חומצות אמיניות" מצגת "

מרגולין אירנה. ערכה :

איזה סוג חומר היא חומצה אמינית? H2N-CH-COOH

R

סוג החומר

מסה נוסחה כימיתמולרית

‘ טמפהיתוך

CH3CH2COOHמולקולרי

חומצה פרופאנואית

7422-

CH3CH2CH2CH2NH2מולקולרי

בוטיל אמין

7350-

NaHCO2יוני

נתרן מתאנאט

68233

?H2NCH2COOH

גליצין

75 253

סוגי חומצות אמינו הנבדלות 20בטבע יש שלהן.Rבקבוצות ה-

מהן מיוצרות בכבד ואת האחרות מקבלים 11מהמזון

RR

++NHNH33 – – CC – – COOCOO--

HH

קצה קרבוקסילי

קצה אמיני

פחמן אלפא

R:מיון חומצות אמיניות ע”פ )טעונות חיובית בתמיסה מימית (:בסיסיות. חומצות אמיניות 1

Lys Arg His

)טעונות שלילית בתמיסה מימית (:חומציות. חומצות אמיניות 2

Asp Glu Cys Tyr

הידרופיליות )אינן טעונות קוטביות. חומצות אמיניות 3בתמיסה מימית אך יוצרות קשרי מימן עם המים (:

Asn Gln Ser Thr )יוצרות קשרי ואן דר ואלס(: הידרופוביות. חומצות אמיניות 4

Ile Ala Gly Val Leu

Met Cys Pro Phe Tyr Trp ארומטיותארומטיות

SSמכילות מכילות

אימידאימיד

ח' חלשות מאודח' חלשות מאוד

מיון חומצות אמיניות ע”פ הקוטביות של :R

Asn Asp Arg Glu Gln His Lys Ser Thr Tyr* Trp*

)יוצרות קשרי מימן(חומצות אמיניות הידרופיליות. 1

)יוצרות קשרי ואן דר חומצות אמיניות הידרופוביות. 2ואלס(

Ala Ile Gly Val Leu Met Pro Phe Cys Tyr* Trp*

pKpKaa = -log K = -log Kaa

++HH33OOיוני הידרוניום יוני הידרוניום , אז ריכוז, אז ריכוז pKpKaa השווה ל- השווה ל- pHpHכאשר נמדד בתמיסה כאשר נמדד בתמיסה

(aq)(aq) שווה ל- שווה ל- בתמיסה יהיהבתמיסה יהיהKKaa , ,

וגם ריכוז החומצה שלא מסרה פרוטון יהיה שווה לריכוז החומצה וגם ריכוז החומצה שלא מסרה פרוטון יהיה שווה לריכוז החומצה שמסרה פרוטון:שמסרה פרוטון:

RCOO RCOO --(aq)(aq)] = [RCOOH] = [RCOOH(aq(aq)])][[

RCOOHRCOOH(aq)(aq) + H + H22OO(l)(l) H H33OO++(aq)(aq)+ RCOO+ RCOO--

(aq)(aq)

ומוסרת בקלות יותר את ומוסרת בקלות יותר את גדול יותרגדול יותר KKaaחומצה חזקה יותר - בעלת חומצה חזקה יותר - בעלת

הפרוטון למים.הפרוטון למים.

[H[H33OO(aq)(aq)+ + ] [RCOO] [RCOO--

(aq)(aq)]]

[RCOOH[RCOOH(aq)(aq)] ] KKaa ==

קטן יותר, החומצה חזקה יותרקטן יותר, החומצה חזקה יותר pKpKaaככל ש- ככל ש-

pKpKaa = - log K = - log Ka a == - log [H- log [H33OO++(aq)(aq)

] ] ==pHpH

שווי משקל חומצה - בסיס

-pka מציין pH בו מחצית הקבוצות מסרו פרוטונים:

• pka1 מתייחס לקבוצה קרבוקסילית של - .( 3)~חומצת אמינו

•pka2 מתייחס לקבוצה אמינית של חומצת - .( 8)~אמינו

•pka3 מתייחס לקבוצה הצדדית בתוךR של חומצת אמינו.

•pka תלוי בסוג הקבוצה הפונקציונאלית ובאופיהקבוצה הצדדית של חומצת אמינו.

