pKa(酸度係數)

1.酸度係數。2.cAMP依賴蛋白激酶，簡稱激酶A（PKA——protein kinase A）。cAMP發揮各種效應主要是通過激活它來實現的。它的重要作用是使某些基因調節蛋白磷酸化，進而激活特定的基因轉錄。3.藥理學名詞。4.物理學中名詞。

基本介紹

• 中文名稱：pKa
• 外文名稱：protein kinase A
• 別名：激酶A
• 成分：蛋白激酶
• 作用：使某些基因調節蛋白磷酸

酸度係數

概述

酸度係數，又名酸離解常數，代號Ka值，在化學及生物化學中，是指一個特定的平衡常數，以代表一種酸離解氫離子的能力。該平衡狀況是指由一種酸（HA）中，將氫離子（即一粒質子）轉移至水（H₂O）。水的濃度（[H₂O]）是不會在係數中顯示的。離解的化學反應為：HA+H₂O≒A^- +H₃O⁺

平衡狀況亦會以氫離子來表達，反映出酸質子理論：

平衡常數的方程式為：由於在不同的酸這個常數會有所不同，所以酸度係數會以常用對數的加法逆元，以符號pKa，來表示：一般來說，較大的Ka值（或較小的pKa值）代表較強的酸，這是由於在同一的濃度下，離解的能力較強。　利用酸度係數，可以容易的計算酸的濃度、共軛鹼、質子及氫氧離子。如一種酸是部份中和，Ka值是可以用來計算出緩衝溶液的pH值。在亨德森-哈塞爾巴爾赫方程亦可得出以上結論。

酸鹼度關係

由於HA與A的電離作用就等同於水的自我離子化，酸度係數與鹼度係數的積就相等於水的離解常數（Kw），在25℃下即1.0 × 10^-14。

由於Ka與Kb的積是一常數，較強的酸即代表較弱的共軛鹼；較弱的酸，則代表較強的共軛鹼。

影響因素

作為一個平衡常數，酸度係數Ka是以反應物與化合物，更準確的應是質子化狀態（AH）與脫質子化狀態（A）的自由能差ΔG°來計算。分子的相互作用偏向脫質子化狀態時會提升Ka值（因[A]與[AH]的比增加），或是降低pKa值。相反的，分子作用偏向質子化狀態時，Ka值會下降，或提升pKa值。

舉例假設AH在質子化狀態下釋放一個氫鍵給原子X，這個氫鍵在脫質子化狀態下是欠缺的。因質子化狀態有著氫鍵的優勢，pKa值隨之而上升（Ka下降）。pKa值的轉移量可以透過以下方程式從ΔG°的改變來計算：

其他的分子相互作用亦可以轉移pKa值：只要在一個分子的滴定氫附近加入一個抽取電子的化學基（如氧、鹵化物、氰基或甚至苯基），就能偏向脫質子化狀態（當質子離解時須穩定餘下的電子）使pKa值下降。例如將次氯酸連續氧化，就能得出不斷上升的Ka值：HClO < HClO₂ < HClO₃ < HClO₄。次氯酸（HClO）與高氯酸（HClO₄）Ka值的差約為11個數量級（約11個pKa值的轉移）。靜電的相互作用亦可對平衡狀態有所影響，負電荷的存在會影響帶負電、脫質子化物質的形成，從而降低了pKa值。這即是分子中的一組化學基的離子化，會影響另一組的pKa值。

富馬酸及馬來酸是pKa值轉移的經典例子。它們兩者都有相同的分子結構，以兩組雙鍵碳原子來分隔兩組羧酸。富馬酸是反式異構體，而馬來酸則是順式異構體。按照其對稱性，有人會想這兩個羧酸擁有同樣約為4的pKa值。在富馬酸可以說是接近的推論，它的pKa值約為3.5及4.5。相反，馬來酸卻有著約1.5及6.5的pKa值。這是因當其中一個羧酸脫質子化時，另一組卻形成一強烈的氫鍵與它連合，整體上來說，這個改變偏向了脫質子化狀態下接受氫鍵的羧酸（由約4降至1.5），及偏向質子化狀態下放出氫鍵的羧酸（由約4上升至6.5）。

