一、氨基酸的解离
氨基酸是兼性离子,其两性解离特性受溶液pH值影响。α-COOH的pKa值约为2.0,pH值大于3.5时,α-COOH以α-COO-形式存在;α-ΝΗ2的pKa值约为9.4,pH值小于8.0时,α-ΝΗ2以α-ΝΗ3+形式存在。
当pH值在3.5-8.0范围内,氨基酸以两性离子形式存在。在pKa值时,氨基酸的缓冲能力最强。
His是唯一具有接近中性的pKa基团(咪唑基)的氨基酸,也是唯一在生理pH条件下具有缓冲能力的氨基酸。
二、计算氨基酸的等电点(pI)
氨基酸的pI指氨基酸的正离子浓度与负离子浓度相等时的溶液pH值。pI相当于氨基酸兼性离子状态两侧基团pK值之和的一半。
中性氨基酸pI=(pKα-COOH+pKα-NH2)/2
酸性氨基酸pI=(pKα-COOH+pKR)/2
碱性氨基酸pI=(pKα-NH2+pKR)/2
举例:酸性氨基酸-天冬氨酸的pI
碱性氨基酸-赖氨酸的pI
酸性氨基酸pI在3左右,中性氨基酸pI在6左右(因α-COOH解离程度略大于α-NH2),碱性氨基酸pI在10左右。
等电点时,氨基酸的缓冲能力最小。
三、蛋白质的等电点(pI)
蛋白质溶液处于某一pH值时,蛋白质解离成正离子、负离子的趋势相等,即成为兼性离子,净电荷为零,此时溶液的pH值称为蛋白质的等电点(pI)。
在等电点时,蛋白质失去胶体的稳定性,即失去了电荷相互排斥作用,蛋白质分子不稳定,溶解度最小,易沉淀,即等电点沉淀。
四、计算寡肽等电点
先分析每个氨基酸的带电性质,尤其侧链基团的带电量,写出解离方程,找出兼性离子(静电荷为0时)两侧的pK值,取二者的平均值。
注意:这种方法仅适用于氨基酸或寡肽,对于多肽和蛋白质,由于侧链基团多,解离情况复杂,无法计算,只能从实验中测得等电点。
小结:
氨基酸是兼性离子:pKa时,缓冲能力最强。α-COOH解离程度略大于α-NH2。
氨基酸的pI:相当于氨基酸兼性离子状态两侧基团pK值之和的一半,pI时,缓冲能力最小。
蛋白质的pI:特征常数,只能从实验测得;pI时,溶解度最小(等电点沉淀)。
寡肽pI的计算:根据各基团pKa值写出解离方程,再找出兼性离子两侧的pK值,计算平均值。