• 等電點

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    簡介

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    等電點(pI、pH(I)、IEP)是分子不攜帶凈電荷或在統計平均值中呈電中性時的 pH 值。 表示等電點的標準命名法是 pH(I)。 但是,也使用 pI。 為簡潔起見,本文使用 pI。 分子上的凈電荷受其周圍環境的 pH 值影響,并且由于質子 (H+) 的增加或損失,可能會變得更帶正電或帶負電。

    表面自然充電形成雙層。 在通常情況下,當決定表面電荷的離子為 H+/HO- 時,凈表面電荷會受到浸沒固體液體 pH 值的影響。

    pI 值可以影響分子在給定 pH 值下的溶解度。 此類分子在與其 pI 相對應的 pH 值下在水或鹽溶液中的溶解度最低,并且通常會從溶液中沉淀出來。 生物兩性分子如蛋白質同時含有酸性和堿性官能團。 構成蛋白質的氨基酸本質上可能是正的、負的、中性的或極性的,它們共同賦予蛋白質整體電荷。 在低于其 pI 的 pH 值下,蛋白質帶有凈正電荷; 高于它們的 pI,它們帶有凈負電荷。 因此,可以使用制備凝膠電泳(使用恒定 pH 值分離蛋白質)或等電聚焦(使用 pH 梯度分離蛋白質)通過聚丙烯酰胺凝膠中的凈電荷分離蛋白質。 等電聚焦也是二維凝膠聚丙烯酰胺凝膠電泳的xxx步。

    生物分子中,蛋白質可以通過離子交換色譜法分離。 生物蛋白質由兩性離子氨基酸化合物組成; 這些蛋白質的凈電荷可以為正或負,具體取決于環境的 pH 值。 目標蛋白質的特定 pI 可用于模擬周圍的過程,然后可以從混合物的其余部分中純化化合物。 各種 pH 值的緩沖液可用于此純化過程以改變環境的 pH 值。 當含有目標蛋白的混合物被加載到離子交換器中時,固定基質可以帶正電(對于流動陰離子)或帶負電(對于流動陽離子)。 在低 pH 值下,混合物中大多數蛋白質的凈電荷為正 - 在陽離子交換劑中,這些帶正電荷的蛋白質與帶負電荷的基質結合。 在高 pH 值下,大多數蛋白質的凈電荷為負,它們與陰離子交換劑中帶正電的基質結合。 當環境的 pH 值等于蛋白質的 pI 時,凈電荷為零,蛋白質不與任何交換劑結合,因此可以洗脫出來。

    計算 pI 值

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    對于只有一個胺基和一個羧基的氨基酸,可以從該分子的 pKas 的平均值計算 pI。

    p I = p K a 1 + p K a 2 2 {\displaystyle \mathrm {pI} ={\frac {\mathrm {p} K_{\mathrm {a1} }+\mathrm {p } K_{\mathrm {a2} }}{2}}}

    電泳凝膠的 pH 值由用于該凝膠的緩沖液決定。 如果緩沖液的 pH 高于正在運行的蛋白質的 pI,蛋白質將遷移到正極(負電荷被吸引到正極)。 如果緩沖液的 pH 值低于正在運行的蛋白質的 pI,蛋白質將遷移到凝膠的負極(正電荷被吸引到負極)。 如果蛋白質在緩沖液 pH 值等于 pI 的情況下運行,它根本不會遷移。 對于單個氨基酸也是如此。

    例子

    在兩個示例(右側)中,等電點由綠色垂直線顯示。 在甘氨酸中,pK 值相隔近 7 個單位。 因此在氣相中,中性物質甘氨酸 (GlyH) 的濃度實際上是甘氨酸分析濃度的 xxx。 甘氨酸在等電點可能以兩性離子形式存在,但溶液中異構化反應的平衡常數。

    H 2 NCH 2 CO 2 H ? ? ? H 3 N + CH 2 CO 2 ? {\displaystyle {\ce {H2NCH2CO2H <=>> H3N+CH2CO2-}}}

    等電點

    另一個例子,腺苷一磷酸被證明是為了說明原則上可能涉及第三種物質的事實。 事實上,在這種情況下,(AMP)H2+3 的濃度在等電點可以忽略不計。如果 pI 大于 pH,分子將帶正電荷。

    肽和蛋白質的等電點

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    已經開發了許多用于估計肽和蛋白質等電點的算法。 他們中的大多數使用具有不同 pK 值的 Henderson–Hasselbalch 方程。 例如,在 Bjellqvist 及其同事提出的模型中,通過將同一樣品聚焦在重疊的 pH 梯度中,可以確定密切相關的固定化物之間的 pK 值。 方法學的一些改進(尤其是修飾氨基酸的 pK 值的確定)。

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    1. 簡介
    2. 計算 pI 值
    3. 例子
    4. 肽和蛋白質的等電點

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