שְׁאֵלָה:
קביעת מטען נטו של חומצת אמינו ב- pH נתון
Jo.P
2017-02-23 10:38:18 UTC

I am trying to calculate the net charge on an amino acid, but I seem to be doing it wrong. The question I am trying to answer is "In a pH 7.0 buffer, what will be the charge of Methionine?" We are referred to a table that gives us the following information:

pKa1 (COOH) = 2.28

pKa2 (NH3+) = 9.21

pI = 5.74

From what I understand, if pH > pI, (which it is here), the amino acid should have a negative charge because even though the pH is high enough to deprotonate all the carboxyl ends and not enough to deprotonate all the amino ends, since it is higher than the pI some of the amino ends have been deprotonated (in addition to all the carboxyl ends).

Yet my answer book says that the net charge would be zero! Are 5.74 and 7.0 "close enough" that we can consider net charge to be zero still? If so, what is the standard permissible 'fuzzy' range? If not, then what is going on here?

אני חושב שאתה מהרהר בזה. אין טווח מטושטש. מכיוון ש- 7 הוא בין 2.28 ל- 9.21, הוא אינו טעון. יכול להיות שיש [חיוב חלקי] (https://en.wikipedia.org/wiki/Partial_charge).
אחד תשובה:
2017-02-23 13:40:40 UTC

אתה צודק בנימוקיך: בכל pH של כל קבוצה ניתנת לתיאור, ישנה התפלגות בין המינים המפורטים לדימויים. אנחנו יכולים לחשב את ההתפלגות הזו ולכן המטען הממוצע של המין בעזרת משוואת הנדרסון-האסלבלך:

\$\$ \ mathrm {pH = pKa + log \ left (\ frac { [B]} {[A]} \ right)} \$\$

או, סודר מחדש:

\$\$ \ mathrm {\ frac {[B]} {[A]} = 10 ^ {pH - pKa}} \$\$

כאשר A הוא החומצה המצומדת ו- B הוא הבסיס המצומד. עבור קרבוקסילים ואמינים ראשוניים, ניתן לכתוב זאת גם \$ \ ce {\ frac {[COO -]} {[COOH]}} \$ ו- \$ \ ce {\ frac {[NH2]} {[NH3 +]}} \$ , בהתאמה. כדוגמה פשוטה, אם ה- pH היה 2.28, היחס בין הצורה הפרוטונית והדיפוטונית של קבוצת הקרבוקסיל (pKa = 2.28) יהיה \$ \ ce {\ frac {COO -} {COOH} = 10 ^ 0 = 1} \$. משמעות הדבר היא \$ \ ce {[COO-] = [COOH]} \$ והמטען הממוצע של הקרבוקסיל הוא כך -0.5.

כעת, במקרים בהם \$ \ mathrm {pH \ neq pKa} \$ , עלינו לקבוע את שבר השומה, \$ \ chi \$, עבור כל מין טעון. בהתחשב בכך ש \$ \ mathrm {\ frac {[B]} {[A]} = \ frac {\ chi_B} {\ chi_A}} \$ ו- \$ \ ce {\ chi_A + \ chi_B = 1} \$, נוכל להפיק מהם משוואות:

\$\$ \ mathrm {\ chi_ {COO ^ -} = \ frac {1} {1 + 10 ^ {pKa - pH}}} \$\$\$\$ \ mathrm {\ chi_ {NH_3 ^ +} = \ frac {1} {1 + 10 ^ {pH - pKa}}} \$\$

חיבור המספרים, אנו מקבלים:

\$\$ \ mathrm { \ chi_ {COO ^ -} \ כ 0.999981} \$\$

\$\$ \ mathrm {\ chi_ {NH_3 ^ +} \ כ 0.993872} \$\$

כדי לציין זאת בדרך אחרת , ~ 99.9981% מקבוצות הקרבוקסיל נמצאות במצב מונע (שלילי) ו- ~ 99.3872% מקבוצות האמינו נמצאות במצב פרוטוני (חיובי). המטען הממוצע של מתיונין ב- pH 7 הוא פשוט סכום שברי השומה הללו, המהווה את המטען של כל מין, ושווה בערך ל- -0.006109. אני מניח שספר הלימוד שלך מעוגל.

אתה יכול לשרטט פונקציות אלה כדי לראות כיצד המטען משתנה עם pH:

התשובה שלך מאוד מפורטת ומעניינת. עם זאת, אני חושב שזה מעלה שאלה נוספת: אם המטען של חומצת האמינו הוא סביב 0 לטווח רחב של pH (בערך בין 4 ל- 8 כאן), מדוע לטרוח להגדיר pH?
@Flo ה- pI יגיד לך היכן מתרחש המעבר ממטען חיובי נטו. בהתאם ליישום שלך, מידע זה עשוי להיות שימושי או לא. אני עובד עם חלבונים, ו- pI של חומצת אמינו אחת מעולם לא היה מידע מכריע עבורי. עם זאת, לדעת את pI (בדרך כלל מוערך) של חלבון שלם חשוב ליישומים כגון ג'ל אלקטרופורזה וכרומטוגרפיה. מכיוון שחלבונים מכילים שרשראות צד ניתנות לריבוב, המטען שלהם יכול להשתנות בצורה משמעותית יותר סביב ה- pI.
תודה על התשובה הנהדרת הזו! האם ישנם כללים מנחים לפיהם ניתן לקבוע / להעריך מתי ניתן לעגל אותו, או שאצטרך להשתמש במשוואות אלה בכדי לראות עד כמה הערכים קרובים זה לזה.
@Jo.P במקרה שלך, הכללים יוכתבו על ידי המדריך ועליך לבקש מהם הבהרה. כלל אצבע ששמעתי הוא שכאשר ה- pH רחוק מ- 2 יחידות מה- pKa, אתה יכול להתייחס למין כאל פרוטון או כפרוטון. ב- | pH-pkA | = 2, היחס בין חומצה לבסיס יהיה 100: 1 (או להיפך).
אוי הזוועות של בסיסי שיף ו- pH ... +1
IMO הכללת תרשים כמו זה שסיפקת הופכת תשובה טובה לתגובה נהדרת. +1 ויותר אם היו לי אותם.
-1
AilirkkmlmCMT!

שאלה ותשובה זו תורגמה אוטומטית מהשפה האנגלית.התוכן המקורי זמין ב- stackexchange, ואנו מודים לו על רישיון cc by-sa 3.0 עליו הוא מופץ.