氨基酸的等电点与pKa的关系
等电点的变化关系
等电点的变化关系
氨基酸的等电点由α-NH3+、α-COOH及R基上的易解离基团决定，当一个氨基酸只存在α-NH3+、α-COOH，pI为这两个基团pKa 值的平均值。
存在3个可解离基团时，pI为2个同属性基团pKa值的平均值，如酸性氨基酸的pI就等于α-COOH及R基上-COOHpKa值的平均值。
由于α-COO-受到α-NH2的影响比较稳定（也就是α-COOH容易给出H+），反过来，α-NH2则不容易接受H+，所以大部分的氨基酸等电点偏酸。
蛋白质的等电点由N端的-NH3+、C端的-COOH及R基上的易解离基团决定。
这是因为其他氨基酸的α-NH2、α-COOH都参与了肽键的组成从而失去了酸碱性（接受或给出质子的能力）。
但在计算蛋白质等电点时，应考虑R基基团被包埋在空间结构内部的可能。
而C端的-COO-也因为临近肽键的影响比较稳定，所以大部分的蛋白质等电点也偏酸。
但蛋白质等电点和氨基酸等电点之间没有直接的联系。
氨基酸分类及等电点的计算方法
等电点:某一氨基酸处于净电荷为零的兼性离子状态时的介质pH，用pl表示中性氨基酸的羧基解离程度大于氨基，故其pI偏酸，pI值略小于7.0，等电点一般在5～6.3之间；酸性氨基酸的羧基解离程度更大，pI明显小于7.0，等电点一般在2.8～3.2之间。
；碱性氨基酸的氨基解离程度明显大于羧基等，故其pI大于7.0，等电点一般在7.6～10.8之间；在一定的pH条件下，氨基与羧基的解离程度相等，静电荷为零，此时溶液的pH 即为其等电点。
各种氨基酸在其等电点时，溶解度最小，因而用调节等电点的方法，可以分离氨基酸的混合物。
氨基酸形成内盐：氨基酸的晶体是以偶极离子的形式存在。
这种偶极离子是分子内的氨基与羧基成盐的结果，故又叫内盐。
核酸的等电点比较低。
如DNA的等电点为4～4.5，RNA的等电点为2～2.5。
在氨基酸溶液中存在如下平衡，在一定的pH值溶液中，正离子和负离子数量相等且浓度都很低，而偶极浓度最高，此时电解以偶极离子形式存在，氨基酸不移动。
这时溶液的pH值便是该氨基酸的等电点。
蛋白氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、苯丙氨酸，丙氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸、甘氨酸、胱氨酸、脯氨酸、酷氨酸、丝氨酸、脯氨酸20种蛋白质氨基酸在结构上的差别取决于侧链基团R的不同。
通常根据R基团的化学结构或性质将20种氨基酸进行分类根据侧链基团的极性1、非极性氨基酸（疏水氨基酸）：8种 丙氨酸（Ala）缬氨酸（Val）亮氨酸（Leu）异亮氨酸（Ile）脯氨酸（Pro）苯丙氨酸（Phe） 色氨酸（Trp）蛋氨酸（Met）2、极性氨基酸（亲水氨基酸）：1）极性不带电荷：7种 甘氨酸（Gly）丝氨酸（Ser）苏氨酸（Thr）半胱氨酸（Cys）酪氨酸（Tyr）天冬酰胺（Asn）谷氨酰胺（Gln）2）极性带正电荷的氨基酸（碱性氨基酸）： 3种 赖氨酸（Lys）精氨酸（Arg）组氨酸（His）3）极性带负电荷的氨基酸（酸性氨基酸）： 2种 天冬氨酸（Asp）谷氨酸（Glu）根据氨基酸分子的化学结构1、 脂肪族氨基酸： 丙、缬、亮、异亮、蛋、天冬、谷、赖、精、甘、丝、苏、半胱、天冬酰胺、谷氨酰胺2、 芳香族氨基酸：苯丙氨酸、酪氨酸3、 杂环族氨基酸：组氨酸、色氨酸4、 杂环亚氨基酸：脯氨酸等电点的计算1）侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点是它的p K1和p K2的算术平均值：p I= (p K1 + p K2 )/2；（K1：-COOH电离常数；K2：-NH3+电离常数）以Gly为例：2）侧链含有可解离基团的氨基酸，其p I值也决定于两性离子两边的p K 值的算术平均值。
