氨基酸等电点的相关问题

氨基酸等电点的相关问题一、定义等电点（pI,isoelectricpoint）：在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，所带净电荷为零，呈电中性，此时溶液的pH称为该氨基酸的等电点。两性离子所带电荷因溶液的pH值不同而改变，当两性离子正负电荷数值相等时，溶液的pH值即其等电点。当外界溶液的pH大于两性离子的pl值，两性离子释放质子带负电。当外界溶液的pH小于两性离子的pl值，两性离子质子化带正电。二、两性与等电点的关系氨基酸具有氨基和羧基的典型反应，例如氨基可以羟基化、酰基化可与亚硝酸作用；羧基以成酯或酰氯或酰胺等。此外，由于分子中同时具有氨基与羧基，还有氨基酸所特有的性质。氨基酸分子中既含有氨基，又含有羧基，所以氨基酸与强酸强碱都能成盐，氨基酸是两性物质，本身能形成内盐。氨基酸的高熔点(实际为分解点)、难溶于非极性有机溶剂等性质说明氨基酸在结晶状态是以两性离子存在的。在水溶液中，氨基酸二偶极离子即可以与一个结合成为正离子，又可以失去一个成为负离子。这三种离子在水溶液中通过得到或失去互相转换同时存在，在pH值达到等电点时溶液处于平衡。等电点不是中性点，不同氨基酸由于结构不同，等电点也不同。酸性氨基酸水溶液的pH值必然小于7，所以必须加入较多的酸才能使正负离子量相等。反之，碱性氨基酸水溶液中正离子较多，则必须加入碱，才能使负离子量增加。所以碱性氨基酸的等电点必然大于7。各种氨基酸在其等电点时，溶解度最小，因而用调节等电点的方法，可以分离氨基酸的混合物。核酸的等电点比较低。如DNA的等电点为4～4.5，RNA的等电点为2～2.5。在氨基酸溶液中存在如下平衡，在一定的pH值溶液中，正离子和负离子数量相等且浓度都很低，而偶极浓度最高，此时电解以偶极离子形式存在，氨基酸不移动。这时溶液的pH值便是该氨基酸的等电点。某一氨基酸处于净电荷为零的兼性离子状态时的介质pH，用pl表示。中性氨基酸的羧基解离程度大于氨基，故其pI偏酸，pI值略小于7.0；酸性氨基酸的羧基解离程度更大，pI明显小于7.0；碱性氨基酸的氨基解离程度明显大于羧基等，故其pI大于7.0；在一定的pH条件下，氨基与羧基的解离程度相等，静电荷为零，此时溶液的pH即为其等电点。三、等电点的计算公式：pH=(pKn+pKn+1)/2n:氨基酸（或多肽）完全质子化时带正电荷基团数pK:解离基团的解离常数等电点的计算步骤：先将氨基酸/多肽可解离基团的pK值自小到大按顺序排列判断n值判断氨基酸的分类酸性氨基酸和中性氨基酸的完全质子化数n=1碱性氨基酸的完全质子化数n=2举例1.半胱氨酸pK1(α-COO-)=1.96，pK2(R-SH)=8.18，pK3(α-NH3+)=10.28，该氨基酸pI值为：A.5.07B.6.12C.6.80D.7.68E.9.232.赖氨酸pK1(α-COO-)=2.18，pK1(α-NH3+)=8.95，pK3(R-NH3+)=10.53，该氨基酸pI值为：A.(pK1+pK2)/2B.(pK2+pK3)/2C.(pK1+pK3)/2D.(pK1+pK2+pK3)/3E.(pK1+pK2+pK3)/23.天冬氨酸pK1(α-COO-)=1.96，pK2(α-COO-)=3.65，pK3(α-NH3+)=9.60，该氨基酸pI值为：A.2.92B.3.65C.5.74D.6.62E.7.51四、等电点的应用蛋白质的沉淀：同种蛋白质在水溶液中带有同种电核，互相排斥，且蛋白质表面能形成水化膜，这就使得蛋白质溶液（实际上是胶体）十分稳定。要想破坏其稳定性让其沉淀则需要从这两方面入手，也就是除去水化膜和表面电荷。比如，可以先将蛋白质的pH调整至等电点，这时的蛋白质分子呈等电状态，虽不很稳定，但还有水膜的保护作用，一般不致沉淀，如果这时加入脱水剂除去蛋白质分子的水膜，则蛋白质分子互相凝聚、沉淀析出。先脱水，后调节pH到等电点，也同样可使蛋白质沉淀。蛋白质的电泳：当蛋白质不处于等电点状态时其总是带有一定电荷的，可以利用此特性使其电泳。还可以通过调节电泳液的pH来控制蛋白质的电泳方向和速度。氨基酸不同（pI不同，大小不同），在电场中泳动速度不同，因此可以通过电泳将氨基酸彼此分开（当pH=pI时，氨基酸呈兼性离子，在电场中不移动，当pHpI时，氨基酸带负电荷，在电场中向正极移动，当pHpI时，氨基酸带正电荷，在电场中向负极移动）。