ГІДРОФІЛЬНІ АМІНОКИСЛОТИ

До гідрофільних відносяться амінокислоти, що містять в бічному ланцюзі карбоксильную або аміногрупу. Обидві ці групи при фізіологічних значеннях pH іонізовані.

Аспарагінова і глутамінова кислоти - кислі амінокислоти, лізин і аргінін - сильно основні, а гістидин - слабо основна амінокислота. Кільцева структура в молекулі гистидина називається імідазольним кільцем.

Аспарагінова і глутамінова амінокислоти в білках представлені також і своїми амидами - аспарагін і глутамін.

До гідрофільних відносяться також гидроксилсодержащий амінокислоти:

Цистеїн, як і серин, містить тіольний групу -SH замість гідроксильної ОН. Його специфічна роль в білках двояка: завдяки цистеїну в активні центри білків можуть бути введені тіольний групи, а два залишку цистеїну в білках можуть з'єднуватися ковалентним зв'язком -SS-.

Пролин примітний тим, що його залишок викликає злам пептидного ланцюга. На відміну від інших амінокислот вільний пролин містить не амино-, а іміногрупи.

ВИЗНАЧЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНОГО ЗАРЯДУ АМІНОКИСЛОТИ ПО КРИВІЙ ТИТРУВАННЯ

Амінокислоти - амфотерні електроліти (амфоліти) мають властивості як кислот, так і основ. На підставі положень фізичної хімії, амінокислоти належать до слабких електролітів і в водних розчинах в залежності від pH середовища несуть на собі різний заряд відповідно до рівняння рівноваги (константи рівноваги К _а , К _А2 і K _aR ):

І, як видно з табл. 3.1, бічні функціональні групи ряду амінокислот також мають кислотно-основними властивостями: р K _aR - це константа кислотності для бічного ланцюга амінокислоти, що має функціональні групи з кислотно-основними властивостями. Наприклад, в бічному ланцюзі глутамінової кислоти є функціональна група -СООН, для якої за певних умов характерно кислотно-основну рівновагу

Електричний заряд на функціональній групі визначається співвідношенням між значеннями р До _а цієї групи і pH розчину, описуваних рівнянням Гендерсона-Гассельбаха (2.4). Кожна здатна до іонізації група амінокислоти може перебувати в одному з двох станів - зарядженому або нейтральному. Анион СОО- володіє основними властивостями (приймає іон Н ⁺ ), а катіон NH ^{3 +} - властивостями кислоти (віддає іон Н ⁺ ).

Значення pH, при якому амінокислота знаходиться в розчині тільки у вигляді цвіттер-іона (сумарно електрично нейтральна), називають ізоелектричної точкою (ВЕТ) амінокислоти. У ВЕТ розчинність амінокислот мінімальна, і в електричному полі постійного струму амінокислоти залишаються нерухомими. В з- електричному стані амінокислоти володіють підвищеною щільністю, високою точкою плавлення (понад 200 ° С). Розчини амінокислот мають більш високу діелектричної постійної, ніж вода, причому максимум значення досягається в ВЕТ. Значення pH в ізоелектричної точці (pi) для моноамінокарбо- нових кислот (кислоти, у яких бічні ланцюги не мають функціональних груп, здатних до іонізації, іншими словами, не містять аміно- і карбоксильних груп) можна визначити наступним чином: р! = (К _а + К _а г) / 2.

Таблиця 3.1

Характеристика амінокислот ¹

Закінчення табл. 3.1

¹ Якщо невідомо, яка амінокислота варто в бічному ланцюзі білка - аспарагін або аспарагінова кислота, ис товують позначення Asx або В. У разі глутаміну або глутамінової кислоти застосовується Glx або Z.

Зони буферного дії у амінокислот дуже малі. Значення рКаі рК _а2 , pi для амінокислот визначають, як правило, методом потенціометричного титрування. На рис. 3.1 представлена типова крива титрування амінокислоти.

Мал. 3.1. Крива титрування амінокислоти

Значення рК _а й рК _а2> рК _а я, pi для кожної амінокислоти індивідуальні. У табл. 3.2 представлені значення цих параметрів для деяких амінокислот.

Значення pK _al , рК _а2 , р K _aR , pi для деяких амінокислот

Таблиця 3.2

З даних, наведених в табл. 3.2, видно, що буферними властивостями при значеннях pH, близьких до pH крові і міжклітинної рідини, володіє практично тільки одна амінокислота - гістидин, так як для неї величина р K _aR = 6,04. Це властивість гистидина в організмі використовується наступним чином: гемоглобін характеризується високим вмістом гістидину, що дуже важливо для створення високої буферної ємності при pH, близькою до 7, для перенесення кисню і вуглекислого газу. Зони буферного дії амінокислот дуже малі.

Амінокислоти при значеннях pH, що відрізняються від значення їх pH в ВЕТ (pi), несуть сумарний електричний заряд, який в залежності від pH може бути як позитивним, так і негативним. При будь-якому значенні pH, що перевищує значення pi, сумарний заряд молекули негативний, і в електричному полі вона рухається в сторону позитивного електрода {анода). Відповідно при pH нижче значення pi молекула амінокислоти несе позитивний заряд і в електричному полі рухається до катода. Чим більше значення pH відрізняються від значення pi, тим більший сумарний заряд несе молекула і тим вище швидкість її руху до електрода. Дані властивості молекул амінокислот широко використовуються для їх розділення і аналізу в сумішах, наприклад, методами електрофорезу і ионнообменной хроматографії.

Для поділу застосовують препаративні методики одержання відносно великих кількостей чистого матеріалу, який може бути в подальшому використаний для різних цілей.

Для аналізу застосовують аналітичні методики, спрямовані на контроль якості, визначення складу суміші компонентів, визначення їх заряду і т. П.