昨天在竞赛教学中涉及到一个知识点：氨基酸等电点的计算，这个知识点在生物化学中应该是一个比较容易的知识点，但在有机化学（翻阅了邢其毅的基础有机化学一书)中只是一带而过，没有详细讲解。下面就将氨基酸等电点的计算详细列出如下：

• 两性化合物：氨基酸既含有能释放H⁺ 的基团(如羧基)。也含

　　　　　　 有接受H⁺ 的基团(如氨基)，因此是两性化合物，

　　　亦称两性电解质或兼性离子。

                        NH3+                      NH2
                     |                         |
                   H-C-COO-    　  　　      H-C-COOH
                     |                         |
       　              R                         R 
            Dipolar ion (or zwitterion)       Un-ionized form
            form of an anino acid            of an amino acid

• 氨基酸的等电点(isoelectric point)：氨基酸的等电点在一定

　　　　　pH条件下,某种氨基酸接受或给出质子的程度相等,分子所带

　　　　　的净电荷为零,此时溶液的pH值就称为该氨基酸的等电点(pI)

          NH3+               NH3+              NH2
          |         +OH-     |         +OH-    |
        H-C-COOH  ======== H-C-COO-  ======  H-C-COO- 
          |         +H+      |         +H+     |
          R                  R                 R 
         阳离子              两性离子             阴离子
         pH<pI               pH=pI               pH>pI

　　氨基酸等电点的计算

• 公式：　pH=(pK_n+pK_n+1)/2

　　　　　　　　n:氨基酸（或多肽）完全质子化时带正电荷基团数

　　　　　　 　pK:解离基团的解离常数

• 等电点的计算步骤

• 先将氨基酸/多肽可解离基团的pK值自小到大按顺序排列

• 判断n值

• 判断氨基酸的分类

• 酸性氨基酸和中性氨基酸的完全质子化数n=1

• 碱性氨基酸的完全质子化数n=2

• 举例

　1.半胱氨酸 pK₁(α-COO^-)=1.96， pK₂(R-SH)=8.18，pK₃(α-NH₃⁺)=10.28，该氨基酸pI值为：
　　A.5.07　　B.6.12　　C.6.80　　D.7.68　　E.9.23

　2.赖氨酸 pK₁(α-COO^-)=2.18， pK₁(α-NH₃⁺)=8.95，pK₃(R-NH₃⁺)=10.53，该氨基酸pI值为：
　　A. (pK₁+ pK₂)/2 　 　　B. (pK₂+ pK₃)/2　　C. (pK₁+ pK₃)/2

　　D. (pK₁+ pK₂+ pK₃)/3　　E. (pK₁+ pK₂+ pK₃)/2

　3 .天冬氨酸 pK₁(α-COO^-)=1.96， pK₂(α-COO^-)=3.65，pK₃(α-NH₃⁺)=9.60，该氨基酸pI值为：
　　A.2.92　 　　B.3.65　　　 C.5.74　　　 D.6.62　　　 E.7.51

　　等电点的应用------电泳

• 电泳：带电颗粒在电场中移动的现象称为电泳

• 应用------氨基酸的分离与分析

　　　　　氨基酸不同（pI不同，大小不同），在电场中泳动速度不同，

　　　　　　因此可以通过电泳将氨基酸彼此分开

• 当pH=pI时，氨基酸呈兼性离子，在电场中不移动

• 当pH>pI时，氨基酸带负电荷，在电场中向正极移动

• 当pH<pI时，氨基酸带正电荷，在电场中向负极移动　

• 意义

• 凡是带电颗粒均可通过电泳加以分离

• 电泳技术是生化常用分析技术

参考资料：

氨基酸的等电点与pKa的关系

关于多电离基团氨基酸的pI计算

 也谈多电离基团氨基酸的等电点计算 

氨基酸等电点的计算和应用

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