等電點的計算是生化中為數不多需要掌握的重要計算
先介紹等電點是什么
等電點(pI):在某一pH的溶液中,氨基酸或蛋白質解離成陽離子和陰離子的趨勢或程度相等,成為兼性離子,呈電中性,此時溶液的pH值稱為該氨基酸或蛋白質的等電點。
什么意思呢?
其實就是氨基酸或蛋白質在某一個pH的溶液中,解離下的基團可互相中和,呈電中性,這個pH值就叫做它的等電點。
即 兩性離子所帶電荷因溶液的pH值不同而改變,當兩性離子正負電荷數值相等時,溶液的pH值即其等電點。
當外界溶液的pH大於兩性離子的pl值,兩性離子釋放質子帶負電。
當外界溶液的pH小於兩性離子的pI值,兩性離子質子化帶正電。
當達到等電點時氨基酸在溶液中的溶解度最小。
如何知道一個氨基酸或者蛋白質的等電點呢?
最嚴謹的方法就是將一個物質放入pH值極低的環境,逐漸少量添加氫氧化鈉,直到溶液正負電荷數值為0。
但是對於一些簡單的氨基酸或者蛋白質(肽鏈),我們可以直接計算它的等電點。
如何計算?
題目往往會給我們要計算的物質的官能團種類與個數
1.對於一些簡單的,只含有一個氨基與一個羧基這兩個·官能團的氨基酸來說,計算很簡單,就是 pI=(pK1+pK2)/2 (pK為基團的酸度系數)
2.對於含有三個及三個以上官能團的氨基酸或蛋白質來說,總的有三個步驟
1)假設將此氨基酸放入pH值極低的環境,寫出此時官能團的變化(所有官能團均處於質子化的狀態,即得H)
2)假設pH值逐漸升高,模擬出各基團去質子化的狀態(pK越低的基團越容易去質子化,即失H)
3)當電荷總和為0時,將前后變化的基團的pK取個平均值,就是最后的答案。
舉個例子:
比如一個氨基酸含有 -NH2:pK 10.2 -NH2:pK 9.6 -COOH:pK 3.4 三個官能團,求其等電點
第一步:結果為 -NH3+:pK 10.2 -NH3+:pK 9.6 -COOH:pK 3.4 兩個氨基得質子,此時總電荷為+2
第二步:1)第一次失質子 結果為:
-NH3+:pK 10.2 -NH3+:pK 9.6 -COO -:pK 3.4
羧基失質子,此時總電荷為+1
2)第二次失質子 結果為:
-NH3+:pK 10.2 -NH2:pK 9.6 -COO -:pK 3.4
一個氨基失質子,此時總電荷為0
3)第三次失質子 結果為:
-NH2:pK 10.2 -NH2:pK 9.6 -COO -:pK 3.4
一個氨基失質子,此時總電荷為-1
第三步:即取兩個氨基的pK相加除以2,得結果為9.9。此氨基酸的等電點(pl)為9.9。
