Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 38
Текст из файла (страница 38)
2-17). В случае глнцнна значение рН в средней точке 2,34, откуда следует, что рКр — СООН- группы глицина равно 2,34 (рК! на рис. 3-10). Мы обсуждали в гл. 2, что рН и рК, представляют собой удобныс обозначения соответственно для концентрации протонов и константы равновесия реакции ионизации. Параметр рКр отражает способность группы отдавать свой протон; если эта способность снижается в 10 раз. то значение данного параметра возрастает на одну единицу При продолжении титровання мы достигаем следующей важной точки при рН 5,97. В этой точке перегиба кривой заканчивается удаление первого протона и начинается удаление второго. При таком значении рН глипин в основном существует в форме биполярного иона ' Нз[Ч вЂ” СНз — СОО (цвиттер-иопа).
Позднее мы кратко обсудим эту точку перегиба (р/ на рис. 3-! О). Вторая стадия тнтрования соответствует удалению протона с — [ЧН,' группы глицина. Средняя точка этой стадии титрования приходится на рН 9,60, следовательно, рК.„дашюй группы глиципа (рКз на рис. 3-10) составляет 9,60. Титрованяе практически заканчивается при рН 12; на этом этапе преобладающей формой глицина является НзХ вЂ” СНз — СОО .
Из кривой титрования глипина мы можем извлечь ряд ценных сведений. Прежде всего, опадает нам численные значения рК„обеих ионпзирусмых групп: 2,34 для группы — СООП и 9,60 для группы — [ЧНз'. Заметьте, что карбоксильная группа глицина в 100 с лишним раз более кислая (легче ионизируется), чем карбоксильпая [руопа уксусной кислоты, которая, как было показано в гл.
2, имеет рК, 4,76 (зто среднее значение рК, карбоксильной группы, сосдиненной с алифатической цепью, не имеющей других заместителей). Такое значительное отличие рКр глипина объясняется отталкиванием между ухо[[ящиз! протоном и расположенной поблизости положительно заряженной аминогрунпой у а-атома углерода (рис. 3-11). Противоположные заряды на образующемся пвиттер-ионе стабилизируют молекулу, что сдвигает равновесие реакции далыпе вправо.
Аналогично, значение рК, аминогрупны глицина ниже соответствующих средних значений рКр других аминогрупп. Этот эффект частично связан с наличием в карбоксильной [рупие молскулы электроотрицательных атомов кислорода, оттягивающих на себя электроны, что повышает стремление аминогруппы отдать протон. В результате а-аминогруппа в аминокислоте имеет более низкое значение рКр по сравнению с рК, азифатических аминов, например рКр мстнламина (рис. 3-11).
Короче говоря, рК, любой функциональной группы сильно зависит от химического 3.1 Аминокислоты [! 251 РКа 10 12 Кзрбоксильнзя и змнногруппз з злифатичесхой цепи, не имеющей других заместителей СНз — СООН СНз — СОО 2 н Уксусная кислота. Нормальное значение РК, лля кзрбохсильпой группы -4,8. н Л СНз — 1ЧНз ,—— — СНз — 1ЧНз н.
Метиламиц. Нормальное значение РК„ лля зминогруппы -10,6. Кзрбокеильная и зминогруппа з глицине ННз н! Н вЂ” С вЂ” СООН н* 1ЧНз Н вЂ” С вЂ” СОО В1Нз ! Н вЂ” С вЂ” СОО Н Н н а -Аминокислота (глиции). ркз = 2,34. Значение РК кзрбохсихьной группы снижается э результате действия двух фактором отталкивания между зминогрушюй и уходящим протоном м наличия э цзиттер-ионе противоположно заряженных групп, стабилизирующих молекулу.
н- Н а -Аминокислота (глиции). РКз = 9,60. Значение РКз змнногруццы снижается з результзтедейстзия электраотрицзтельных атомов кислорода з кзрбохсильной группе, оттягивающих электроны и абае~чающих уход протона. Рис. 3-11. Влияние химического строения молекулы на значение рК,. Значение рК, ионизируемых групп в глицине ниже соответствующих значений амине- и карбоксильных групп, связанных с алифзтической цепью, не имеющей других заместителей. Изменение численных значений рК, объясняется внутримолекулярными взаимодействиями. Похожий эффект достнгаетсх при близости определенных групп соседних молекул. как эю происходит в активном центре фермента. строения молекулы. Данный принцип часто реализуется в активных центрах ферментов, тле измененные значения рКз допорных нли акцепторных групп определенных аминокнслотных остатков позволяк1т осуществить специфические реакции.
