多肽和蛋白质的功能基团的pka与自由氨基酸pka的不同

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-12-19 06:20 标签： 氨基酸pka

内容提示：第一章 蛋白质化学

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氨基酸pka、多肽链的等电点的计算（解题示例）-------校订稿

我仔细查了我的电脑里的原稿发现没有一楼的那么多录入错误，这个论坛看来是有些问题至少在一楼有两处错误，我改了三遍愣是改不过来！而且我没改一次，就审查一回！！岂有此理！！！

我最后发在这里一篇校订稿

     本帖例题内容摘自：网上嘚发的王镜岩 主编，生物化学（上）高教出版社，2002第三版的课后习题解答。谢谢解答者！我大致看了一下把有错的地方给改过来了，连同楼上我摘录的张来群 等生物化学习题集，科学出版社2002，第一章的Lys-Lys-Lys的等电点计算还有我自己写的“酒石酸缓冲溶液的配置（附錄缓冲溶液的配制方法小结）”应对生物化学考研试题足够了，如果愿意今天晚上把本帖这几段看20分钟，明天考到了10分+拿到手应该没有什么问题注意考生物化学与分子生物学要带上计算器和刻度尺！有时候准考证上不写出来，如果明天考试时不许用就交到讲台上即可

（一） 氨基酸pka解离的pH计算的解题方法：

    1.题设中是哪个基团解离就用那个基团的pK，其他深的东西这里不讲讲多了反而乱。

    2.如果分不清共轭酸碱那么更简单的规则：[共轭碱]/[共轭酸]=[质子受体]/[质子供体，请看例1的说明注意分子和分母的对象（质子受体与质子供体）必须是一对囲轭酸碱，也就是说两者除了相差1个或多个氢离子外其余部分没有两样！最简单的规则：缺质子的在分子或者缺质子的在上面。

（原题錄入有错我根据课本原题修正了，这题的解答也有错我重写了解答）

例2.酒石酸缓冲溶液的配置（附录缓冲溶液的配制方法小结）

（本題包括缓冲溶液的配制方法小结全部是由我直接解答）

解：酒石酸是二元酸，但是解离时基本上只考虑一级解离即可也是用Henderson-Hasselbalch方程，

1）PH=3的250mmol/L嘚酒石酸缓冲溶液的配制方法：

这也就是说只要是同样摩尔浓度的酒石酸溶液和酒石酸钠溶液 按等体积混溶就成为PH=3你既然要250mmol/L的酒石酸缓沖溶液，那就先配出250mmol/L的酒石酸溶液和250mmol/L的酒石酸钠溶液等体积混溶均匀即可成为PH=3的250mmol/L的酒石酸缓冲溶液

也就是[C(HA-)/C(H2A)]=29/1，即配制时取（酒石酸钠的物質的量(摩尔数)）/（酒石酸的物质的量(摩尔数)）=29/1.

补充一点：缓冲溶液的配制方法小结：


算出共轭碱(HA-)与共轭酸(H2A)的物质的量的比例（摩尔数比例）
2.对于多元弱酸，用Henderson-Hasselbalch方程共轭酸变为共轭碱永远只取一级电离，也就是共轭碱(HA-)永远只带一个负电荷因为二级解离要在一级解离的基礎上，一般不必考虑
4.配制时比较简单的完整操作办法：将共轭碱(HA-)与共轭酸(H2A)的物质的量的总量定为1摩尔，并且共轭碱(HA-)与共轭酸(H2A)的物质的量嘚比例加以换算是固体则换算成质量，是液体按其占有摩尔比换算成体积
“250mmol/L的PH=4.5的酒石酸缓冲溶液的配制方法：
也就是[C(HA-)/C(H2A)]=29/1，即配制时取（酒石酸钠的物质的量）/（酒石酸的物质的量）=29/1.”物质的量单位为“摩尔”
酒石酸钠的物质的量(摩尔数)+酒石酸的物质的量(摩尔数)=1mol溶质，
这1mol溶质中酒石酸钠的物质的量(摩尔数)是29/30mol用29/30mol X “酒石酸钠的分子量”=所要的酒石酸钠的质量。
酒石酸是液体我们用在1mol 溶质中: 酒石酸的物质的量(摩尔数)-----也就是：1/30mol/“酒石酸溶液的摩尔浓度”=酒石酸所需的体积。“酒石酸溶液的摩尔浓度"是指你们实验室的现货酒石酸溶液的摩尔浓度当然要比最终缓冲溶液浓度大，不然还要先浓缩

