東華大學圖書館 |

Interfacial Thermodynamics and Electrochemistry of Protein Partitioning in Two-Phase Systems.

Record Type:	Electronic resources : Monograph/item
Title/Author:	Interfacial Thermodynamics and Electrochemistry of Protein Partitioning in Two-Phase Systems./
Author:	Fraaije, J. G. E. M.
Published:	Ann Arbor : ProQuest Dissertations & Theses, : 1987,
Description:	139 p.
Notes:	Source: Dissertations Abstracts International, Volume: 83-02, Section: B.
Contained By:	Dissertations Abstracts International83-02B.
Subject:	Thermodynamics. -
Online resource:	http://pqdd.sinica.edu.tw/twdaoapp/servlet/advanced?query=28227908
ISBN:	9798708781178

Interfacial Thermodynamics and Electrochemistry of Protein Partitioning in Two-Phase Systems.
Fraaije, J. G. E. M.

Interfacial Thermodynamics and Electrochemistry of Protein Partitioning in Two-Phase Systems. - Ann Arbor : ProQuest Dissertations & Theses, 1987 - 139 p.

Source: Dissertations Abstracts International, Volume: 83-02, Section: B.

Thesis (Ph.D.)--Wageningen University and Research, 1987.

This item must not be sold to any third party vendors.

The subject of this thesis is protein partition between an aqueous salt solution and a surface or an apolair liquid and the concomitant co-partition of small ions. The extent of co-partitioning determines the charge regulation in the protein partitioning process.Chapters 2 and 3 deal with phenomenological relations between the partition coefficient of the protein and the extent of the co-partition. The method of analysis is illustrated by some worked-out examples, using data taken either from literature or from chapter 5 curves, ion exchange chromatography, solubilization in reverse micelles. Partition process is subject to a Chatelier for chemical equilibria: The examples include proton titration adsorption on colloidal particles and an important conclusion is that the rule, similar to the principle of Le if upon protein partitioning ions are expelled into the water phase, an increase of the ionic concentrations results in a decrease of the protein partition coefficient and conversely.A theory which allows for the prediction and molecular interpretation of the charge regulations is presented in chapter 4. The model describes the electrochemistry of a protein molecule through site binding of ions on a rigid surface. Although this is a considerably simplified picture of a real protein molecule, some aspects of the theory may be of general validity. One of them is the notion of the electrochemical adaptability of a charged colloidal particle, as measured by its intrinsic capacitance. In the case of a high intrinsic capacitance, a change in electrostatic interactions results in a large charge regulation whilst the surface potential remains almost constant. On the other band, if the intrinsic capacitance is low, the particle resists externally imposed shifts in charge but does adapt its surface potential.Chapter 5 contains an experimental study towards understanding the mechanism of charge-regulation in protein adsorption. The system consists of crystals of the insoluble salt silver iodide as the adsorbent and the protein Bovine Serum Albumin as the adsorbate. By using a combined iodide and proton titration technique, the charges of the surface and the protein can be measured independently. We find that a negative surface induces a positive shift in the charge of the adsorbed protein. Opposed to intuitive expectation, the reverse is not always true: when the charge of the protein charge is maximally positive, adsorption renders the silver iodide surface less negative.The anomalous charge regulation is explained in terms of the intrinsic capacitance of the adsorbed protein. The maximally positive protein cannot adapt its charge, and so the silver iodide surface is forced to adjust its charge completely to that of the protein. As the contact layer between adsorbed protein and the silver iodide crystal is electroneutral under almost all circumstances, the silver iodide surface must be as negative as the protein is positive. Hence, if the charge of the surface before adsorption is more negative than this value, adsorption of the protein is accompanied by a desorption of negative charge.The experimental results are well understood in view of the developed phenomenological theory and model analysis. Two thermodynamic relations are successfully verified, indicating the internal consistency of the various experiments. Application of the model gives two independent estimates of the size of the adsorbed protein. It is concluded that the protein does not substantially modify its native structure upon adsorption.

ISBN: 9798708781178Subjects--Topical Terms:

