المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الاحياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10456 موضوعاً
النبات
الحيوان
الأحياء المجهرية
علم الأمراض
التقانة الإحيائية
التقنية الحياتية النانوية
علم الأجنة
الأحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
المضادات الحيوية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر

الأفعال التي تنصب مفعولين
23-12-2014
صيغ المبالغة
18-02-2015
اولاد الامام الحسين (عليه السلام)
3-04-2015
الجملة الإنشائية وأقسامها
26-03-2015
معاني صيغ الزيادة
17-02-2015
انواع التمور في العراق
27-5-2016

Amino acid titration  
  
1763   12:54 صباحاً   date: 24-8-2021
Author : Denise R. Ferrier
Book or Source : Lippincott Illustrated Reviews: Biochemistry
Page and Part :

Amino acid titration


The titration curve of an amino acid can be analyzed in the same way as described for acetic acid.
1. Carboxyl group dissociation: Consider alanine, for example, which contains an ionizable α-carboxyl and α-amino group. [Note: Its –CH3 R group is nonionizable.] At a low (acidic) pH, both of these groups are protonated (Fig. 1). As the pH of the solution is raised, the −COOH group of form I can dissociate by donating a H+ to the medium. The release of a H+ results in the formation of the carboxylate group, −COO.
This structure is shown as form II, which is the dipolar form of the molecule (Fig. 1). This form, also called a zwitterion (from the German word for “hybrid”), is the isoelectric form of alanine, that is, it has an overall (net) charge of zero.

Figure 1. Ionic forms of alanine in acidic, neutral, and basic solutions.


2. Application of the Henderson-Hasselbalch equation: The dissociation constant of the carboxyl group of an amino acid is called K1, rather than Ka, because the molecule contains a second titratable group. The Henderson-Hasselbalch equation can be used to analyze the dissociation of the carboxyl group of alanine in the same way as described for acetic acid:

where I is the fully protonated form of alanine and II is the isoelectric form of alanine (Fig. 1). This equation can be rearranged and converted to its logarithmic form to yield:


3. Amino group dissociation: The second titratable group of alanine is the amino (−NH3 +) group shown in Figure 1. Because this is a much weaker acid than the –COOH group, it has a much smaller dissociation constant, K2. [Note: Its pKa is, therefore, larger.] Release of a H+ from the protonated amino group of form II results in the fully deprotonated form of alanine, form III (see Fig. 1).
4. Alanine pKs: The sequential dissociation of H+ from the carboxyl and amino groups of alanine is summarized in Figure 1. Each titratable group has a pKa that is numerically equal to the pH at which exactly one half of the H+ have been removed from that group. The pKa for the most acidic group (−COOH) is pK1, whereas the pKa for the next most acidic group (−NH3 +) is pK2. [Note: The pKa of the α-carboxyl group of amino acids is ~2, whereas that of the α-amino group is ~9.]
5. Alanine titration curve: By applying the Henderson-Hasselbalch equation to each dissociable acidic group, it is possible to calculate the complete titration curve of a weak acid. Figure 2. shows the change in pH that occurs during the addition of base to the fully protonated form of alanine (I) to produce the completely deprotonated form (III). Note the following:

Figure 2. The titration curve of alanine.


a. Buffer pairs: The –COOH/–COO− pair can serve as a buffer in the pH region around pK1, and the –NH3 +/–NH2 pair can buffer in the region around pK2.
b. When pH = pK: When the pH is equal to pK1 (2.3), equal amounts of forms I and II of alanine exist in solution. When the pH is equal to pK2 (9.1), equal amounts of forms II and III are present in solution.
c. Isoelectric point: At neutral pH, alanine exists predominantly as the dipolar form II in which the amino and carboxyl groups are ionized, but the net charge is zero. The isoelectric point (pI) is the pH at which an amino acid is electrically neutral, that is, in which the sum of the positive charges equals the sum of the negative charges. For an amino acid, such as alanine, that has only two dissociable hydrogens (one from the α-carboxyl and one from the α-amino group), the pI is the average of pK1 and pK2 (pI = [2.3 + 9.1]/2 = 5.7) as shown in Figure 2. The pI is, thus, midway between pK1 (2.3) and pK2 (9.1). pI corresponds to the pH at which the form II (with a net charge of zero) predominates and at which there are also equal amounts of forms I (net charge of +1) and III (net charge of −1).

6. Net charge at neutral pH: At physiologic pH, amino acids have a negatively charged group (−COO−) and a positively charged group (−NH3 +), both attached to the α-carbon. [Note: Glutamate, aspartate, histidine, arginine, and lysine have additional potentially charged groups in their side chains.] Substances such as amino acids that can act either as an acid or a base are defined as amphoteric and are referred to as ampholytes (amphoteric electrolytes).

 




علم الأحياء المجهرية هو العلم الذي يختص بدراسة الأحياء الدقيقة من حيث الحجم والتي لا يمكن مشاهدتها بالعين المجرَّدة. اذ يتعامل مع الأشكال المجهرية من حيث طرق تكاثرها، ووظائف أجزائها ومكوناتها المختلفة، دورها في الطبيعة، والعلاقة المفيدة أو الضارة مع الكائنات الحية - ومنها الإنسان بشكل خاص - كما يدرس استعمالات هذه الكائنات في الصناعة والعلم. وتنقسم هذه الكائنات الدقيقة إلى: بكتيريا وفيروسات وفطريات وطفيليات.



يقوم علم الأحياء الجزيئي بدراسة الأحياء على المستوى الجزيئي، لذلك فهو يتداخل مع كلا من علم الأحياء والكيمياء وبشكل خاص مع علم الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة في عدة مناطق وتخصصات. يهتم علم الاحياء الجزيئي بدراسة مختلف العلاقات المتبادلة بين كافة الأنظمة الخلوية وبخاصة العلاقات بين الدنا (DNA) والرنا (RNA) وعملية تصنيع البروتينات إضافة إلى آليات تنظيم هذه العملية وكافة العمليات الحيوية.



علم الوراثة هو أحد فروع علوم الحياة الحديثة الذي يبحث في أسباب التشابه والاختلاف في صفات الأجيال المتعاقبة من الأفراد التي ترتبط فيما بينها بصلة عضوية معينة كما يبحث فيما يؤدي اليه تلك الأسباب من نتائج مع إعطاء تفسير للمسببات ونتائجها. وعلى هذا الأساس فإن دراسة هذا العلم تتطلب الماماً واسعاً وقاعدة راسخة عميقة في شتى مجالات علوم الحياة كعلم الخلية وعلم الهيأة وعلم الأجنة وعلم البيئة والتصنيف والزراعة والطب وعلم البكتريا.