等電點

等電點

等電點(pI),溶液在某一PH時的解離程度,反映溶液的性質,使分子處於兼性分子狀態,在電場中不遷移(分子的淨電荷為零)的pH值。胺基酸在水溶液中,所帶電荷隨溶液的pH不同而改變。胺基酸在酸性溶液中以帶正電荷的陽離子形式存在,在電場中向陰極移動;在鹼性溶液中以帶負電荷的陰離子形式存在,在電場中向陽極移動.如果把溶液調節到某一個pH,使胺基酸在電場中既不移向陽極,也不移向陰極,而是成兩性離子狀態存在,這時溶液的pH叫做該胺基酸的等電點。

基本信息

簡介

等電點(pI,isoelectricpoint)
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

等電點等電點
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,胺基酸二偶極離子即可以與一個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
胺基酸的晶體是以偶極離子的形式存在。
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。

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
使用該分子的酸度係數可以計算一個只帶一個胺基和一個羧基的胺基酸的等電點。
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

等電點蛋白質的等電點測定和沉澱反應
同種蛋白質在水溶液中帶有同種電核,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

蛋白質的等電點是6.0蛋白質的等電點是6.0
蛋白質等電點(參考值)
鮭精蛋白[salmine]12.1
精蛋白[clupeine]12.1
鱘精蛋白[sturline]11.71
胸腺組蛋白[thymohistone]10.8
珠蛋白(人)[globin(human)]7.5
卵白蛋白[ovalbuin]4.71;4.59
清蛋白[conalbumin]6.8,7.1
血清白蛋白[serumalbumin]4.7-4.9
肌清蛋白[myoalbumin]3.5
肌漿蛋白[myogenA]6.3
β-乳球蛋白[β-lactoglobulin]5.1-5.3
卵黃蛋白[livetin]4.8-5.0
γ1—球蛋白(人)[γ1-globulin(human)]5.8,6.6,7.3,8.2
γ2—球蛋白(人)[γ2-globulin(human)]5.2-5.5
肌球蛋白A[myosinA]5.1
原肌球蛋白[myosinA]5.9
鐵傳遞蛋白[siderophilin]3.4-3.5
胎球蛋白[fetuin]5.5-5.8
血纖蛋白原[fibrinogen]4.8
α-眼晶體蛋白[α-crystallin]6.0
β-眼晶體蛋白[β-crystallin]5.1
花生球蛋白[arachin]3.9
伴花生球蛋白[conarrachin]3.7-5.0
角蛋白類[keratins]4.6-4.7
還原角蛋白[keratein]6.5-6.8
膠原蛋白[collagen]4.8-5.2
魚膠[ichthyocol]4.7-5.0
白明膠[gelatin]4.0-4.1
α-酷蛋白[α-casein]4.5
β-酷蛋白[β-casein]5.8-6.0
γ-酷蛋白[γ-casein]3.83-4.41
α-卵清粘蛋白[α-ovomucoid]1.8-2.7
α1-粘蛋白[α1-mucoprotein]5.5
卵黃類粘蛋白[vitellomucoid]3.2-3.3
尿促性腺激素[urinarygonadotropin]11.0-11.2
溶菌酶[lysozyme]6.99
肌紅蛋白[myoglobin]7.07
血紅蛋白(人)[hemoglobin(human)]7.23
血紅蛋白(雞)[hemoglobin(hen)]6.92
血紅蛋白(馬)[hemoglobin(horse)]4.6-6.4
血藍蛋白[hemerythrin]5.6
蚯蚓血紅蛋白[chlorocruorin]4.3-4.5
血綠蛋白[chlorocruorin]4.6-6.2
無脊椎血紅蛋白[erythrocruorins]9.8-10.1
細胞色素C[cytochromeC]4.47-4.57
視紫質[rhodopsin]5.2
促凝血酶原激酶[thromboplastin]5.5
α1-脂蛋白[α1-lipoprotein]5.4
β1-脂蛋白[β1-lipoprotein]5.9
β-卵黃脂磷蛋白[β-lipovitellin]3.75
蕪菁黃花病毒[turnipyellowvvirus]5.3
牛痘病毒[vacciniavirus]6.85
生長激素[somatotropin]5.73
催乳激素[prolactin]5.35
胰島素[insulin]5.4
胃蛋白酶[pepsin]1.0-2.5
糜蛋白酶(胰凝乳蛋白酶[chymotrypsin]4.9
牛血清白蛋白[bovineserumalbumin]7.8
核糖核酸酶(牛胰)[ribonuclease或Rnase(bovinepancreas)]4.58
甲狀腺球蛋白[thyroglobulin]4

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