517304
Thermodynamics.
Subjects--Index Terms:

Interfacial thermodynamics

Interfacial Thermodynamics and Electrochemistry of Protein Partitioning in Two-Phase Systems.
LDR:10454nmm a2200397 4500 001 2346846
005 20220706051305.5
008 241004s1987 ||||||||||||||||| ||eng d
020 $a 9798708781178
035 $a (MiAaPQ)AAI28227908
035 $a (MiAaPQ)Wageningen2461
035 $a AAI28227908
040 $a MiAaPQ $c MiAaPQ
100 1 $a Fraaije, J. G. E. M. $3 3686041
245 1 0 $a Interfacial Thermodynamics and Electrochemistry of Protein Partitioning in Two-Phase Systems.
260 1 $a Ann Arbor : $b ProQuest Dissertations & Theses, $c 1987
300 $a 139 p.
500 $a Source: Dissertations Abstracts International, Volume: 83-02, Section: B.
500 $a Advisor: Lyklema, J.
502 $a Thesis (Ph.D.)--Wageningen University and Research, 1987.
506 $a This item must not be sold to any third party vendors.
520 $a The subject of this thesis is protein partition between an aqueous salt solution and a surface or an apolair liquid and the concomitant co-partition of small ions. The extent of co-partitioning determines the charge regulation in the protein partitioning process.Chapters 2 and 3 deal with phenomenological relations between the partition coefficient of the protein and the extent of the co-partition. The method of analysis is illustrated by some worked-out examples, using data taken either from literature or from chapter 5 curves, ion exchange chromatography, solubilization in reverse micelles. Partition process is subject to a Chatelier for chemical equilibria: The examples include proton titration adsorption on colloidal particles and an important conclusion is that the rule, similar to the principle of Le if upon protein partitioning ions are expelled into the water phase, an increase of the ionic concentrations results in a decrease of the protein partition coefficient and conversely.A theory which allows for the prediction and molecular interpretation of the charge regulations is presented in chapter 4. The model describes the electrochemistry of a protein molecule through site binding of ions on a rigid surface. Although this is a considerably simplified picture of a real protein molecule, some aspects of the theory may be of general validity. One of them is the notion of the electrochemical adaptability of a charged colloidal particle, as measured by its intrinsic capacitance. In the case of a high intrinsic capacitance, a change in electrostatic interactions results in a large charge regulation whilst the surface potential remains almost constant. On the other band, if the intrinsic capacitance is low, the particle resists externally imposed shifts in charge but does adapt its surface potential.Chapter 5 contains an experimental study towards understanding the mechanism of charge-regulation in protein adsorption. The system consists of crystals of the insoluble salt silver iodide as the adsorbent and the protein Bovine Serum Albumin as the adsorbate. By using a combined iodide and proton titration technique, the charges of the surface and the protein can be measured independently. We find that a negative surface induces a positive shift in the charge of the adsorbed protein. Opposed to intuitive expectation, the reverse is not always true: when the charge of the protein charge is maximally positive, adsorption renders the silver iodide surface less negative.The anomalous charge regulation is explained in terms of the intrinsic capacitance of the adsorbed protein. The maximally positive protein cannot adapt its charge, and so the silver iodide surface is forced to adjust its charge completely to that of the protein. As the contact layer between adsorbed protein and the silver iodide crystal is electroneutral under almost all circumstances, the silver iodide surface must be as negative as the protein is positive. Hence, if the charge of the surface before adsorption is more negative than this value, adsorption of the protein is accompanied by a desorption of negative charge.The experimental results are well understood in view of the developed phenomenological theory and model analysis. Two thermodynamic relations are successfully verified, indicating the internal consistency of the various experiments. Application of the model gives two independent estimates of the size of the adsorbed protein. It is concluded that the protein does not substantially modify its native structure upon adsorption.
520 $a In tal van biologische en kunstmatige processen speelt de verdeling van eiwit over twee macroscopische fasen een grote rol. Meestal bestaat e~n fase uit een waterige oplossing, de samenstelling van de tweede fase kan daarentegen zeer gevarieerd zijn. Bij de reversibele hechting van transporteiwitten aan bio-membranen bestaat de tweede fase bijvoorbeeld uit een flexibel aggregaat van kleine fosfolipiden. Maar ook macromoleculen kunnen als tweede fase fungeren, zoals bij de complexvorming tussen histoneiwit en polynuclernezuur of de assemblage van virussen. Twee belangrijke toepassingen van twee-fase systemen treffen we aan in de biotechnologie: technieken om eiwitten te zuiveren zijn vaak gebaseerd op preferente adsorptie aan een rigide oppervlak, of preferente solubilisatie in een tweede, niet met water mengbare, vloeistof.De wisselwerkingen van het eiwit met zijn