Voor de meeste aminozuren is de $ \ mathrm {pI} $ gewoon het rekenkundig gemiddelde van de amino- en carboxyl- $ \ mathrm pK_ \ mathrm a $ s. Voor tyrosine en cysteïne, die meer dan één $ \ mathrm pK_ \ mathrm een $ -waarde hebben, is deze vuistregel echter niet van toepassing.
Ik zie dat het voor tyrosine “de $ \ mathrm pK_ \ mathrm a $ s van de carboxyl- en aminogroepen is die gemiddeld zijn, maar voor cysteïne is het” s die van de carboxylgroep en de zijketen.
Ik heb “geen verklaring kunnen vinden waarom dit het geval is, of wat de redenering achter de berekeningen is?
Answer
Aangezien $ \ mathrm {pI} $ de $ \ mathrm {pH} $ is waarbij het aminozuur geen totale netto lading heeft, je moet het gemiddelde nemen van de $ \ mathrm pK_ \ mathrm a $ waarden die relevant zijn voor de protonering / deprotonering van het formulier zonder nettokosten . Hier zijn de zuur-base-evenwichten voor tyrosine:
Het formulier zonder nettokosten is in het rood (+1 en -1 annuleren om geen nettokosten te geven). Het zijn de $ \ mathrm pK_ \ mathrm a $ waarden aan weerszijden van deze vorm (in blauw) die er toe doen, vandaar dat de $ \ mathrm {pI} $ van tyrosine $ 5,66 $ is (het gemiddelde van $ 2,20 $ en $ 9,11 $).
Toevallig is $ 2,20 $ de carboxyl $ \ mathrm pK_ \ mathrm a $ en $ 9,11 $ de amino $ \ mathrm pK_ \ mathrm a $. Als de zijketen $ \ mathrm pK_ \ mathrm a $ lager waren dan $ 9,11 $, dan zou je in plaats daarvan het gemiddelde moeten nemen van de carboxylgroep en zijketen $ \ mathrm pK_ \ mathrm a $ “s.
Dezelfde logica is van toepassing op cysteïne ( zoek de $ \ mathrm pK_ \ mathrm a $ waarden op en trek de verschillend geprotoneerde vormen eruit). ontdek dat aangezien de zijketen een lagere $ \ mathrm pK_ \ mathrm a $ heeft dan de aminogroep, je het gemiddelde van de carboxylgroep en de zijketen $ \ mathrm pK_ \ mathrm a $ “s.
Deze procedure kan uiteraard worden uitgebreid tot de aminozuren met zure zijketens (asparaginezuur; glutaminezuur) en die met basische zijketens (lysine; arginine; histidine).