pI aminokyselin

Neionizovaná forma aminokyseliny a zwitterion zwitterion převládá při neutrálním pH Zwitterion = z německého „hybridní iont“ Slabá kyselina Slabá báze

Jednoduchá monoamino monokarboxylová a-aminokyselina je diprotická kyselina (poskytuje proton) když je plně protonizovaná.

pH plasmy = 7.4, pH intracelulární tekutiny = 7.1 R-COOH R-NH3+ Donor protonu (konjugovaná kyselina) R-COOH R-COO- + H+ R-NH3+ R-NH2 + H+ R-COO- R-NH2 Akceptor protonu (konjugovaná báze) Konjugované kyseliny Konjugované báze

Ionizovatelné skupiny aminokyselin a proteinů jsou důležité pro jejich biologické funkce Disociace protonu z kyseliny je charakterizovaná kyselou disociační konstantou (Ka´´) a příslušnou pKa´ [pKa ´= log10 (1/Ka´)]. Každá kyselá skupina AK má svou hodnotu pKa´ – závisí na prostředí, které skupinu obklopuje Př.: je-li v proteinu (-NH3+) blízko negativně nabité skupiny, negativní náboj jí stabilizuje a ta bude mnohem obtížněji disociovat  musíme zvýšit pH pro dosažení disociace protonu  hodnota pKa´ amninoskupiny bude vyšší, než Další vlivy prostředí ovlivňují hodnotu pKa´ polarita prostředí přítomnost/nepřítomnost vody přítomnost/nepřítomnost vodíkové vazby stabilizační/destabilizační vliv přenášený atomy kyselé skupiny, která je součástí molekuly

Aminokyselina má charakteristickou titračná křivku +1 +0.5 -0.5 -1 pKaCOOH + pKaNH3+ pI = 2 2.34 + 9.60 pI = 2 = 5.97 donor protonu akceptor protonu Při pH, kdy pK2 = 9.60 je přítomná ekvimolární koncentrace donoru protonu a akceptoru protonu. + Izoelektrické pH = pI Dipolární iont + Při pH, kdy pK1 = 2.34 je přítomná ekvimolární koncentrace donoru protonu a akceptoru protonu. donor protonu akceptor protonu Plně protonizovaná forma je při nejnižším pH Převzato z učebnice: D.L. Nelson, M.M. Cox Lehninger Principle of Biochemistry. 5th ed

Henderson/Hasselbachova rovnice a pKa Protonizovaná forma (donor protonu, kon- jugovaná kyselina) Neprotonizovaná forma (akceptor protonu, konjugovaná báze) HA H+ + A- Ka [HA] [H+] [A-] = = Ka [H+] . [A-] [HA] - log [H+] -log Ka [A-] [HA] = pH = pKa log [A-] [HA] + [konjugovaná báze] [konjugovaná kyselina]

Co nám říká Henderson-Hasselbachova rovnice? tuto rovnici je možné použít na všechny titrační křivky slabých kyselin a umožňuje nám odvodit některé důležité kvantitativní vztahy: je-li v bodě [HA] = [A-] pak: pH = pKa + log1 pH = pKa + 0 pH = pKa

Titrační křivka (a) glutamátu a (b) histidinu (pKa R skupin je zde značena jako pKR) pK1 + pKR 2 = 2.19 + 4.25 3.22 pI = pKR + pK2 2 = 6.0 + 9.17 7.59 Izoelektrický bod odráží povahu ionizujících skupin. Glutamát má dvě COO- skupiny a histidin dvě NH3+ skupiny. Převzato z učebnice: D.L. Nelson, M.M. Cox Lehninger Principle of Biochemistry. 5th ed

Charakteristické hodnoty pKa´ pro kyselé skupiny společné pro aminokyseliny a proteiny NH2 koncový zbytek v peptidech, lysin R-NH3+ R-NH2 + H+ Amino Amin 7.6 – 10.6 COOH koncový zbytek v peptidech, glutamát, aspartát R-COOH R-COO- + H+ Karboxylová kys. Karboxylát 3.0 – 5.5 Arginin Guanidinium Guanidino 11.5 - 12.5 Cystein R-SH R-S- + H+ Thiol Thiolát 8.0 – 9.0 Histidin Imidazolium Imidazol 6.0 – 7.0 Tyrosin Fenol Fenolát 9.5 – 10.5 Kde se skupina nachází Kyselá forma Bazická forma Přibližný rozsah pKR pro skupinu

Aminokyselina pK1 pK2 pKR Glycin 2.34 9.60 Alanin 9.69 Valin 2.32 9.62 Leucin 2.36 Isoleucin 9.68 Cystein 1.96 10.28 8.18 Fenylalanin 1.83 9.13 Tyrosin 2.20 9.11 10.07 Prolin 1.99 10.96 Lysin 2.18 8.95 10.53 Arginin 2.17 9.04 12.48 Histidin 1.82 9.17 6.00 Aspartát 1.88 3.65 Glutamát 2.19 9.67 4.25