Природные коллоидные системы

Природные коллоидные системы

 

Подготовила: студентка   группы С8332

Макарова  Юлия

 

Владивосток, 2012

 Коллоидные  системы (коллоиды, др.-греч. κόλλα — клей и εἶδος — вид; «клеевидные») –микрогетерогенные образования, в которых одно мелкораздробленное вещество – дисперсная фаза – равномерно распределено (диспергировано) в другой фазе – дисперсионной среде. В коллоидных системах размер частиц дисперсной фазы составляет 10-9 –10-7 м, т.е. лежит в интервале от нанометров до долей микрометров. Эта область превосходит размер типичной малой молекулы, но меньше размера объекта, видимого в обычном оптическом микроскопе.

 

• Коллоидные процессы, такие, как крашение и склеивание, использовались еще в древнем Египте. Слово «коллоид» (от греческого слова, означающего «клей») было введено Т.Грэмом в 1862.
• Коллоидные частицы настолько малы, что направление их движения непрерывно изменяется в результате случайных столкновений с молекулами дисперсионной среды, в которой они находятся. В результате частицы движутся по непредсказуемой зигзагообразной траектории. Это явление в 1827 г. впервые наблюдал британский учёный Роберт Броун в воде с частицами цветочной пыльцы. Его имя и легло в основу названия «броуновское движение», а затем основные положения теории этого явления и его макроскопического проявления - диффузии - были разработаны Альбертом Эйнштейном и экспериментально подтверждены французским физиком Жаном Перреном.

 

Из  истории  открытия

Коллоидных систем:

 В соответствии с составом и строением коллоидные системы классифицируются следующим образом:

 

Дисперсная фаза	Дисперсионная среда	Наименование	Примеры
Жидкость	Газ	Жидкие аэрозоли	Туман, кучевые облака
Твердое тело	Газ	Твердые аэрозоли	Дым, пыль, перистые облака
Газ	Жидкость	Пены	Мыльные пены
Жидкость	Жидкость	Эмульсии	Молоко (М/В), масло (В/М), нефть
Твердое тело	Жидкость	Золи	Жидкая глина, зубная паста
Газ	Твердое тело	Твердые пены	Пенополистирол,  пенопласт, пенобетон
Жидкость	Твердое тело	Твердые эмульсии	Опал, жемчуг, почва
Твердое тело	Твердое тело	Твердые суспензии	Окрашенные пластмассы

 

Из коллоидов, богатых  белками, состоят кожа, мышцы, ногти, волосы, кровеносные сосуды, легкие, весь желудочно-кишечный тракт и  многое другое, без чего немыслима  сама жизнь. Можно смело сказать, что человек - это коллоидный организм; даже наши кости являются коллоидом, насыщенным кальцием и фосфором.

 

 

 

 

Роль дисперсных систем:

 

Для химии наибольшее значение имеют дисперсные системы, в которых средой является вода и  жидкие растворы. Природная вода всегда содержит растворённые вещества. Природные  водные растворы участвуют в процессах  почвообразования и снабжают растения питательными веществами. Сложные процессы жизнедеятельности, происходящие в  организмах человека и животных, также  протекают в растворах. Многие технологические  процессы в химической и других отраслях промышленности, например получение  кислот, металлов, бумаги, соды, удобрений  протекают в растворах.

 Основные свойства коллоидных частиц:

 

 

1.Броуновское  движение частиц дисперсной фазы.

2. Неспособность  к ультрафильтрации и прохождению  частиц через полупроницаемые  мембраны.

3. Низкие значения  или отсутствие осмотического  потенциала.

4.Способность  к коагуляции.

5. Поверхностные  свойства – способность к адсорбции  различных веществ. 

5. Переходы золь-гель  и обратно.

6. Способность  к набуханию. 

 

 

 

 

 

 

Мельчайшей структурно-функциональной единицей организма является клетка. Она тоже представляет собой сложный  комплекс коллоидных образований, основными  из которых являются клеточные мембраны, гиалоплазма, ядро и др. Каждая клетка окружена клеточной стенкой, или мембраной. Коллоидные свойства мембран обеспечивают обменные функции, проникновение питательных веществ в клетку и выведение из неё продуктов метаболизма, а также множество других важнейших функций, обеспечивающих жизнеспособность клеток и нормальное протекание биохимических процессов.

 

 

Клетка  как  коллоидная система :

Ткани организма  как коллоидные системы:

 

     Кровь

 

Кровь является типичными примером ткани организма, где одни коллоиды находятся внутри других.