生化
当氨基酸完全质子化时（即处于酸性溶液时），再用碱滴定结论：氨基酸的等电点相当于该氨基酸的两性离子状态两侧基团pK值之和的一半。
即pI ＝1/2（pKa1+pKa2）侧链上有解离基团的氨基酸的pI如何计算？1）首先氨基酸完全质子化；2）写出其解离方程式：①先解离α-COOH, 再解离侧链基团上的COOH;②再解离α-NH3+, 最后解离侧链基团上的NH3+。
3）标出各解离步骤的pK值，最后以两性离子状态两侧基团pK值之和的一半计算其等电点。
例如：1）Glu的pK1(α-COOH)=2.19， pK2(γ- COOH)=4.25，pK3(α- NH3+)=9.67,计算其pI 值。
2）Lys的pK1(α-COOH)=2.18, pK2(α-NH3+)=8.95，pK3(ε- NH3+)=10.53，计算其pI值。
⏹名词解释：1．兼性离子（zwitterion）；2.等电点（isoelectric point,pI）；两性离子所带电荷因溶液的pH值不同而改变，当两性离子正负电荷数值相等时，溶液的pH值即其等电点。
3.构象(conformation）；指一个分子中,不改变共价键结构,仅单键周围的原子放置所产生的空间排布。
一种构象改变为另一种构象时,不要求共价键的断裂和重新形成。
构象改变不会改变分子的光学活性。
⏹填空1.氨基酸在等电点时，主要以__________离子形式存在，在pH＞pI的溶液中，大部分以________离子形式存在，在pH＜pI的溶液中，大部分以________离子形式存在。
2.组氨酸的pK1(α-COOH)值是1.82，pK2 (咪唑基)值是6.00， pK3(α-NH3+)值是9.17，它的等电点是__________。
3.Asp的pK1=2.09，pK2= 3.86，pK3=9，82，其pI等于________。
4.在近紫外区能吸收紫外光的氨基酸有________、________和_________。
生物化学第三版课后习题答案
1.举例说明化学与生物化学之间的关系。
提示:生物化学是应用化学的理论和方法来研究生命现象，在分子水平上解释和阐明生命现象化学本质的一门学科.化学和生物化学关系密切，相互渗透、相互促进和相互融合。
一方面，生物化学的发展依赖于化学理论和技术的进步，另一方面，生物化学的发展又推动着化学学科的不断进步和创新。
举例:略。
2.试解释生物大分子和小分子化合物之间的相同和不同之处。
提示:生物大分子一般由结构比较简单的小分子，即结构单元分子组合而成，通常具有特定的空间结构。
常见的生物大分子包括蛋白质、核酸、脂类和糖类。
生物大分子与小分子化合物相同之处在丁:1)共价键是维系它们结构的最主要的键;2)有一定的立休形象和空间大小;3)化学和|物理性质主要决定于分子中存在的官能团。
生物大分子与小分子化合物不同之处在于:(1)生物大分子的分子量要比小分子化合物大得多，分子的粒径大小差异很大;(2)生物大分子的空间结构婴复杂得多，维系空间结构的力主要是各种非共价作用力;(3)生物大分子特征的空间结构使其具有小分子化合物所不具有的专性识别和结合位点，这些位点通过与相应的配体特异性结合，能形成超分子，这种特性是许多重要生理现象的分子基础。
