở vùng bị viêm thường xảy ra các quá trình phân hủy cấu trúc tế bào

(protein, hydratcacbon, lypoprotein…) Như vậy, lượng phân tử chủ yếu là các acid hữu cơ; tập trung nhiều ion K+  sự thay đổi pH môi trường.

Vùng bị viêm sẽ tích điện dương so với vùng khác (100 -150 mV )

Bạch cầu trong mao quản ở sát vùng bị viêm sẽ đi ra khỏi thành mao

quản vào mô và hướng về vùng bị viêm theo gradien điện thế…