Sedimentationskonstante und scheinbares Molekulargewicht von Gelatine in Abhängigkeit von der Rotordrehzahl bei Ultrazentrifugenversuchen

Zusammenfassung

Die Abhängigkeit der Sedimentationskonstanten von der Drehzahl des Rotors bei Ultrazentrifugenversuchen wurde für zweit Gelatinepräparate in 0,15 m K-Acetatpuffer, pH 5,0 und für ein Polystyrolpräparat in Methyläthylketon bei verschiedenen Konzentrationen untersucht.

Beim Polystyrol ist die Sedimentationskonstante s ⁰ von der Drehzahl unabhängig. Bei der Gelatine nimmt s ⁰ dagegen mit abnehmender Drehzahl zu, und zwar um so mehr, je größer das Molekulargewicht der Gelatine ist.

Zwischen der reziproken Sedimentationskonstante und der Konzentration der Gelatine besteht nur bei großen Drehzahlen (N > 40 000 min⁻¹) eine lineare Beziehung. Aus der Steigung der Geraden ergibt sich, daß die Gelatinemoleküle unter diesen Versuchsbedingungen als relativ stark durchspülte Knäuel vorliegen. Bei Drehzahlen N < 40 000 min⁻¹ zeigt die Konzentrationsabhängigkeit der Sedimentationskonstante einen anomalen Verlauf.

Zur Untersuchung des hydrodynamischen Verhaltens der Gelatinemoleküle wurde zusätzlich die Molekulargewichtsabhängigkeit der Viskositätszahl, der Diffusionskonstante und der Sedimentationskonstante bei verschiedenen Drehzahlen ermittelt. Die erhaltenen Beziehungen lauten:

$$\begin{gathered}[\eta ]_{40} = 7,25 \cdot 10^{ - 2} ml/g \cdot M_w^{0,51} , \hfill \\s_{40,w}^{0,w} = 0,65 Svedberg \cdot M_w^{0,17} (f\ddot ur N = 60 000 min^{ - 1} ), \hfill \\s_{40,w}^0 = 2,2 \cdot 10^{ - 2} Svedberg \cdot M_w^{0,50} (f\ddot ur N = 0), \hfill \\D_{40,w}^0 = 1,5 \cdot 10^{ - 4} cm^2 /sec \cdot M_w^{ - 0,50} . \hfill \\\end{gathered}$$

Die Größe der Exponenten dieser Beziehungen läßt sich wie die Drehzahlabhängigkeit der Sedimentationskonstante auf die unterschiedliche Durchspülbarkeit der Gelatinemoleküle zurückführen. Unseres Erachtens liegen die Gelatinemoleküle bei Viskositäts- und Diffusionsmessungen und bei Sedimentationsversuchen mit sehr kleinen Drehzahlen als undurchspülte Knäuel vor. Bei Sedimentationsversuchen mit großen Drehzahlen werden dagegen die Gelatinemoleküle relativ stark durchspült.

Zur Molekulargewichtsberechnung nach der Svedbergschen Formel muß für die Sedimentationskonstante der hochmolekularen Gelatine deshalb der auf N = 0 extrapolierte Wert verwendet werden. Mit der bei hohen Drehzahlen erhaltenen Sedimentationskonstante wird das Molekulargewicht zu klein.