3.生物大分子的手性特征有何意义?提示:生物大分子都是手性分子，这种结构特点在生物大分子的分子识别及其特殊的生理功能方面意义重大。
主要表现在:(1)分子识别是产生生理现象的重要基础，特异性识别对于产生特定生物效应出关重要;(2)生物大分了通过特征的三维手性空间环境能特异性识别前手性的小分子配体，产生专一性的相互作用。
4.指出取代物的构型：6.举例说明分子识别的概念及其意义。
提示::分子识别是指分子间发生特异性结合的相互作用，如tRNA分子与氨酰tRNA合成醉的相互作用，抗体与抗原之间的相互作用等。
分子识别是生命体产生各种生理现象的化学本质，是保证生命活动有序地进行的分子基础。
7.什么是超分子?说明拆分超分子的方法和原理。
氨基酸等电点名词解释
氨基酸等电点名词解释
氨基酸等电点是指在特定条件下，氨基酸分子带有正电荷和负电荷的
数量相等，从而使其净电荷为零的pH值。
在这个pH值下，氨基酸分子呈现出最小的溶解度和最小的电泳迁移率。
氨基酸是构成蛋白质的基本单元，由一个羧基（COOH）和一个胺基（NH2）以及一个侧链组成。
不同种类的氨基酸具有不同的侧链结构，因此它们在化学性质上也有所不同。
当氨基酸处于其等电点时，它会呈现出一些特殊的性质。
首先，它不
带任何净电荷，因此不会与带有相反电荷的离子或分子发生静电相互
作用。
其次，在等电点下，氨基酸分子之间存在最小化排斥力的状态，因此它们更容易形成聚合物（即蛋白质）。
要计算某种氨基酸的等电点，需要考虑其羧基和胺基离子化反应，并
确定使净电荷为零的pH值。
这可以通过实验方法或计算方法来完成。
总之，氨基酸等电点是指氨基酸分子带有正电荷和负电荷的数量相等
的pH值。
在这个pH值下，氨基酸具有特殊的化学性质，对于蛋白质的形成和稳定性具有重要作用。
吉林农业大学生物化学期末考试总结
吉林农业⼤学⽣物化学期末考试总结1.核酸变性：是指在理化因素作⽤下，核酸分⼦中的氢键断裂，双螺旋结构松散分开，形成⽆规则单链线团结构的过程。
2.DNA的复性：变性DNA在适当条件下，两条彼此分开的单链重新缔合成为双螺旋结构的过程称为复性。
1.等电点（PI）：使某氨基酸解离所带正、负电荷数相等，净电荷为零时的溶液PH称为该氨基酸的等电点。
2.蛋⽩质的⼀级结构：是指蛋⽩质多肽链中氨基酸的排列顺序。
3.变构效应（别构效应）：指⼀些蛋⽩质由于受某些因素的影响，其⼀级结构不变⽽空间结构发⽣⼀定的变化，导致其⽣物功能的改变。
4.盐析：向蛋⽩质溶液中加⼊⾼浓度的中性盐致使蛋⽩质溶解度降低⽽从溶液中析出的现象，称为盐析。
5.（掌握）蛋⽩质的变性：在某些理化因素的作⽤下，蛋⽩质特定的空间结构破坏⽽导致理化性质改变和⽣物学活性丧失，这种现象称为蛋⽩质的变性。
1.酶的活性中⼼：：酶分⼦中能直接与底物分⼦结合，并催化底物化学反应的部位称为.酶的活性中⼼。
2.必需基团：与酶活性密切相关的化学基团称为必需基团。
3.别构酶（变构酶）：有些酶分⼦的变构中⼼可以与变构剂发⽣⾮共价结合，引起酶分⼦构象的改变，对酶起到激活或抑制的作⽤，这类酶通常称为变构酶。
4.同⼯酶：催化相同的化学反应，但酶蛋⽩的分⼦结构、理化性质和免疫学性质不同的⼀组酶称为同⼯酶。
第七章糖类分解代谢1.糖酵解：在⽣物体内葡萄糖经⼀系列反应分解为丙酮酸并⽣成少量ATP的过程。
2.三羧酸循环（TCA）：从⼄酰辅酶A和草酰⼄酸缩合成含三个羧基的柠檬酸开始，经过脱氢、脱羧等⼀系列反应，最终草酰⼄酸得以再⽣的循环反应过程。
