Методы практической биохимии - Уильямс Б.
Скачать (прямая ссылка):
¦ Трис — 2-амино-2-оксиметнлпропан-1,3-днол.
Для слабой кислоты это уравнение имеет следующий вид:
Рн - гК. + lg Е*”""1 (i.i)
[Кислота]
Для слабого основания, имея в виду, что р/Св+р/С* = 14, можно записать:
о-2»
22 Часть I. Общие вопросы
R v R v R
! + р\ ! + Qj I
СН—NH3 СН—NH3 =*==*: СН—NH2
I I I
СООН С ОСТ СОСГ
Суммарный заряд Суммарный заряд Суммарный
положителен нулевой; цвитте- заряд от-
рнон рицателен
------------Увеличение pH-------------»-
Таким образом, при низких значениях pH аминокислота находится в катионной форме, а при высоких — в анионной. При некотором промежуточном значении pH аминокислота оказывается незаряженной и называется цвиттерионом. Было установлено, что в кристаллическом состоянии или после растворения в чистой воде такие аминокислоты существуют главным образом в виде цвит-терионов, что придает им свойства ионных соединений, а именно высокую точку плавления и кипения, хорошую растворимость в воде и плохую растворимость в таких органических растворителях, как эфир и хлороформ. Величина pH, при которой в водном растворе преобладает цвиттерион, называется изоионной точкой: число отрицательных зарядов, образующихся на молекуле в результате отщепления протонов, равно числу положительных зарядов, образующихся благодаря присоединению протонов. Для аминокислот эта величина приблизительно соответствует изоэлектрической точке (pi) — молекула не несет суммарного заряда и таким образом оказывается электрофоретически неподвижной. Численное значение pH для этого случая зависит от того, насколько сильной является кислота, и определяется следующим уравнением:
рН = Р1 = Р^±^°-..
Для глицина величины р/Со, и рКа, равны 2, 3 и 9,6 соответственно; следовательно, изоионная точка равна 6,0. При более низких значениях pH в растворе содержатся и цвиттерион, и катион, а соотношение между ними определяется уравнением Гендерсона — Хассельбальха; при более высоких pH наряду с цвиттерионом в растворе находится анион.
Для так называемых «кислых» аминокислот, например, аспарагиновой кислоты; ионизация носит несколько иной характер. Это обусловлено наличием у них второй карбоксильной труппы.
соон соон coo- соо~
I I I I
сн2 сн2 сн2 сн2
I + | + at \ + а, I
СН-----NH, СН-----------NH, =<=* СН—NH. =<=*= СН—NHa
| 2,1 | 3.9 | 9,8 |
СООН СОО" СОО" СОО"
Катион (суммарный Цвиттерион Аиион (суммарный Аиион (суммарный
заряд положителен pH 3,0 (изо- заряд отрицателен заряд отрицателен
и равен 1) ионная точка и равен 1) и равен 2)
Гл. 1. Общие принципы биохимического исследования 23
В этом случае pH, при котором в водном растворе преобладает цвиттерион, определяется величинами р/Са, и рКаз-
Для лизина, который является «основной» аминокислотой, изо-ионная точка определяется величинами рКа, и р/Са*. Ионизация происходит следующим образом:
+ А. + , nh2
NH3 NH3 NH3 1
1 1 (СН2),
(СН2)4 рка Р* (CHa)4 рКа, СН---NH2
1 а1 1 + Я. 1
ГН-NH СН---nh2 "<---1
Liil IN I lg < V-/I 1 iMllq < Ю.5 COO-
| 2.2 | 3 9,0
соон COO- 1
о
о
¦и
Катион (сум Катион (суммар* Цвнттерион Анион (суммар
марный заряд иый заряд поло* pH 9.8 ный заряд отри
положителен жнтелен н ра (изононная цателен и равен 1
н равен 2) вен 1) точка)
Вместо второй амино- или карбоксильной группы боковая цепь аминокислоты иногда содержит другую химическую группу, которая при определенном значении pH также ионизуется. К таким группам относятся фенольная, (тирозин), гуанидиновая (аргинин), имидазольная (гистидин) и сульфгидрильная группа (цистеин). Ясно, что степень ионизации различных основных групп аминокислот при одном и том же pH будет различной. Более того, небольшие различия могут наблюдаться даже у одной и той же группы. Эти различия используют при электрофоретическом и ионообменном разделении смесей аминокислот, имеющихся, например, в белковом гидролизате.