גבוה יותר חומצה חלשה יותר. pkaככל שערכו של •

++HH33OO ריכוז יוני ריכוז יוניחומציחומצי pHpHב- ב- גדול, גדול,

רוב החלקיקים רוב החלקיקים ההפוך,ההפוך,מועדף התהליך מועדף התהליך RCOOHRCOOHבמערכת במצב במערכת במצב

--pH= pKpH= pKaa [[[RCOOH[RCOOH(aq)(aq)] = [RCOO] = [RCOOכאשר כאשר (aq)(aq)

RCOOHRCOOH(aq)(aq) + H + H22OO(l)(l) H H33OO++(aq)(aq)+ RCOO+ RCOO--

(aq)(aq)

++HH33OO ריכוז יוני ריכוז יוניבסיסיבסיסי pHpHב- ב- נמוך, נמוך,

רוב רוב הישיר,הישיר,מועדף התהליך מועדף התהליך - - RCOORCOO החלקיקים במערכת במצבהחלקיקים במערכת במצב

RCOOHRCOOH(aq)(aq) יש בעיקר יש בעיקר pH< pKpH< pKaaכאשר כאשר

--aqaq(( RCOORCOO(( יש בעיקר יש בעיקר pH > pKpH > pKaaכאשר כאשר

גדול, גדול, ++HH33OO ריכוז יוני ריכוז יוניחומציחומצי pHpHב- ב- רוב החלקיקים רוב החלקיקים ההפוך,ההפוך,מועדף התהליך מועדף התהליך

RNHRNH33במערכת במצב במערכת במצב ++

)aq()aq(

pH= pKpH= pKaa [ [RNHRNH2(aq)2(aq)] = [RNH] = [RNH33כאשר כאשר ++ (aq)(aq)]]

RNHRNH33++

(aq)(aq) + H + H22OO(l)(l) H H33OO++(aq)(aq)+ RNH+ RNH2(aq)2(aq)

נמוך, נמוך, ++HH33OO ריכוז יוני ריכוז יוניבסיסיבסיסי pHpHב- ב- רוב רוב הישיר,הישיר,מועדף התהליך מועדף התהליך

)RNHRNH2)aq(2)aqהחלקיקים במערכת במצב החלקיקים במערכת במצב

RNHRNH2(aq)2(aq) יש בעיקר יש בעיקר pH> pKpH> pKaaכאשר כאשר

RNHRNH33 יש בעיקר יש בעיקר pH< pKpH< pKaaכאשר כאשר ++

(aq)(aq)

+NH3-CH2-COO-

+NH3- CH2 -COOH

NH2 - CH2 -COO-

גליצין – תהליכי חומצה בסיסגליצין – תהליכי חומצה בסיס

איך נדע איזו חומצה חזקה יותר?איך נדע איזו חומצה חזקה יותר? OH--(aq)

OH-- (aq)

איזו קבוצה תגיב?איזו קבוצה תגיב?

pKpKaaלפי ערכי ה- לפי ערכי ה-

HH33OO++(aq)(aq)

HH33OO++(aq)(aq)

החומצה החזקה יותרהחומצה החזקה יותר

המטען של חומצות אמיניות:

הקבוצות החומציות והבסיסיות הקשורות או הקבוצה הצדדית עשויות לשאת αלפחמן

pHמטען חשמלי בתמיסה מימית, בהתאם ל- של התמיסה.

המטען הנטו של החומצה האמינית הינו סכום התרומות של הקבוצות השונות.

השתנות המטען של החומצה האמינית pHעם ה-

pIpHנמוך מ- pIשווה ל- pIגבוה מ-

המטעןחיוביאפסשלילי

מטען של חומצות אמינו כתלות -pHב

:pHהשתנות המטען של הקבוצות השונות עם שינוי ב-•

pkapHנמוך מ-pkaשוו ל-pkaגבוה מ-

הקבוצה

-1-0.50-COOH

0+0.5+1-NH3+

pHpHשל גליצין כתלות ב-של גליצין כתלות ב- מטען מטען

RNHRNH33ו- ו- RCOOHRCOOH(aq)(aq) יש בעיקר יש בעיקר pH< pKpH< pKaaכאשר כאשר ++

( aq)( aq)

--RCOORCOO יש בעיקר יש בעיקר pH> pKpH> pKaaכאשר כאשר (aq)(aq) -ו- וRNHRNH22

( aq)( aq)

מטעמטעןנטוןנטו

--מטען מטען אמין אמין

--מטען מטען קרבוקסילקרבוקסיל

pHpH

2.342.34 = =pKpKaa [ [RCOOHRCOOH(aq)(aq)]= [RCOO]= [RCOO--]]9.69.6 = =pKpKaa [ [RNHRNH22] = [RNH] = [RNH33++]]

+NH3-CH2-COO-

+NH3- CH2 -COOH

NH2 - CH2 -COO-

2.342.34 = =pKpKaa9.69.6 = =pKapKa

חישוב המטען נטו של גליצין pka1=2.34 pka2=9.6

R יהיה מספר מרבי של מטענים על חומצת אמינו בעלת pH 5.97ב- ניטרלי.

pHשינוי ה- מטען

ממוצע-COOH

-NH3+מטען

נטו

pH<2.34pH=2.34

2.34>pH<9.6pH=9.6pH>9.6

0 1+ 1+

0.5- 1 + 0.5+

1- 1 +01-0.5+0.5-

1-01-

מטען נטו

pH מטען ממוצע

α NH3+

)9.82(

R COOH

(3.86)

