(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 =