Аминокислоты в виде цвиттерионов

Распространенные а-аминокислоты представляют собой бесцветные кристаллы, не имеющие четких температур плавления и разлагающиеся при температуре около 200°С. Они растворимы в воде, слегка растворимы в этаноле и нерастворимы в большинстве других растворителей. Эти свойства, типичные для сильнополярных соединений, являются следствием того, что в кристаллах а-аминокислоты находятся в виде диполей цвиттерионной структуры (2) цвиттерионы присутствуют также в водных растворах [19, 20]. При титровании раствора нейтральной аминокислоты (т. е., например, с недиссоциирующей боковой цепью) в кислой и щелочной области обнаруживаются два типа диссоциации, соответствующие равновесию, указанному на схеме 1. Например, глицин (1, Р = Н) имеет рК 2,35 и 9,78. [c.234]

На рис. 2.1 приведены структурные формулы преобладающих при pH 7 ионизованных форм аминокислот. При таком значении pH а-аминогруппа протонирована, а карбоксильная группа депротонирована. Таким образом, при нейтральных pH аминокислоты не несут заряда, а существуют в виде цвиттерионов NH — HR— OO , обладающих значительным дипольным моментом. Четыре аминокислоты при pH 7 имеют дополнительные заряды на боковой группе аспарагиновая и глутаминовая кислоты — отрицательный, лизин и аргинин — положительный. [c.43]

Структура (1), по-видимому, присутствует в растворах аминокислот, однако в очень малых количествах. Помимо того, они присутствуют в парах, образующихся при сублимации аминокислот при высоких температурах, и, например, в случае глицина (1, Р = Н) подобное соединение было выделено вымораживанием на аргоновой матрице при 20 К [21]. Для каждой аминокислоты существует характеристическое значение pH, при котором она находится в основном в виде цвиттериона (2). Поскольку эта форма в целом электрически нейтральна, то при этом pH, которое называют изоэлектрической точкой, молекула не движется в электрическом поле и имеет при этом pH минимальную растворимость. Тот факт, что поведение аминокислот при ионизации весьма характерно для этого класса соединений с заметными различиями между отдельными представителями класса, сделало ионообменную хроматографию главным аналитическим и препаративным методом разделения аминокислот друг от друга, от солей и других веществ. Вследствие этого классические методы избирательного осаждения солей и комплексов были в значительной степени вытеснены из лабораторной практики. Для крупномасштабных лабораторных процедур ионообменная хроматография неудобна, од- [c.234]

Кислотно-основные свойства. Эти свойства аминокислот определяют многие физико-химические и биологические свойства белков. На этих свойствах основаны, кроме того, почти все методы выделения и идентификации аминокислот. Аминокислоты легко растворимы в воде. Они кристаллизуются из нейтральных водных растворов в форме биполярных (амфотер-ных) ионов (цвиттерионов), а не в виде недиссоциированных молекул (последнюю структуру приводят для удобства представления, однако все аминокислоты при физиологических значениях pH имеют структуру цвитте-риона). [c.37]

Соединения, которые подобно аминокислотам содержат в своей молекуле как основную, так и кислотную группы, называют амфотерными. Они существуют главным образом в виде ионов, у которых основная часть несет положительный заряд, а кислотная — отрицательный. Это так называемые биполярные ионы, или цвиттерионы (рис. 3.21). Амфотерность объясняет способность аминокислот и белков перемещаться в электрическом поле, что используется, например, для их разделения методов электрофореза [c.126]

Аминокислоты в растворе находятся в виде цвиттерионов. Их заряд, определяемый степенью диссоциации карбоксильных, аминогрупп и боковых радикалов, зависит от pH раствора. Используя метод электрофореза на бумаге, удается провести разделение определенных групп аминокислот. Сложные смеси аминокислот могут быть разделены с помощью электрофорезов, проводимых при разных значениях pH во взаимноперпендикулярных направлениях или комбинацией электрофореза и хроматографии. [c.137]

Известно, что а-аминокислоты, например глицин, в кристаллическом состоянии и в водных растворах существуют в виде цвиттерионов [133]. Путем измерения газофазной кислотности и основности глицина было показано, что в газовой фазе он существует в виде неионных молекул H2N H2 O2H Хотя в полярных растворителях-НДВС также доминирует цвиттерион- [c.138]

Аминокислоты, пептиды, белки и ферменты образуют группу химически и биологически родственных соединений, которым принадлежит исключительная роль во многих жизненно важных процессах [1, 2]. Биогенная связь этих веществ подтверждается полным гидролизом белков и пептидов, которые распадаются на а-аминокарбоновые кислоты (HjN- HR- OOH). Все аминокислоты можно рассматривать как С-замещенные производные аминоуксусной кислоты. К настоящему времени из гидролизатов белков выделено более 20 аминокислот, которые по конфигурации асимметрического атома углерода принадлежат к 1-стерическому ряду, отличаясь друг от друга в основном остатками заместителей [3-5]. а-Аминокислоты, имеющие цвиттерионную природу, являются наиболее важными и многочисленными среди всех аминокислот, встречающихся в природе. Общее число а-аминокислот, идентифицированных в свободном или связанном виде из живых организмов, исчисляется сотнями, и число их увеличивается [1,2]. Все а-аминокислоты, обнаруженные в белках, за исключением глицина, хиральны [3, 6]. Больщинство других а-аминокислот, обнаруженных в природе, также имеют -конфигурацию а-углеродного атома, однако известны многие природные а-аминокислоты D-ряда [7]. D-ами-нокислоты выделены из микроорганизмов [8, 9], растений [7, 10, 11], грибов [12], насекомых [13] и морских беспозвоночных [14, 15]. Также эти кислоты найдены в белках животных [16] и в пептидах, выделенных из раковых новообразований [17]. Природные галогенированные а-аминокислоты и пептиды редко встречаются в природе, и их можно отнести к новой группе соединений [18-20]. [c.289]