α COOH

)2.1(

1+1+00pH<2.1

0.5+1+00.5-pH=2.1

01+01-2.1>pH<3.86

0.5-1+0.5-1-pH=3.86

1-1+1-1-3.86>pH<9.82

1.5-0.5+1-1-pH=9.82

2-01-1-pH>9.82

חישוב מטען של חומצה אספארטית

יהיה מספר מרבי של המטענים על ח.אספארטית.pH 6.84ב-

חישוב מטען נטו של ליזין Pka1=2.1 Pka2=8.95 Pka3=10.53 +NH3-CH-COOH NH3

+

מטען נטו

R NH3+ α NH3

מטען ממוצע+

α COOH

pH

+2+1+10pH<2.1

+1.5+1+1-0.5pH=2.1

+1+1+1-12.1>pH<8.95

+0.5+1+0.5-1pH=8.95

0+10-18.95>pH<10.53

-0.5+0.50-1pH=10.53

-100-1pH>10.53

יש מספר מרבי של מטענים על הליזין.5.56ב-

pIהנקודה האיזואלקארית - של תמיסה בו pH מוגדרת כ- הנקודה האיזואלקארית•

המטען הנטו של כל הקבוצות בחומצה אמינית שווה לאפס.

“הדרך” זהו אמצע בו המטען pH לבין ה-½½+ בו המטען נטו הוא pHבין ה-

½½-נטו הוא

עבור חומצות אמיניות בעלות קבוצה צדדית קוטבית •או הידרופובית:

pI=1/2 ( pKa1 +pKa2) 6 ל-5ערכו נע בין.עבור חומצות אמיניות בעלות קבוצה צדדית חומצית:•

pI=1/2 ( pKa1 +pKa3) 3.1- 2.95ערכו נע ביןעבור חומצות אמיניות בעלות קבוצה צדדית בסיסית:•

pI=1/2 ( pKa2 +pKa3) 10.75 – 9.75 ערכו נע בין .His 7.75 =pI ל-

ppIIהנקודה האיזואלקטרית הנקודה האיזואלקטרית

מנוצל לזיהוי והפרדת ח' אמינו ע"י pHהתלות של המטען ב- אלקטרופורזה .

וע"י שקיעת החלבון. )על פי קצב נדידה בשדה חשמלי(. 3,10, 5.97 שונים:pH בשלושה Glyבצעו אלקטרופורזה של

השונים, נמק.pHכיצד יראו תוצאות אלקטרופורזה בכל אחד מה-

++ -- ++ -- ++ --

++ -- ++ -- ++ --

pH=10 pH=5.97pH=3

pH>pI pH בתחום ה- pI pH<pI pH

נטו מטען חיובי 0 שלילי

ppII הנקודה האיזואלקטרית הנקודה האיזואלקטרית של גליציןשל גליצין

המסיסות נמוכהpIב-

22pIגליצין == == 5.975.97

2.342.34 + + 9.69.6

אלקטרופורזה.

שיטה להפרדה בין מולקולות נושאות מטען, על נתון.pHידי נדידתן בשדה חשמלי ב-

הפרדה תלויה בסוג המטען ובגודלו:

קובע את כיוון הנדידה: לקתודה או סוג המטעןלאנודה.

קובע את מרחק הנדידה.גודל המטען

חישוב מטען נטו של פפטיד חישוב מטען נטו של פפטיד

pKa של הקבוצה הפעילה )הנושאת מטען( בשרשרת הצדדית שווה ל-pKaא. ה-של אותה קבוצה בחומצה האמינית הבודדת.

3.6 בערך C בקצה COOH של קבוצת -pKaה- ב.

8 בערך Nבקצה NH3 של קבוצת pKa ה-

pHתוך התייחסות ל- קביעת המטען-נטו לכל קבוצה שנושאת מטען.3 של כל קבוצהpKaול-

סכום מטען נטו של כל הקבוצות הנושאות מטען שמרכיבות את הפפטיד. 4

קביעת קבוצות שנושאת מטען.1

קצה אמיני Asp-Phe-Arg-Asn-Glu-Ala ייקצה קרבוקסיל

Rאמיני

Rייקרבוקסיל

R ייקרבוקסיל

מניחים ש: של כל קבוצה pKa רשום -.2

3.9 12.5 4.25

Asp - Phe - Arg - Asn - Glu -Ala 8 3.5

3.9 12.5 4.25

Asp - Phe - Arg - Asn - Glu -Ala 8 3.5

מטען מטען נטונטו

--אמיןאמין

--קרבוקסילקרבוקסיל

RR --אמיןאמין

RR--קרבוקסילקרבוקסיל

--קרבוקסילקרבוקסיל

pH

3.5קטן מ-

3.5

3.9 ל- 3.5בין-

3.9

4.25 ל- 3.9בין-

4.25

8 ל- 4.25בין-

8

12.5 ל- 8בין-

12.5

12.5מעל- של ההקסאפפטיד?pIמהו ה-