 Кровь  - дисперсная система, в которой дисперсной средой крови является вода, а коллоидными частицами - самые разнообразные по химическому составу и молекулярному строению вещества: от молекул аминокислот до крупных белковых молекул (ферментов, гормонов белковой природы, транспортных белков и др.), от простых молекул сахаров и жирных кислот до сложнейших их комплексов. Плазма крови содержит изобилие низкомолекулярных органических веществ, таких как мочевина,  креатинин, холестерин, стероидные гормоны, витамины.

 В плазме находятся катионы электролитов калия, натрия, магния, кальция, анионы хлора, сульфата, фосфата, карбоната, а также полный спектр микроэлементов.

Лимфа

Подобно крови лимфа состоит из жидкой части и форменных элементов. Причем эритроцитов в ней находится  очень незначительное количество.

 

Качественный  состав жидкой части лимфы совершенно одинаков с составом плазмы крови, но в количественном отношении резко  отличается. Количество минеральных  веществ (особенно солей натрия) в  лимфе больше чем в плазме крови. Лимфа является посредницей между  кровью и каждой клеткой организма, осуществляя транспорт к клеткам  питательных веществ и унося  от них продукты жизнедеятельности. Она носит название хилюса и представляет собой эмульсию, содержащую крупные хиломикроны эмульгированного жира. Точный состава лимфы не известен. Он очень подвержен индивидуальным колебаниям. На него влияют такие факторы как состояние иммунной системы, деятельность различных органов и систем, кровяное давление и др.

 

Соединительная  ткань 

 

Соединительная  ткань является универсальной тканью организма. Она присутствует практически  во всех органах, образуя их строму (каркас). Помимо разнообразия клеточных  элементов (более 10 разновидностей высокодифференцированных клеток) важной составляющей частью соединительной ткани являются волокна. Основными  видами волокон являются коллагеновые, эластические, гиалиновые и другие. Биохимической основой строения волокон являются полимеры белков: коллаген, эластин, гиалин, оссеин. Они, удерживая воду, образуют пространственные структурные сетки, обладая всеми свойствами гелей.  Наиболее богато гелевые структуры представлены в хрящах, костной ткани, суставно-связочном аппарате, строме кровеносных сосудов, коже. В их  состав входят также такие белковые полимеры как хондроитинсульфат и гиалуроновая кислота. Через соединительнотканные структуры осуществляется целый ряд процессов: транспорт и распределение воды, солей и других веществ, регуляция энзиматических реакций, восстановление тканей, подавление инфекций и многие другие процессы.

 Соединительная  ткань выполняет главную опорную  функцию в организме, является  основой построения костного  скелета, суставов, связок, фасций  и  стромы внутренних органов.

Молоко

 

 В коллоидно-дисперсном состоянии в молоке находятся казеин, сывороточные белки и большая часть фосфатов кальция. Растворы белков, или растворы высокомолекулярных соединений, относят к истинным растворам. Следовательно, растворы белков, как и растворы низкомолекулярных веществ, считают однофазными гомогенными системами.

  Характер связи между казеином и коллоидным фосфатом кальция до сих пор окончательно не установлен. Большинство ученых предполагают наличие химической связи между ка­зеином и фосфатом кальция, допуская участие в этой связи как фосфосериновых, так и карбоксильных групп. Некоторые исследователи считают, что фосфат кальция может быть адсорбирован казеинатом кальция.

 Заключение:

Практически любая  жидкость или ткань организма  человека представляет собой коллоидно-дисперсную среду. Таковыми являются, например, лимфа, молоко, содержимое желудочно-кишечного  тракта, желчь, спинномозговая жидкость и т. д.

При патологических изменениях в организме в коллоидном состоянии находятся белки отечной  жидкости (транссудаты) или белки  в воспалительных экссудатах. Нарушение  коллоидных свойств вышеуказанных  сред организма приводят в крови  к образованию тромбов, и как  следствие развитие инсультов и  инфарктов. В желчи и моче при  этом образуются камни, в суставной  ткани – выпадение солей мочевой  кислоты (подагра).

 Таким образом, коллоидные системы суть основа химического состояния всех веществ, из которых построены клетки, ткани и органы организма человека.

 

 Применение коллоидов находит все большее применение в медицинской практике.От использования простых коллоидных золей для местной заживляющей терапии и применения солей алюминия и магния для понижения кислотности желудка до использования гидрокси алюминия  в качестве стабилизатора и носителя лекарственных веществ и далее к использованию липосом и нанокапсул.

 

 

 

Спасибо за внимание!