氨基酸的酸碱性质

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,氨基酸的酸碱性质,1,（一） AA的兼性离子形式,-. AA熔点很高， 200摄氏度以上。,-. AA能使水的介电常数增高, 乙醇、丙酮却使水的介电常数降低。,解释：,AA在晶体或水中以兼性离子的形式存在,作用力：强大异性电荷之间的静电吸引,2,（二） AA的两性解离,酸碱质子理论 酸碱可互相转化,1AA在水中：既起酸（质子供体）的作用。有起碱（质子受体）的作用,2AA完全质子化时，可看成是多元酸，侧链不解离的中性AA可看作二元酸，酸性AA和碱性AA可看成三元酸,3,4,HA A,-,+ H,+,pH=pK,a,/,+LogA-HA,（1）pK,a,/,就是HA50%解离（碱 = 酸）时溶液的pH值，K,a,/,就是此时溶液的H,+,（2）当HA50%解离时，溶液的pH值等于pK,a,/,（3）pH = pK,a,/,时，碱 = 酸（50%解离）,pH pK,a,/,时，碱 酸（50%解离）,pH 碱（50%解离）,K,a,/,K,a,/,=H+A-/HA,Handerson-Hasselbalch公式：,5,给pK,1,和pK,2,等数据，可算出在任一pH条件下,一种氨基酸的各种离子的比例。,pH = pK,a,+ log A- / HA,氨基酸的两性解离和酸碱滴定曲线,6,7,-羧基pK,1,在2.0左右，当pH3.5，-羧基以-COO,-,形式存在。,-氨基pK,2,在9.4左右，当pH8.0时，-氨基以-NH,+,3,形式存在。,在pH3.5-8.0时，带有相反电荷。,8,在pH2.34和pH9.60处，Gly具有缓冲能力。,起点：100% Gly,+,净电荷：+1,第一拐点： 50%Gly,+,，50%Gly,平均净电荷：+0.5,pH=pK+lgGly,/Gly,+, = pK,1,= 2.34,第二拐点： 100%Gly,净电荷：0 等电点pI,第三拐点： 50%Gly,，50%Gly,-,平均净电荷：-0.5,pH=pK,2,+lgGly,-,/Gly,=pK,2,=9.6,终点： 100% Gly,-,净电荷：-1,9,AA的带电状况与溶液的pH值有关。改变pH可以使AA带上正电荷或负电荷，亦可使它处于正负电荷数相等即净电荷为零的兼性离子状况。,pI( Isoelectric point,)：,在一定pH环境下，氨基酸游离成阴、阳离子的程度及趋势相等或不游离(氨基酸不带电荷或所带电荷数相等)而成为兼性离子(,Zwitterion,)，在电场中既不向阳极也不向阴极迁移时的pH值。,10,1.,氨基酸的离解性质,氨基酸在结晶形态或在水溶液中，不以游离的羧基或氨基形式存在，而是离解成两性离子。在两性离子中，氨基是以质子化(-NH,3,+,)形式存在，羧基是以离解状态(-COO,-,)存在。,在不同的pH条件下，两性离子的状态也随之发生变化。,pH 1 7 10,净电荷 +1 0 -1,正离子 两性离子 负离子,等电点p,I,11,氨基酸的两性解离性质及等电点,（pI）,pH = pI,净电荷=0,pH, pI,净电荷为负,CH,R,COOH,NH,3,+,CH,R,COO,NH,2,CH,R,COO,NH,3,+,+,H,+,+,OH,-,+,H,+,+,OH,-,(,pK,1,),(,pK,2,),当氨基酸溶液在某一定pH值时，使某特定氨基酸分子上所带正负电荷相等，成为两性离子，在电场中既不向阳极也不向阴极移动，此时溶液的pH值即为该氨基酸的等电点,(isoelctric point)。,12,对侧链R基不解离的中性AA而言，其等电点是它的（ ）和（ ）的算术平均值, 等电pH值与离子浓度无关，只决定于兼性离子（R0）两侧的pK值。,13,甘氨酸滴定曲线,甘氨酸盐酸盐（A,+,）,等电点甘氨酸（A,）,甘氨酸钠（,A,-,）,一氨基一羧基AA,的等电点计算：,pI=,2,pK,1,+pK,2,14,谷氨酸（,A）和赖氨酸（B）滴定曲线和等电点计算,一氨基二羧基AA,的等电点计算：,pI,=,2,pK,1,+pK,2,二氨基一羧基AA,的等电点计算：,pI,=,2,pK,2,+pK,3,B,A,pK,1,pK,2,pI,pI,pK,3,pK,3,pK,2,pK,1,加入的OH,-,mL数,加入的OH,-,mL数,pH,pH,15,对有三个可解离基团的AA，如Asp、Lys，只需写出其解离公式，取兼性离子两边的pK值的平均值，则得其pI值。,pIAsp=1/2 (pK+pKR)=1/2 (2.09+3.86) =2.98,pILys =1/2（pK2+pKR）=1/2 (8.95+10.53) =9.74,在等电点以上任何pH，AA带负电，在等电点以下任何pH，AA带正电。,16,等电点 (isoelectric point, pI ）,aa may have negative, positive or zero net charge.The net charge of an aa is affected by the pH of solution. At its pI, it bears no net charge.,pH pI negative charge pH pI时，aa带负电荷，-COOH解离成-COO,-,，向正极移动。,pH = pI时，aa净电荷为零,pH pI时，aa带正电荷，-NH,2,解离成-NH,3,+,，向负极移动。,20,21,一种氨基酸的可解离基团可以带电或中性状态存在，这取决于它的pK值和溶液的pH。（a）组氨酸有3种可解离基团，写出相应于每个pK 值的3种解离状态的平衡方程式。每种解离状态下的组氨酸分子的净电荷是多少？（b）在pH1、4、8和12时，组氨酸的净电荷分别是多少？将每一pH下的组氨酸置于电场中，它们将向阴极还是阳极迁移？,22,pH,结构,净电荷,迁移方向,1,1,+2,-,4,2,+1,-,8,3,0,不迁移,12,4,-1,+,23,