3.糖有氧氧化：葡萄糖或糖原在有氧条件下彻底氧化成CO2和H2O，并产⽣⼤量能量的过程。
第⼋章⽣物氧化与氧化磷酸化1.⽣物氧化：⽣物细胞将糖、脂蛋⽩质等燃料分⼦氧化分解，最终⽣成CO2和H2O释放出能量，并偶联ADP磷酸化⽣成ATP的过程，称为⽣物氧化。
氨基酸等电点的相关问题
氨基酸等电点的相关问题一、定义等电点（pI,isoelectric point）：在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，所带净电荷为零，呈电中性，此时溶液的pH称为该氨基酸的等电点。
两性离子所带电荷因溶液的pH值不同而改变，当两性离子正负电荷数值相等时，溶液的pH值即其等电点。
当外界溶液的pH大于两性离子的pl值，两性离子释放质子带负电。
当外界溶液的pH小于两性离子的pl值，两性离子质子化带正电。
二、两性与等电点的关系氨基酸具有氨基和羧基的典型反应，例如氨基可以羟基化、酰基化可与亚硝酸作用；羧基以成酯或酰氯或酰胺等。
此外，由于分子中同时具有氨基与羧基，还有氨基酸所特有的性质。
氨基酸分子中既含有氨基，又含有羧基，所以氨基酸与强酸强碱都能成盐，氨基酸是两性物质，本身能形成内盐。
氨基酸的高熔点(实际为分解点)、难溶于非极性有机溶剂等性质说明氨基酸在结晶状态是以两性离子存在的。
在水溶液中，氨基酸二偶极离子即可以与一个结合成为正离子，又可以失去一个成为负离子。
这三种离子在水溶液中通过得到或失去互相转换同时存在，在pH值达到等电点时溶液处于平衡。
等电点不是中性点，不同氨基酸由于结构不同，等电点也不同。
酸性氨基酸水溶液的pH值必然小于7，所以必须加入较多的酸才能使正负离子量相等。
反之，碱性氨基酸水溶液中正离子较多，则必须加入碱，才能使负离子量增加。
所以碱性氨基酸的等电点必然大于7。
各种氨基酸在其等电点时，溶解度最小，因而用调节等电点的方法，可以分离氨基酸的混合物。
核酸的等电点比较低。
如DNA的等电点为4～4.5，RNA的等电点为2～2.5。
在氨基酸溶液中存在如下平衡，在一定的pH值溶液中，正离子和负离子数量相等且浓度都很低，而偶极浓度最高，此时电解以偶极离子形式存在，氨基酸不移动。
这时溶液的pH值便是该氨基酸的等电点。
某一氨基酸处于净电荷为零的兼性离子状态时的介质pH，用pl表示。
中性氨基酸的羧基解离程度大于氨基，故其pI偏酸，pI值略小于7.0；酸性氨基酸的羧基解离程度更大，pI明显小于7.0；碱性氨基酸的氨基解离程度明显大于羧基等，故其pI大于7.0；在一定的pH条件下，氨基与羧基的解离程度相等，静电荷为零，此时溶液的pH即为其等电点。
计算氨基酸的等电点
计算氨基酸的等电点氨基酸的带电状况与溶液的ph值有关，改变ph值可以使氨基酸带上正电荷或负电荷，也可以使他处于正负电荷数相等即净电荷为零的兼性离子状态，此时的ph值为氨基酸的等电点。
氨基酸是同时带氨基和羧基的物种，在水溶液中羧基失去氢离子带负电，而氨基得到氢离子带正电，由于羧基酸性和氨基的碱性不相同，所以氨基酸往往整体上是带电的。
调节溶液的pH值，可以改变二者的电离状况，到某一点时羧基所带的负电荷与氨基所带的正电荷相同，氨基酸表现为整体不带电，这点的pH值就是氨基酸的等电点。
记-COOH的电离常数为Ka1 ，－NH3+的电离常数为Ka2，则等电点的pH值为pH=(Ka1+Ka2)/2解释氨基酸的等电点氨基酸是两性分子，能结合H(+)的-NH2,形成正电荷离子，也带有能够电离出H(+)的-COOH，形成负离子。