omgeving in elk der twee fasen bepaalt de mate waarin de verdeling plaatsvindt. Ais het eiwit bijvoorbeeld een apolair karakter heeft, zal het de neiging hebben de waterige oplossing te ontvluchten naar een minder hydrofiele tweede fase. Een ander type wisselwerking is gerelateerd aan de stijfheid in de eiwitstruktuur. In de regel is het zo, dat eiwit een voorkeur heeft voor de fase waarin zijn struktuur het meest wanordelijk is. Voor eiwitten met een labiele struktuur kan deze factor dominant zijn, voor stabiele eiwitten is ze minder van belang. In dit proefschrift wordt vooral aandacht besteed aan een derde belangrijke wisselwerking, namelijk de electrostatische. Kleine ionen dragen bij tot een zo gunstig mogelijke electrostatische wisselwerking tussen eiwit en omgeving. Aangezien de aard van de wisselwerking van fase tot fase verschilt zal er een ladingsregulering plaatsvinden waardoor verdeling van eiwit altijd samengaat met een herverdeling van kleine ionen.In hoofstukken 2 en 3 wordt thermodynamica gebruikt om uitdrukkingen af te leiden die kwantitatief het verband aangeven tussen de verdelingscoeffici~nten van het eiwit en de ionen. De analyse is gehee! fenomenologisch; er worden geen of nauwelijks veronderstellingen gemsakt over de moleculaire eigenschappen van het systeem. Dit is geen gering voordeel omdat de gevonden relaties daarmee algemeen geldig zijn. De theorie wordt dan ook gebruikt om de gemeenschappelijke noemer in ogenschijnlijk zeer verschillende experimenten aan te tonen. Een belangrijke conclusie is dat de verdeling in veel gevallen onderworpen is aan een verschuivings wet zoals die door Le Chatelier geformuleerd is voor scheikundige evenwichten.Een nadeel van de fenomenologische theorie is haar ·gering voorspellend vermogen. In hoofstuk 4 wordt een mode! analyse gepresenteerd waarmee dat in principe wel mogelijk is. In het model wordt een eiwitmolekuul voorgesteld ais een rigide oppervlak, bedekt met zure en basische groepen. Dit is een aanzienlijke vereenvoudiging van de werkelijkheid, maar de theorie bezit toch een aantal waardevolle aspecten. Het blijkt dat de electrostatische wisselwerkingen getnterpreteerd kunnen worden met zogenaamde intrinsieke capaciteiten. De intrinsieke capaciteit van een geladen colloidaal deeltje is een maat voor haar electrochemisch aanpassingsvermogen. Verandering in omgeving resulteert bij een hoge waarde voor de intrinsieke capaciteit in grote ladings verschuivingen bij nagenoeg constante oppervlaktepotentiaal. Bij een lage waarde voor de intrinsieke capaciteit biedt het deeltje sterke weerstand tegen extern opgelegde veranderingen in haar lading en verschuift de oppervlakte potentiaal juist.Een experimentee! onderzoek naar het mechanisme van de ladingsregulatie wordt beschreven in hoofdstuk S. Het betreft de adsorptie van een runderbloed eiwit aan kleine kristalletjes van het onoplosbare zilver jodide zout. Met behulp van een gecombineerde zilverjodide en proton titratie kunnen tegelijk de lading van het geadsorbeerde eiwit en de oppervlaktelading van het zilverjodide worden bepaald. De resultaten laten zien dat naarmate het zilverjodide oppervlak negatiever wordt, de lading van het geadsorbeerde eiwit in positieve richting opschuift. Op haar beurt induceert een negatieve eiwitlading een positievere oppervlaktelading op het zilverjodide. Het omgekeerde is echter niet in alle gevallen waar: als het eiwit maximaal positief is stoot het zilverjodide oppervlak bij adsorptie juist negative lading uit, een onverwacht verschijnsel.De anomale ladingsregulering wordt verklaard in termen van de intrinsieke capaciteit van het geadsorbeerde eiw!t. Het maximaal positieve eiwit kan zijn lading maar moeilijk veranderen en heeft dus een lage intrinsieke capaciteit. Daardoor is het zilverjodide oppervlak gedwongen zijn lading volledig aan te pas sen aan die van het eiwit. Omd.at het grensgebiedje tussen geadsorbeerd eiwit en zilverjodide oppervlak onder alle omatandigheden praktisch electroneutraal is, wordt het zilverjodide oppervlak dan even negatief als het eiwit positief is. Als nu de lading van het oppervlak v66r adsorptie negatiever is dan deze waarde gaat adsorptie van positief eiwit gepaard met desorptie van negatieve lonen. De experimentele resultaten laten zich goed beschrijven met de fenomenologische theorie en de modelanalyse. Twee thermodynami:sche relaties kunnen met sucees worden getoetst op hun geldigheid waardoor de interne consistentie van de verschillende experimenten bewezen is. Toepassing van het madel ievert twee schattingen voor de grootte van het geadsorbeerde eiwitmolekuul. Ondanks de vele benaderingen komen ze redelijk met elkaar overeen. Ze tonen aan dat het eiwit zijn struktuur bij adsorptie grotendeels behoudt.
590 $a School code: 2157.
650 4 $a Thermodynamics. $3 517304
650 4 $a Chemistry. $3 516420
650 4 $a Molecular chemistry. $3 1071612
653 $a Interfacial thermodynamics
653 $a Electrochemistry
653 $a Protein partitioning
653 $a Electrolytes
653 $a Adsorption
690 $a 0348
690 $a 0485
690 $a 0431
710 2 $a Wageningen University and Research. $3 3557914
773 0 $t Dissertations Abstracts International $g 83-02B.
790 $a 2157
791 $a Ph.D.
792 $a 1987
793 $a English
856 4 0 $u http://pqdd.sinica.edu.tw/twdaoapp/servlet/advanced?query=28227908