重要性

pKa值會影響一物質的特徵，例如活躍性、水溶性及光譜性質。在生物化學上，蛋白質及胺基酸側鏈的pKa值是對酶的活躍性及蛋白質的穩定性十分重要。

一般物質的值

除了那些pKa值低於-1.76的物質，以下列出一般物質在25℃水下量度的pKa值：

- 25.00：氟銻酸- 15.00：魔酸 - 10.00：氟硫酸- 10.00：氫碘酸- 9.00：氫溴酸- 8.00：高氯酸- 8.00：鹽酸- 3.00、1.99：硫酸 - 2.00：硝酸- 1.76：水合氫離子3.15：氫氟酸3.60：碳酸3.75：甲酸4.04：抗壞血酸（維生素C） 4.19：琥珀酸4.20：苯甲酸 4.63：苯胺* 4.74：醋酸 4.76：檸檬酸二氫根離子 5.21：吡啶* 6.40：檸檬酸一氫根離子 6.99：乙二胺* 7.00：硫化氫、咪唑*（作為酸） 7.50：次氯酸9.25：氨* 9.33：苯甲胺* 9.81：三甲胺* 9.99：酚 10.08：乙二胺* 10.66：甲胺* 10.73：二甲胺* 10.81：乙胺* 11.01：三乙胺* 11.09：二乙胺* 11.65：過氧化氫12.50：胍* 12.67：磷酸一氫根離子（磷酸鹽） 14.58：咪唑（作為鹼） - 19.00（pKb）：氨基化鈉 37.00：二異丙基胺基鋰（LDA） 45.00：丙烷50.00：乙烷*氨和胺基的數值是相應的氨離子的pKa值。

*：表示數值是用其共軛酸所測得。

附註：

pK是解離常數水溶液中具有一定離解度的溶質的的極性參數。離解常數給予分子的酸性或鹼性以定量的量度，pKa減小，對於質子給予體來說，其酸性增加；對於質子接受體來說，其鹼性增加。
pK=PH+log質子受體/質子供體

再看看這個：水的電離平衡H₂O=====H⁺ +OH^-的平衡常數(25°)Ka可以如下算出： Ka===C(H⁺)*C(OH^-)/C(H₂O)
我們已經知道C(H⁺)*C(OH^-）=Kw=10^-14;C(H₂O）=1000/18=55.6
所以水的pKa=-log(10^-14*55.6^-1)===14+1.7=15.7

蛋白激酶 A

又稱依賴於cAMP的蛋白激酶A(cyclic-AMP dependent protein kinase A)，是一種結構最簡單、生化特性最清楚的蛋白激酶。

PKA全酶分子是由四個亞基組成的四聚體,其中兩個是調節亞基(regulatory subunit, 簡稱R 亞基)，另兩個是催化亞基(catalytic subunit, 簡稱 C亞基)。R亞基的相對分子質量為49～55kDa,C亞基的相對分子質量為40kDa,總相對分子質量約為180kDa；全酶沒有活性。在大多數哺乳類細胞中， 至少有兩類蛋白激酶A,一類存在於胞質溶膠， 另一類結合在質膜、核膜和微管上。

激酶是激發底物磷酸化的酶,所以蛋白激酶A的功能是將ATP上的磷酸基團轉移到特定蛋白質的絲氨酸或蘇氨酸殘基上進行磷酸化， 被蛋白激酶磷酸化了的蛋白質可以調節靶蛋白的活性。

一般認為, 真核細胞內幾乎所有的cAMP的作用都是通過活化PKA,從而使其底物蛋白發生磷酸化而實現的。

蛋白激酶A（Protein Kinase A，PKA）：由兩個催化亞基和兩個調節亞基組成（圖8-15），在沒有cAMP時，以鈍化複合體形式存在。cAMP與調節亞基結合，改變調節亞基構象，使調節亞基和催化亞基解離，釋放出催化亞基。活化的蛋白激酶A催化亞基可使細胞內某些蛋白的絲氨酸或蘇氨酸殘基磷酸化，於是改變這些蛋白的活性，進一步影響到相關基因的表達。

藥理學中的PKa

當溶液中藥物離子濃度和非離子濃度完全相等，即各占50%時，溶液的pH值稱為該藥的離解常數，用PKa表示。

利用漢德森一海森巴赫(Henderson-Hasselbalch)方程(HH方程)可以計算其非離子型和離子型藥物分數。

酸性藥物：AH=A^-+H⁺ lg(c_m/c_i)=pKa-pH

鹼性藥物： B+H⁺=BH⁺ lg(c_i/c_m)=PKa-pH

其中c_i和c_m分別為離子型和非離子型藥物濃度

物理學中的PKA

在材料輻照中，原子因入射粒子的碰撞而獲得大於Ed(位移閾能）的能量，從而產生離位現象的原子稱為初級撞出原子PKA（ Primary Knock-on Atom)