因此，氨基酸分子的整体与溶液的pH有关，改变溶液pH可以使氨基酸带上正电荷，负电荷或者正好处于净电荷为零的兼性离子状态，这个pH就是该氨基酸的等电点。
解离常数(pK)是水溶液中具有一定离解度的溶质的的极性参数。
离解常数给予分子的酸性或碱性以定量的量度，pKa减小，对于质子给予体来说，其酸性增加；对于质子接受体来说，其碱性增加。
pK=PH+log电子受体/电子供体氨基酸中，-COOH的电离常数为Ka1 ，-NH(3+)的电离常数为Ka2，该氨基酸的等电点的pH就是(Ka1+Ka2)/2去哪找等电点计算方法的资料？建议你去买本生化的教辅书等电点：如果调节溶液的PH值使得其中的氨基酸呈电中性，我们把这个PH值称为氨基酸的等电点：PI。
PI是氨基酸的重要常数之一，它的意义在于，物质在PI处的溶解度最小，是分离纯化物质的重要手段。
等电点的计算：对于所有的R基团不解离的氨基酸而言（即解离只发生在α-羧基和α-氨基上），计算起来非常简单：PI＝（PK1’+PK2’）/2若是碰到R基团也解离的，氨基酸就有了多级解离，这个公式就不好用了，比如Lys、Glu、Cys等。
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(2)
N H3
+
N H2
+
( Ⅱ) ( Ⅲ)
+
H3 N
(CH2) 4CHCOO -
K a3
+
H2 N
(CH2) 4CHCOO -
+ H + , p Ka3 = 10. 53.
(3)
N H2
+
N H2
+
( Ⅲ) ( Ⅳ)
根据 (1) , (2) , (3) 式 ,达平衡时 ,可写出下列关系式 :
K a1
=
[
Ⅱ] [ H + [ Ⅰ]
]
,
K a2
=
[
Ⅲ] [ H + [ [ H + [ Ⅲ]
]1
则
[
Ⅰ]
=
[
Ⅱ] [ H + K a1
]
,
[
Ⅱ]
=
[
Ⅲ] [ H + K a2
]
,
[
Ⅳ]
=
K a3 [ [H+
Ⅲ] ]
.
在等电点时 ,主要离子形式为 ( Ⅲ) ,且[ 阳离子 ] = [ 阴离子 ] ,则有[ Ⅰ] + [ Ⅱ] = [ Ⅳ] . 因为
2 酸性氨基酸的等电点 (p I) 与 p Ka 的关系
以天冬氨酸为例. 在天冬氨酸盐酸盐的电离平衡中 ,也有三个可解离的 H+ [1 ] :
HOOCCH2CHCOO H K a1 HOOCCH2CHCOO - + H + , p Ka1 = 1. 88 ,
(1)
N H3
+
N H3
+
( Ⅰ) ( Ⅱ)
Ξ 收稿日期 :1995 —06 —14 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
98 曲阜师范大学学报 (自然科学版) 1995 年
摘 要 根据氨基酸的电离平衡 ,讨论了碱性和酸性氨基酸的等电点与 p Ka 的关系 ,得到
氨基酸的等电点的计算公式 。
关键词 电离平衡 等电点 氨基酸 分类号 O621
1 碱性氨基酸的等电点( pI) 与 p Ka 的关系
以赖氨酸为例. 在赖氨酸盐酸盐的电离平衡式中 ,有三种可解离的 H+ [1 ] :
HOOCCH2CHCOO - K a2 HOOCCH2CHCOO H + H + , p Ka2 = 3. 65 ,
(2)
N H3
+
N H3
+
( Ⅱ) ( Ⅲ)
- OOCCH2CHCOO - K a3 - OOCCH2CHCOO - + H + , p Ka3 = 9. 60.
K a1 µ K a2 , K a2 µ K a3 .
假定在等电点附近 (1) 式几乎完全电离 ,即[ Ⅰ]≈0 ,则有[ Ⅱ] = [ Ⅳ] ,
[
Ⅲ] [ H + K a2
]
=
K a3 [ Ⅲ] [H+ ]
,
[
H+
]2
=
K a1
K a2
,
所以 p I = p H =
1 2
(p K a2
+ p K a3) .
第 1 期 刘崇凤等 :氨基酸的等电点与 p Ka 的关系 99
综合各种氨基酸的 p I 与 p Ka 的关系式 ,若用 n 表示氨基酸完全质子化时带正电荷的基 团数 ,用 p Ka n 或 Ka n + 1代表第 n 个可解离基团的 p Ka 值 ,则氨基酸的 p I 与 p Ka 的关系可用 下面的通式表示 :
第
22 卷 第 1 1996 年 1 月
期
Jo
曲 urnal
阜 of
师范大学 Qufu Normal
学报 U niversit y
Vol. 22 Jan.
No . 1996
1
氨基酸的等电点与 p Ka 的关系Ξ
刘崇凤 付彩霞
(滨州医学院化学教研室 ,256603 ,山东省滨州市)
Abstract Based on t he ionized equilibrium of amino acids , t he relationship between isoelec2 t ric point and p Ka values of t he acidic and basic amino acid is discussed. And a calculating formula of isoelect ric point of amino acids is concluded.
K a3 ν K a1 , K a3 ν K a21
假定在等电点附近 (3) 式几乎不电离 ,即[ Ⅳ]≈0 ,则有[ Ⅰ] = [ Ⅲ] ,
[
Ⅱ] [ H + Ka1
]
=
Ka2 [ Ⅱ] [H+ ]
,
[ H +
]2
=
Ka1 Ka21
所以 p I = p H =
1 2
(p Ka1
+ p Ka2) .
1 2
(p K a2 + p Ka2 + 1)
=
1 2
(p K a2 + p K a3) .
参考文献
1 Merck Index. 9t h ed , Merck Company , Rahway. 1976 ,112 (1) :733 2 徐景达主编. 有机化学. 北京 :人民卫生出版社 ,1984. 289～290
ON THE RELATIONSHIP BETWEEN ISOEL ECTRIC POINT AND p Ka VAL UES OF THE AMINO ACIDS
L i u Chongf eng Fu Cai x i a
( Teaching and Research Section of Chemistry , Binzhou Medical College , 256603 , Binzhou , Shandong)
(3)
N H3
+
N H3
+
( Ⅲ) ( Ⅳ)
与赖氨酸相似 ,达平衡时 ,可写出下列关系式 :
[
Ⅰ]
=
[
Ⅱ] [ H + K a1
]
,
[
Ⅲ]
=
K a2 [ Ⅱ] [H+ ]
,
[
Ⅳ]
=
K a3 [ [H+
Ⅲ] ]
1
等电点时 ,主要离子形式为 ( Ⅱ) ,且[ 阳离子 ] = [ 阴离子 ] ,则有[ Ⅰ] + [ Ⅲ] = [ Ⅳ]1 因为
+
H3N (CH2) 4CHCOO H
K a1
+
H3 N
(CH2) 4CHCOO -
+ H + , p Ka1 = 2. 18 ,
(1)
N H3
+
N H3
+
( Ⅰ) ( Ⅱ)
+
H3 N
(CH2) 4CHCOO -
K a2
+
H3N (CH2) 4CHCOO H
+ H + , p Ka2 = 8. 95 ,
Key words ionized equilibrium isoelect ric point amino acids
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3 讨 论
由中性[2 ] 、碱性及酸性氨基酸的 p I 与 p Ka 的关系式可以看出 ,无论何种氨基酸其等电点 总是位于两个 p Ka 值之间 ,且在数值上近代等于两 p Ka 值的算术平均值 ,这与实验测定一致.
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p I =
1 2
(p Ka n
+ p Ka n + 1) .
对中性和酸性氨基酸 , n = 1 ,
p I =
1 2
(p K a1 + p Ka1 + 1)
=
1 2
(p K a1 + p K a2) .
对碱性氨基酸 , n = 2 ,
p I =