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氨基酸的电离及等电点

来源:未知作者:李久明 点击:所属专题: 氨基酸
氨基酸分子中含有碱性的α -氨基和酸性的α-羧基,能与酸或碱类物质结合成盐,故它是一种两性电解质。在某一pH值的溶液中氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势与程度相等,成为兼性离子,呈电中性,此时溶液的pH称为该氨基酸的等电点(pI)。这里有一个等电点的计算问题: 2

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  氨基酸分子中含有碱性的α-氨基和酸性的α-羧基,能与酸或碱类物质结合成盐,故它是一种两性电解质。在某一pH值的溶液中氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势与程度相等,成为兼性离子,呈电中性,此时溶液的pH称为该氨基酸的等电点(pI)。

    在等电点时,氨基酸的溶解度最小。因此可以用调节溶液PH值的方法,使不同的氨基酸在各自的等电点结晶析出,以分离或提纯氨基酸。

    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。

    根据氨基酸分子中所含氨基和羧基的相对数目,可将氨基酸分为:中性氨基酸,其分子中氨基与羧基的数目相等;碱性氨基酸,其分子中氨基比羧基的数目多;酸性氨基酸,其分子中羧基比氨基的数目多。碱性氨基酸一般显碱性,酸性氨基酸显酸性,但中性氨基酸不呈中性而呈弱酸性,这是由于羧基比氨基的氨基酸的电离及等电点电离常数大些所致。

    氨基酸分子中,含有氨基和羧基,一个是碱性基团,一个是酸性基团,两者可相互作用而成盐,这种盐称为内盐。

    内盐分子中,既有带正电荷的部分,又有带负电荷的部分,所以又称两性离子。实验证明,在氨基酸晶体中,分子并不是以中性化合物的形式存在,而是以两性离子的形式存在。氨基酸在水溶液中,形成如下的平衡体系:

         负离子氨基酸的电离及等电点两性离子氨基酸的电离及等电点正离子

     从上述平衡可以看出,当加入酸时,平衡向右移动,氨基酸主要以正离子形式存,当 PH<1时,氨基酸几乎全为正离子。当加入碱时,平衡向左移动,氨基酸主要以负离子形式存在,当PH>11时,氨基酸几乎全部为负离子。氨基酸溶液置于电场之中时,离子则将随着溶液PH值的不同而向不同的极移动。碱性时向阳极移动,酸性时向阴极迁移。对于中性氨基酸来说,其水溶液中所含的负离子要比正离子多,为了使它形成相等的解离,即生成两性离子,应加入少量的酸,以抑制酸性解离,即抑制负离子的形成。也就是说,中性氨基酸要完全以两性离子 存在,PH值不是为7,而是小于7。如甘氨酸在PH值为6.1时,酸式电离和碱式电离相等,完全以两性离子存在,在电场中处于平衡状态,不向两极移动。这种氨基酸在碱式电离和酸式电离相等时的PH值,称为该氨基酸的等电点。用PI表示。由于不同的氨基酸分子中所含的氨基和羧基的数目不同,所以它们的等电点 也各不相同。一般说来,酸性氨基酸的等电点PI为2.8-3.2;中性氨基酸的等电点PI为4.8-6.3;碱性氨基酸的等电点为7.6-11。

    中性氨基酸:氨基数目与羧基数目相等。但由于羧基的电离要大于氨基,因此在水溶液中,羧基电离产生的负离子数目要大于氨基结合H离子后形成的正 离子数目。因此中性氨基酸水溶液显酸性,PH<7。如果要使其达到等电点,则要使其正离子数目与负离子数目相等。故在此要设法减少溶液中负离子的数 目,采取的措施是加酸,使羧酸根负离子与H离子结合,从而消耗掉负离子。从这个意义上说,中性氨基酸要想达到等电点,必须要向体系中加酸,因此,其:PI<PH<7。

    酸性氨基酸:氨基数目少于羧基数目。溶液呈酸性,即PH<7。因此其与中性氨基酸相似,溶液中负离子数目要大于正离子的数目,要想达到等电点,就必须要降低负离子的数目,要向体系中加酸,加H离子。因此其:PI<PH<7。

   碱性氨基酸:氨基数目大于羧基数目。溶液呈碱性,PH>7。由于氨基的数目多,因此,溶液中正离子的数目比负离子的数目要多。要想达到等电点,则要 减少正离子的数目,可通过加碱来实现。向溶液中加OH-,会消耗掉氨基所结合的H离子,从而使正离子数目降低。因此,碱性氨基酸的等电点与PH之间的关系 为:PI>PH>7 


(责任编辑:化学自习室)
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