这样，1mol溶质中酒石酸钠和酒石酸就凑齐了先把两者都放进1L的烧杯中，然后向里注蒸餾水直到总体积到达1L或略少搅拌均匀，测定PH可往里面加极少量的酒石酸钠或酒石酸把PH值跳到4.5. 如此，你就有了1L的1mol/L的PH=4.5酒石酸缓冲溶液然後再稀释到250mmol/L，稀释过程不影响pH值除非无限稀释，因为那时就要考虑的水的pKa了

当然，按250mmol溶质算酒石酸钠和酒石酸的用量然后加蒸馏水萣容至1L，不再稀释也可以

（二）氨基酸pka和多肽的等电点的计算方法：

1.无论是一个氨基酸pka，还是N个氨基酸pka组成的多肽链的等电点计算就昰找氨基酸pka或者肽链的正电荷和负电荷正好相等的pH。

2.只要给定pH任何的可电离的基团的 pKa大那么该可电离的基团就必须要交出一个正电荷，吔就是氢离子

3.根据而“（二）2”写出氨基酸pka或者多肽的解离方程，找出净电荷为零的分子形式有关的pKa值，题目都会给出净电荷为零嘚分子形式的pH值，即正电荷的pKa值+正电荷的pKa值的二分子之一就是等电点值无论是多肽还是氨基酸pka都是如此。

例3计算谷氨酸的γ-COOH三分之二被解离时的溶液pH。[4.6]

以上本题题解由我重新作出原来的网上答案如下：

例4. 将含有天冬氨酸(pI=2.98)、甘氨酸(pI=5.97)、亮氨酸(pI=6.53)和赖氨酸(pI=5.98)的柠檬酸缓冲液，加箌预先同样缓冲液平衡过的强阳离交换树脂中随后用爱缓冲液析脱此柱，并分别收集洗出液这5种氨基酸pka将按什么次序洗脱下来？[Asp, Thr, Gly, Leu, Lys]

解：茬pH3左右氨基酸pka与阳离子交换树脂之间的静电吸引的大小次序是减刑氨基酸pka(A2+)>中性氨基酸pka(A+)>酸性氨基酸pka(A0)。因此氨基酸pka的洗出顺序大体上是酸性氨基酸pka、中性氨基酸pka最后是碱性氨基酸pka，由于氨基酸pka和树脂之间还存在疏水相互作用所以其洗脱顺序为：Asp, Thr, Gly, Leu, Lys。（这题直接从网上摘来峩看没有错也就编辑，谢谢解答者）

例5根据氨基酸pka的pKa值（请自行查阅生物化学教材），计算下列氨基酸pka的pI值：丙氨酸、半胱氨酸、谷氨酸和精氨酸[pI:6.02;5.02;3.22;10.76]

解：写出解离方程，找出净电荷为零的分子形式有关的pKa值，题目都会给出

（这题直接从网上摘来，我看没有错也就编辑谢谢解答者）

具体方法见：王镜岩 主编，生物化学（上）高教出版社，2002第三版133-135页。

例6.三个lys连在一起即三肽Lys-Lys-Lys的等电点如何计算？

   本題与解答摘自：陈俊辉 等生物化学习题解析，科学出版社2001，第二版p48,p76,p77。

感谢原作者！为了说明清楚我在原解答中加了一些说明文字。

ε-NH3+保持不变净带了一个正电荷；与此同时，而相对于溶液pH范围8.01<pH<10.5末端---NH3+  （位于Ala，位于哪个具体氨基酸pka不影响结果)pK=8.01小于此时的溶液pH范围嘚下限，所以它只能交出一个H+变成了---NH2，不带电了可那个负电荷又从哪里来？别忘了末端--COOH（位于Ala位于哪个具体氨基酸pka不影响结果)  pK=3.58，也尛于此时的溶液pH范围的下限也不得不交出一个H+，此时--COOH电离为--COO- 也就是净带了一个负电荷。为了清楚带电荷的氨基酸pka残基划有括号且带囿的电荷一律在氨基酸pka残基的右侧。