В таблрще [5] приведены р и р1 ряда аминокислот. Нужно отметить, что указанные в таблице изоэлектрические точки носят условный характер, ибо в действительности изоэлектрическое состояние аминокислот охватывает более широкую область pH — примерно pH 4—8 для нейтральных аминокислот, именно в этой области pH аминокислоты существуют практически в виде цвиттерионов. [c.103]

Существование аминокислот в виде цвиттерионов в растворе, т. е. в виде ионов, несущих одновременно положительные и отрицательные заряды, приводит к особым законам сорбции, отличным в ряде отношений от законов сорбции ионов с одним или одноименными зарядами [6]. В табл. 1 приведены емкости сорбции некоторых аминокислот сульфосмолами, находящимися в водородной и натриевой форме. Смолы первого типа сорбируют в двадцать пять—сто раз большее количество аминокислот, чем смолы второго типа. Необходимо заметить, что смолы в натриевой форме не находятся в равновесии с водой при pH 7. Для достижения равновесных систем при сорбции аминокислот на смолах в натриевой форме необходимо использовать растворы, содержащие ионы натрия. [c.188]

В водных нейтральных растворах а-аминокислоты находятся в виде цвиттериона. Каждая из аминокислот, за исключением пролина, содержит обш ий фрагмент Н2К-СН-С00Н, так что [c.37]

Аминокислоты существуют в водном растворе в виде динолярных ионов, называемых цвиттерионами . Например, в кислой среде глицин находится в форме СН2(МНз) СООН, а в щелочной среде — в форме H2(NH2) OO-. В изоэлектрической точке суммарный заряд молекулы равен нулю, что можно отобразить формулой СН2(КЩз)+СОО". Глицин несет заряды на а-аминной и карбоксильной группах. Большинство аминокислот обладает только этими двумя группами, но ряд аминокислот имеет и другие способные к ионизации группы. Так, дикарбоновые аминокислоты (например, аспарагиновая кислота) имеют вторую карбоксильную группу, а диаминомонокарбоновые аминокислоты (например, лизин)— вторую аминную группу. [c.21]

В водных растворах аминокислоты находятся в виде дипо-лярных ионов (цвиттерионов) например, молекула глицина может быть представлена следующим образом [c.32]

Аминокислоты, полипептиды и белки являются наиболее известными представителями электролитов, способных находиться в растворе в виде катионов (кислотная область pH), анионов (высокие значения pH) и в виде диполярных ионов, или цвиттерионов, несущих одновременно положительные и отрицательние заряды (промежуточная область pH). Большое значение для работ в области сорбции аминокислот ионитами имело обнаружение факта нахождения моноаминомонокарбоновых кислот в сорбированном состоянии в виде катионов, а не цвиттерионов при контакте сульфокатионитов с нейтральными растворами аминокислот [183]. В дальнейшем спектральными методами было подтверждено именно подобное состояние резинатов аминокислот [268]. При этом необходимо отметить, что катионная форма моноаминомонокарбоновых аминокислот в связанном с сульфокатионитом состоянии простирается вплоть до полного заполнения всех ионогенных групп сульфокатионитов органическими ионами, что не позволяет оценивать это состояние резинатов только с точки зрения локальной концентрации ионов водорода в ионите, хотя влияние pH внешнего раствора и соотношения противоионов в ионите определенным образом влияют на термодинамические константы ионного обмена. Исследованию равновесных закономерностей сорбции аминокислот ионитами посвящено значительное число работ, выполненных в ряде научных центров [9, 189, 269—285]. [c.137]

Таким образом, при низких значениях pH аминокислота находится в катионной форме, а при высоких — в анионной. При некотором промежуточном значении pH аминокислота оказывается незаряженной и называется цвиттерионом. Было установлено, что в кристаллическом состоянии или после растворения в чистой воде такие аминокислоты существуют главным образом в виде цвит-терионов, что придает им свойства ионных соединений, а именно высокую точку плавления и кипения, хорошую растворимость в воде и плохую растворимость в таких органических растворителях, как эфир и хлороформ. Величина pH, при которой в водном растворе преобладает цвиттерион, называется изоионной точкой число отрицательных зарядов, образующихся на молекуле в результате отщепления протонов, равно числу положительных зарядов, образующихся благодаря присоединению протонов. Для аминокислот эта величина приблизительно соответствует изоэлектрической точке (р1) — молекула не несет суммарного заряда и таким образом оказывается электрофоретически неподвижной. Численное значение pH для этого случая зависит от того, насколько сильной является кислота, и определяется следующим уравнением [c.22]

Основной структурной единицей белков являются аминокислоты. Каждая аминокислота состоит из аминогруппы, карбоксильной группы, атома водорода и определенной R-группы, присоединенной к атому углерода, называемому ot-углеродом ряс. 2.5). R-группы называют боковой цепью по причинам, которые станут очевидными в ходе дальнейшего изложения. При нейтральном значении pH аминокислоты в растворах находятся не в виде неио-низированных молекул, а преимущественно в виде биполярных ионов (цвиттерионов). При этом аминогруппа оказывается прото-нированной (—NH3 ), а карбоксильная группа-диссоциированной ( —СОО ). Ионизация аминокислоты зависит от значения pH (рис. 2.6). В кислых растворах (например, при pH 1) карбоксильная группа находится в неионизированной форме (—СООН), а аминогруппа ионизирована (—NHJ). В щелочных растворах (например, при pH 11), наоборот, ионизирована карбоксильная группа (—СОО"), а аминогруппа не ионизи- [c.19]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология