簡介
等電點(pI,isoelectric point)
例如:在某一pH的溶液中,胺基酸解離成陽離子和陰離子的趨勢及程度相等,所帶
淨電荷為零,呈
電中性,此時溶液的pH稱為該胺基酸的等電點。
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
pI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。
當達到等電點時胺基酸在溶液中的溶解度最小。
區別酸鹼
胺基酸具有氨基和
羧基的典型反應,例如氨基可以
羥基化、
醯基化,可與亞硝酸作用;羧基以成酯或醯氯或
醯胺等。此外,由於分子中同時具有氨基與羧基,還有胺基酸所特有的性質。
胺基酸分子中既含有氨基,又含有羧基,所以胺基酸與
強酸強鹼都能
成鹽,胺基酸是兩性物質,本身能形成
內鹽。
胺基酸的高熔點(實際為分解點)、難溶於非極性有機溶劑等性質說明胺基酸在結晶狀態是以
兩性離子存在的。
在
水溶液中,胺基酸二
偶極離子既可以與一個H
+結合成為
正離子,又可以失去一個H
+成為負離子。這三種離子在水溶液中通過得到或失去互相轉換同時存在,在pH值達到等電點時溶液處於平衡。
等電點不是中性點,不同胺基酸由於結構不同,等電點也不同。
酸性胺基酸水溶液的等電點必然小於7,所以必須加入較多的酸才能使正負離子量相等。反之,
鹼性胺基酸水溶液中正離子較多,則必須加入鹼,才能使負離子量增加。所以鹼性胺基酸的等電點必然大於7。
各種胺基酸在其等電點時,溶解度最小,因而用調節等電點的方法,可以分離胺基酸的混合物。
胺基酸形成內鹽
這種偶極離子是分子內的氨基與羧基
成鹽的結果,故又叫
內鹽。
核酸的等電點比較低。如DNA的等電點為4~4.5,RNA的等電點為2~2.5。
等 電 點
在胺基酸溶液中存在如下平衡,在一定的pH值溶液中,正離子和負離子數量相等且濃度都很低,而偶極濃度最高,此時電解以偶極離子形式存在,胺基酸不移動。這時溶液的pH值便是該胺基酸的等電點。
簡單公式
等電點:某一胺基酸處於淨電荷為零的
兼性離子狀態時的介質pH,用pl表示。
即:pI=(pK1+pK2)/2 不過更加精確的計算需要對酸和鹼方面有更深入的知識。
中性胺基酸的羧基解離程度大於氨基,故其pI
偏酸,
pI值略小於7.0;
酸性胺基酸的羧基解離程度更大,pI明顯小於7.0;
鹼性胺基酸的氨基解離程度明顯大於羧基等,故其pI大於7.0;在一定的pH條件下,氨基與羧基的解離程度相等,
靜電荷為零,此時溶液的pH即為其等電點。
套用
蛋白質的沉澱
同種蛋白質在
水溶液中帶有同種電荷,互相排斥,且蛋白質
表面能形成
水化膜,這就使得蛋白質溶液(實際上是
膠體)十分穩定。要想破壞其穩定性讓其沉澱則需要從這兩方面入手,也就是除去水化膜和
表面電荷。
比如,可以先將蛋白質的pH調整至等電點,這時的蛋白質分子呈等電狀態,雖不很穩定,但還有水膜的保護作用,一般不致沉澱,如果這時加入脫水劑除去蛋白質分子的水膜,則蛋白質分子互相凝聚、沉澱析出。先脫水,後調節pH到等電點,也同樣可使蛋白質沉澱。
蛋白質的電泳
當蛋白質不處於等電點狀態時其總是帶有一定電荷的,可以利用此特性使其
電泳。還可以通過調節電泳液的pH來控制蛋白質的電泳方向和速度。
陶瓷材料
在材料科學裡在許多水處理過程中使用金屬氧化物的等電點。這些物質在水裡一般認為其表面覆蓋了一層表面氫氧基。pH值高於等電點時其表面主要覆蓋的是M-O,在pH值低於等電點時其表面主要覆蓋的是M-OH。根據材料因素如純度、物相以及物理因素如溫度不同這些值可能出入很大。等電點的精確測量需要非常仔細的操作和現代化的技術。
常見pI
蛋白質 等電點(參考值)
蛋白質 等電點
鯡精蛋白[clupeine] 12.1
鱘精蛋白[sturline] 11.71
珠蛋白(人)[globin(human)] 7.5
卵白蛋白[ovalbuin] 4.71; 4.59
伴清蛋白[conal bumin] 6.8;7.1
血清白蛋白[serum albumin] 4.7-4.9
β-乳球蛋白[β-lactoglobulin] 5.1-5.3
γ1—球蛋白(人)[γ1-globulin(human)] 5.8;6.6
γ2—球蛋白(人)[γ2-globulin(human)] 7.3;8.2
鐵傳遞蛋白[siderophilin] 5.9
血纖蛋白原[fibrinogen] 5.5-5.8
α-眼
晶體蛋白[α-crystallin] 4.8
β-眼晶體蛋白[β-crystallin] 6
花生球蛋白[arachin] 5.1
伴花生球蛋白[conarrachin] 3.9
角蛋白類[keratins] 3.7-5.0
還原角蛋白[keratein] 4.6-4.7
膠原蛋白[collagen] 6.5-6.8
魚膠[ichthyocol] 4.8-5.2
α-酪蛋白[α-casein] 4.0-4.1
β-酪蛋白[β-casein] 4.5
γ-酪蛋白[γ-casein] 5.8-6.0
α-卵清粘蛋白[α-ovomucoid] 3.83-4.41
α1-粘蛋白[α1-mucoprotein] 1.8-2.7
卵黃類粘蛋白[vitellomucoid] 5.5
尿促丄性腺激素[urinary gonadotropin] 3.2-3.3
血紅蛋白(人)[hemoglobin(human)] 7.07
血紅蛋白(雞)[hemoglobin(hen)] 7.23
血紅蛋白(馬)[hemoglobin(horse)] 6.92
血藍蛋白[hemerythrin] 4.6-6.4
血綠蛋白[chlorocruorin] 4.3-4.5
無脊椎血紅蛋白[erythrocruorins] 4.6-6.2細胞色素C[cytochrome C] 9.8-10.1
視紫質[rhodopsin] 4.47-4.57
α1-
脂蛋白[α1-lipoprotein] 5.5
β1-脂蛋白[β1-lipoprotein] 5.4
β-卵黃脂磷蛋白[β-lipovitellin] 5.9
蕪菁黃花病毒[turnip yellow vvirus] 3.75
牛痘病毒[vaccinia virus] 5.3
生長激素[somatotropin] 6.85
胰島素[insulin] 5.35
胃蛋白酶[pepsin] 1.0左右
牛血清白蛋白[bovine serum albumin] 4.9
核糖核酸酶(牛胰)[ribonuclease或Rnase(bovine pancreas)] 7.8
甲狀腺球蛋白[thyroglobulin] 4.58
胸腺核組蛋白[thymonucleohistone] 4左右