CCI2014052823

26.2 Punkty izoelektryczne    991

26.2

Punkty izoelektryczne

Kliknij Organie Interactive @ Organie Chemistry Direct Amino Acids: Naucz się szacować punkt izoelektryczny prostych aminokwasów i białek.

W roztworze kwasowym, przy niskim pH, cząsteczka aminokwasu jest protonowana i występuje głównie jako kation. W roztworze zasadowym, przy wysokim pH, aminokwas traci proton i występuje głównie jako anion. Wynika stąd, że musi istnieć jakieś pośrednie pH, przy którym istnieje dokładna równowaga między formą kationową i anionową aminokwasu i występuje on jedynie jako obojętny, dipolowy jon obojna-czy. Tę wartość pH nazywamy punktem izoelektrycznym, pI, aminokwasu.

R O    R O    R O

+ I II    H,0⁺    + I II    “OH    I

H NCHCOH ^<    H NCHCCr    H_NCHCO~

niskie pH (protonowany)

pH

wysokie pH (zdeprotonowany)

punkt izoelektryczny (neutralny jon obojnaczy)

Punkt izoelektryczny aminokwasu zależy od jego struktury; dokładne wartości dla 20 pospolitych aminokwasów podane są w tab. 26.1. Piętnaście aminokwasów o obojętnych łańcuchach bocznych charakteryzuje się punktami izoelek-trycznymi w pobliżu roztworu obojętnego, w zakresie pH 5,0-6,5 (wartości te nie pokrywają się dokładnie z obojętnym pH = 7, ponieważ grupy karboksylowe są w roztworze wodnym silniejszymi kwasami niż grupy aminowe - zasadami). Dwa aminokwasy z kwasowymi łańcuchami bocznymi mają punkty izoelektryczne przy niższym pH, które tłumi dysocjację dodatkowej grupy —COOH w łańcuchu bocznym, i trzy aminokwasy o zasadowych łańcuchach bocznych mają punkty izoelektryczne przy wyższym pH, które zapobiega protonowaniu dodatkowych grup aminowych.

Dokładniej mówiąc, punkt izoelektryczny aminokwasu jest średnią dwóch stałych dysocjacji kwasowej, w której zaangażowany jest obojętny jon obojnaczy. Dla 13 aminokwasów o obojętnym łańcuchu bocznym, pljest średnią pi£_ai i pK_a2-Dla czterech aminokwasów mających słabo lub silnie kwasowy łańcuch boczny, pI jest średnią dwóch najniższych wartości pK_a, natomiast dla trzech aminokwasów o zasadowym łańcuchu bocznym pljest średnią dwóch najwyższych wartości pK_a.

P-K, = 3.65 O

P.K, = 1.88

O

HOCCHoCHCOH

I

NH-

pK, = 9,60,

p K_a = 2.34    p.K, = 10.53

O

CHoCHCOH

pĄ = 9.69„

NH;

pK,= 2,18

O

H NCH,CH₂CH₂CH₂CHCOii

pK, = 8,95

NHy

p/= ⁱ-g⁸~³-⁶⁵ =2,77

pi = ^i-M^=₆,01

,    8.95 - 10.53 _{n nA}

PI = -5-= 9.74

aminokwas kwasowy kwas asparaginowy

aminokwas obojętny alanina

aminokwas zasadowy lizyna

Podobnie jak aminokwasy mają swoiste, charakterystyczne punkty izoelektryczne, także i białka charakteryzują się pewnym ogólnym sumarycznym punktem izoelektrycznym wynikającym z licznych zasadowych i kwasowych reszt, które zawierają. Na przykład białko zwane lizozymem, zawiera nadmiar grup zasadowych i jego punkt izoelektryczny leży przy wysokim pH (pi = 11,0). Pepsyna