|
 |
|
Poštovani,
Imam nejasnoće oko strukturne formule aminokiselina pri određenoj pH- vrijednosti pa Vas molim za pojašnjenje:
Takvi tipovi zadataka budu često zadani u smislu "Napišite strukturnu formulu te i te aminokiseline u kiselom i lužnatom mediju", no nisam sigurna je li pravilno tako zadavati zadatke za aminokiseline koje imaju ionizirajući R-ogranak jer nije isto ako je npr. zadana aminokiselina glicin, leucin i sl. ili lizin, arginin i histdin.
Uzmimo npr. sljedeće zadatke/situacije:
1. https://ibb.co/1Q0m1YY
Da je npr. u 149. zadatku navedeno da je pH- vrijednost 10 je li bi donja amino skupina iz R-ogranka bila deprotonirana ili bi ostala protonirana? Je li dovoljno govori to što piše da je pH- vrijednost veća od 11?
150. zadatak:
zašto je ovdje u 150. zadatku zadan podatak za izoelektričnu točku? Što općenito znači za neku aminokiselinu kad je njena pI vrijednsot niža, a što znači kad je viša?
Hoće li kod serina alifatska OH- skupina u ogranku R disocirati ako je jako, jako visok pH (npr. 13, 13.5 ili 14)? Znam da su alkoholi inače slabe kiseline, no i ta skupina ima svoju pK- vrijednost pa pretpostavljam da u nekim slučajevima disocira.
Negdje sam na engleskim stranicama pročitala da ogranak s OH grupom ne disocira (serin, treonin i tirozin) dok npr. negdje kod titracijskih krivulja za dotične aminokiseline ista piše u disociranom obliku pa sam se iskreno pogubila u tome svemu.
Ako je zadana aminokiselina cistein koja također ima atom vodika na SH- skupini, može li se on deprotonirati pri visokom pH? Ako gledam tu vezu između H i S čini se kao slaba jer je atom sumpora velikog polumjera pa bi se prema tome možda i mogao taj H iz SH- grupe deprotonirati?
Osim prethodnog zamolila bih Vas za pojašnjenje oko sljedećih slučajeva s nešto kompliciranijim aminokiselinama:
2. Ako je npr. zadano da se napiše formula aminokiseline triptofan pri pH=1, hoće li atom dušika koji je sp3 hibridizian biti protoniran jer ima nevezni elektronski par?
može li se atom dušika kod aminokiselina asparagin i glutamin iz ogranka protonirati unatoč tome što je N atom iz AMIDNE grupe slabo bazičan?
3. Najveći problem imam s argininom i histidinom odnosno s atomima dušika koji se ovdje mogu bilo protonirati pri niskom pH ili deprotonirati pri visokom pH no nisam sigurna kako to odrediti.
Histidin odnosno imidazolski prsten sadrži dva atoma dušika, negdje je N atom vezan dvostrukom vezom protoniran a negdje je isti deprotoniran pa ne znam mora li se uvijek N atom vezan dvostrukom vezom pisati kao protoniran ili isto ovisi o pH. U slučaju da je zadan pH=1 mogu li se oba atoma dušika iz imidazolskog prstena histidina protonirati?
Isto tako me zanima i za arginin koji čak ima tri atoma dušika u svom R-ogranku od kojih je onaj vezan dvosturkom vezom uvijek protoniran- mogu li se preostala dva atoma iz R-ogranka arginina protonirati?
Hvala na pažnji!
Lp
|
|
Ime i prezime:
Mirjana Vrdoljak
vrdoljakmirjana3@gmail.com
|
 |
 |
Ako imamo podatke o konstantama disocijacije za pojedine kiselinske ili bazne skupine, ili barem osjećaj za to kakve bi im mogle biti vrijednosti pK, nije bitno koliko ima takvih skupina, kao ni radi li se o jednoj aminokiselini ili nekom oligopeptidu. Ti se podaci mogu naći npr. ovdje, a ako imamo posla s više od dviju kiselinskih ili baznih skupina, u rješavanju zadataka s ionizacijom aminokiselina može nam pomoći sastavljanje tablice, kako sam ovdje opisao. Kanon koji treba imati na umu je da se za pH iznad vrijednosti pK neke skupine ta skupina računa kao posve deprotonirana, ispod te vrijednosti kao posve protonirana, a točno na toj vrijednosti točno napola (de)protonirana. Taj kanon je naravno dosta gruba aproksimacija, ali ovdje će poslužiti.
A sad idem redom odgovarati na pitanja. Ima ih puno pa će odgovori biti sažeti.
Uzmemo li u obzir da pK bočnog ogranka lizina iznosi 10,67 (podatak s Wikipedije), pri vrijednosti pH od 11 taj će ogranak biti posve deprotoniran, dakle neutralan, dok će pri vrijednosti pH od 10 biti posve protoniran.
Ako je pH veći od pI, onda će aminokiselina ukupno biti negativno nabijena, dok će za pH manji od pI biti pozitivno nabijena.
Hidroksilne skupine u vodenim se otopinama mogu deprotonirati samo ako su na aromatskoj jezgri. Kod aminokiselina to znači jedino tirozin, koji ima fenolnu skupinu s vrijednošću pK od 10,10.
Vrijednost pK cisteina iznosi 8,14, tako da će njegova tiolna skupina biti ionizirana i u slabim lužinama.
Indolni dušikov atom u triptofanu u vodenim se otopinama neće protonirati (a ni deprotonirati) jer mu je nevezni elektronski par uključen u aromatski sustav. Ono što se može dogoditi je protoniranje trećeg, ugljikovog atoma na peteročlanom prstenu, ako brojimo od dušikovog, ali za to treba imati koncentriranu otopinu jake kiseline. Prema tome, u zadacima koji se vrte oko fizioloških uvjeta to se protoniranje neće spominjati.
Amidna skupina nešto je jača baza od indolne aminske, ali također se neće protonirati u fiziološkim uvjetima, nego tek u jako koncentriranim jakim kiselinama.
Kao i u prethodna dva slučaja, protoniranje u fiziološkim uvjetima limitirano je na po jedan dušikov atom. Protonirani imidazolski prsten ponašat će se slično indolu, dok bi se protoniranjem još jednog dušikovog atoma gvanidinske skupine u argininu vjerojatno molekula raspala.
Sve u svemu, kod zadataka koji se tiču aminokiselina i njihove ionizacije treba samo pratiti vrijednosti pK. Ako za neku skupinu u standardnim tablicama nije zadana vrijednost, izvjesno je da je tomu tako jer ta skupina u fiziološkim uvjetima nikad neće biti ionizirana.
Pozdrav, |
|
|
Odgovorio:
Ivica Cvrtila
icvrtila@chem.pmf.hr
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