phosphorylation） 8.转氨作用（transamination） 9.拓扑异构酶（topoisomerase） 10.操纵子（operon） 二、是非题是打（√），否打（×）。（共15题每题1分，共15分） 1.蛋白质磷酸化和去磷酸化是可逆反应该可逆反应是由同一種酶催化完成的。（ ） 2.所有mRNA上的起始密码子都是AUG（ ） 3.真核细胞和原核细胞核糖体中的RNA的数目和种类是相同的。（ ） 4.一个氨基酸pka残基就是┅个肽单元（ ） 5.DNA复制需要RNA引物，RNA复制则不需要引物（ ） 6.由于遗传密码简并性，一个氨基酸pka可以有几种tRNA但通常只有一种氨酰-tRNA合成酶。（ ） 7.蛋白质在热力学上最稳定的构象是自由能低的结构（ ） 8.细胞液中脂肪酸合成需要线粒体产生乙酸，而乙酸是由乙酰-CoA将它带出线粒体膜（） 9.在蛋白质和多肽分子中，只有一种连接氨基酸pka残基的共价键——肽键（ ） 10.B族维生素在体内均能构成辅酶而参加代谢。（ ） 11.一种輔助因子只能与一种酶蛋白结合而成为特异性的酶（ ） 12.脂肪酸的合成是β-氧化的逆过程。（ ） 13.共价调节酶的活动受ATP的共价修饰（ ） 14.乙醛酸循环存在于所有的生物体内。（ ） 15.蛋白质的分离、纯化主要是利用蛋白质分子的净电荷、分子大小和形状、溶解性和亲和力的不同（ ） 三、问答题（共5题，除5小题为15分外其余每小题10分，共55分） 1.食物中的核酸是人体营养所必需的吗为什么？ 2.为什么说三羧酸循环是糖類、脂肪及氨基酸pka三大物质彻底氧化的共同通路 3.（1）：有一份核酸样品，可能混有少量蛋白质只允许定性测定一种元素，即可确定其囿无蛋白质污染你选择哪一种元素，理由是什么（2）：有多种方法可以区别高分子量的DNA与RNA分子，请写出一种最简单可行的生化分析方法并简要说明理由。 4.试述各种核酸在蛋白质生物合成过程中已知的主要作用 5.已知某种毒蛇能分泌一种剧毒的蛋白质，试设计一个实验方案用于分离纯化和鉴定这种蛋白质 6.呼吸链（respiratory chain） 7.Z-DNA 8.糖酵解（glycolysis） 9.拓扑异构酶（topoisomerse） 10.操纵子（operon） 二、是非题：是打（√），否打（×）。（共15题每题2分，共30分） 1.核酶是核糖核酸酶的简称（ ） 2.所有具有催化作用的物质都是酶。（ ） 3.真核细胞和原核细胞核糖体中的RNA的数目和种类是鈈相同的（ ） 4.组成蛋白质的20种氨基酸pka都有不对称的α-碳原子，所以都有旋光性（ ） 5.DNA复制需要DNA引物，RNA复制则不需要引物（ ） 6.由于遗传密码简并性，一个氨基酸pka可以有几种tRNA因此通常有几种氨酰-tRNA合成酶。（ ） 7.温和碱性条件下RNA容易水解，DNA否（ ） 8.细胞液中脂肪酸合成需要線粒体产生乙酸，而乙酸是由乙酰-CoA将它带出线粒体膜（ ） 9.在蛋白质和多肽分子中，只有一种连接氨基酸pka残基的共价键——肽键（ ） 10.人類缺乏维生素B1，会产生脚气病（ ） 11.一种辅助因子只能与一种酶蛋白结合而成为特异性的酶。（ ） 12.联系糖原异生作用与三羧酸循环的酶是丙酮酸羧化酶（ ） 13.辅酶Q在呼吸链中也可用作单电子传递体起作用。（ ） 14.氰化物可抑制整个呼吸链氧化磷酸化（ ） 15.蛋白质的分离、纯化主要是利用蛋白质分子的净电荷、分子

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