Еще один важный факт, который можно извлечь из кривой тнтровання глицнна, состоит в том, что зта аминокислота оказывает буферное действие в лвух разных областях рН. Олна нз пих ограничивается сравнительно плоским участком кривой по обе стороны от значения первого рКз глнцнна (т. е.
глнцнн может использоваться в качестве буфера в области рН 2,34 + 1). Вторая буферная зона расположена в области рН 9,6. Заметьте, что глнцнн не может служить буфером прн рН около 7,4, характерном для межклеточной жидкости и крови. Используя уравнение Хендерсона — Хассельбаха (с. 98), можно рассчитать„в каком соотношении нужно взять протонодонорные н протоноакцепторные формы глнцина, чтобы приготовить буфер с опрелеленным значением рН. По кривой титрования можно предсказать злектрический заряд аминокислоты Кривые тнтровання, кроме прочего, содержат информацию о соотношении между суммарным электрическим зарядом молекулы ц значением рН раствора.
В точке перегиба на кривой тнтрования (при р11 5,97) глнпин в основном присутствует в виде биполярного иона, полностью нонизоваппого, но с суммарным электрическим зарядом„равным нулю (рнс. 3-10). Значение рН, прн котором общий заряд молекулы равен нулю, называется изоэлектрической точкой н обозначается р1.
В случае глнцнна, не имеющего других ноннзнруемых групп, значение изозлектрнческой точки рассчитывается как срелнее арифметическое нз двух значений рК,: р1= — (рК, + рКз) = — (2,34+ 9,60) = 5,97 1 1 Как видно нз рнс. 3-10, прн любом значении рН выше значения р1 молекула глнцнна имеет сум- сов к„к — сн сн н с к '.сн с — к н -1 озон СОО к„к-ск в,к — сн ск, сн.
ртс ~ ркк св. — ' сн,— ссюв ооон с со -сн сн„ сн,— рк2 сос сов ссс н.к — сн к, он* н ~ *н с — к й я стк1 сн к,к-сн сн к "к с к с. -й н н +2 к,к — сн сн, св„ сао ск, „ 0 Суммарный заряд: +1 О -1 -2 +1 10 1О РНО ры КО ",и ЗЯ Число эквивалентов ОН б 1,0 2,0 З,О Число эквивалентов ОН Рис. 3-12. Кривые титроввиия а) глутвииновой кислоты и 6) гистидиив.
Значения рК, К-групп обозначены как РК„. 11261 Часть 1. 3. Аминокислоты, пептиды и белки марпый отрицательный заряд и в электрическом поле движется в сторону положительного электрода (анода). При лк)бом значении рН ниже р1 молекула глицина заряжена положительно и движется в сторону отрицательного злсктрода (катода). Чем далыпе значение рН раствора глицина от его изозлектрической точки, тем болыпе суммарный заряд молекул глицина. Например, при рН 1,0 почти весь глицин существует в форме 'НзХ вЂ” СНт — СООН с суммарным зарядом 1,0. При РН 2,34, когда мы имеем дело со смесью равных количеств 'НзХ вЂ” СН1 — СООН и 'Нз)Ч вЂ” С̈́— СОО, средний нли суммарный положительный заряд молекул равен 0,5.
Аналогичным образом можно прслсказать знак и величину варила любой аминокислоты при любом значении рН. Аминокислоты различаются по своим кислотно-основным свойствам Благодаря сходству многих аминокислот можно сделать некоторые обобщения н упрощения, касающиеся их кислотно-основных свойств. Все аминокислоты, содержап1ие одну п-аминогруппу, одну а-карбоксильную группу и неионизируемую К-группу, имеют кривые титрования, сход- пые с кривой титрования глицина (рис.
3-10). У этих аминокислот близкие, хотя и не одинаковые, значения рК.„: для — СООН группы — в диапазоне от 1,8 по 2,4, а для — ХНз группы — от 8,8 до 11,0 (табл. 3-1). Различия в значениях рК.„опрелеляются влиянием К-групп. У аьиинокнслот с ионизнруемой К-группой более сложные кривые титровапия, имеющие три стадии, соответствующие трем возможным состояниям ионизации. '! акис аминокислоты характеризуются тремя значениями рК„. Стадия, соотвстствуюп1ая тнтровапню К-группы, в какой-то стспсни сливается с двумя другими. На рис. 3-12 приводятся кривые тнтровапия двух аминокислот дашино типа— глутаминовой кислоты н гистиднна. Изозлектрпческие точки таких аминокислот определяются типол1 их К-группы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
