1

- ביוכימיה של התא72121

:1תרגיל מס' חומצות אמיניות וחלבונים

2

חומצות ובסיסים חלשים

תגובת הפירוק במים לא מלאה ולכן לא ניתןלהתעלם מקבוע שיווי המשקל.

-ככל שKa או( גבוה יותר pKa כך )נמוך יותר החומצה חזקה יותר.

HA

AH

HA

AOHK 3a

aqaqaq AHHA

pKa = - log Ka

Proton donorProton acceptor= חומצה = בסיס

3

בופרים

בופר הוא תערובת של חומצה חלשה והבסיס החלשהמצומד לה.

-תמיסת בופר מתנגדת לשינויים בpH בעקבות מיהול או הוספת כמויות קטנות של חומצה או בסיס.

-הpH של בופר מושפע מהיחס בין ריכוז החומצה לריכוז הבסיס המצומד לה:

Base

AcidKaOH aq3

0

0

acid

baselogpKapH Henderson-Hasselblach equation:

4

עקומת טיטרציה -מתארת את שינוי הpH

בעקבות הוספת חומצה או בסיס לתמיסה.

5

pKaשינוי עקומת הטיטרציה כתלות ב

6

חומצות אמיניות

:מבנה כללי

חומצות נפוצות הנבדלות זו 20בטבע ישנן .Rמזו בהתאם לשייר

:סימון האטומים

– כל החומצות הןα-Amino acids.

כיראליות

7

,תכונה של מולקולהאשר לא חופפת את

תמונת הראי שלה. בטבע ברוב המקרים

מולקולה בעלת פחמן כיראלי – פחמן הקושר

קבוצות שונות.4.לדוגמא: כפות ידיים

הפשטה בדו מימד

אכיראלי

כיראלי

8

כיראליות החומצות האמיניות

-( יש מרכז כיראלי 20 חומצות )מתוך 19ל.αוהוא פחמן

בחלבונים נמצא אך ורק חומצות בקונפיגורציהL.

9

סיווג החומצות האמיניות

:Rאת החומצות ניתן לסווג על פי השייר .שייר לא-פולרי .שייר פולרי שאינו טעון .שייר ארומטי .שייר טעון חיובית .שייר טעון שלילית

10

11

12

חומצה אמינית כחומר אמפוטרי חומר אמפוטרי – חומר המשמש הן כבסיס והן

כחומצה. -בpH=7 חומצות אמיניות נמצאות במצב של

צוויטריון – יון טעון חיובית ושלילית. סה"כ .0המטען החשמלי =

חומצה

בסיס

13

טיטרציה של חומצות אמיניות

14

עקומת טיטרציה של חומצות אמיניות

:לחומצות אמיניות יש לפחות שני אזורי בופר.Ka2 ושני עבור Ka1אחד עבור

-הpH = במרכז אזור הבופר pK.:10לדוגמה – גליצין

2a3

1a 1061K104K .

C

H

NH3

COORC

H

NH3

R COOH C

H

NH2

COOR

+

-

+

-

pH=1 pH=7 pH=11

Ka2Ka1

pK1 = 2.34 pK2 = 9.6

15

עקומת הטיטרציה של גליצין

כאשרpH=pKa ריכוז – החומצה שווה לריכוז הבסיס

המצומד.

pI ,הנקודה האיזואלקטרית – שבו לחומצה האמינית pHה-

אין מטען חשמלי נטו.

16

טיטרציה של חומצות עם שייר בסיסי/חומצי

– קבוע שיווי משקל ליינון השיירKR.

17

18

טיטרציה של חומצות עם שייר בסיסי/חומצי

– קבוע שיווי משקל ליינון השיירKR.

19

20

חלבונים חלבונים הם פולימרים ליניארים של חומצות

אמיניות. הקשר הקוולנטי בין החומצות השונות נוצר

בראקצית דחיסה תוך שחרור מולקולת מים.

21

זווית דהידרלית אטומים קושרים 4זווית דהידרלית מאפיינת

לאורך מולקולה. 3 המישורים שנוצרים בין כל 2היא הזווית בין

אטומים סמוכים.

l

kj

i

22

23

חלבונים – המשך...

חלבונים בנויים מכמה עשרות ועד כמהמאות חומצות אמיניות הקשורות זו לזו.

:לחלבונים בתא מגוון רחב של תפקידים

- העברה ואגירה של מולקולות - קטליזה אנזימטית.ויונים.

- תמיכה מכנית, מבנה.- תנועה מתואמת.- יצירה והעברה של דחפים עצביים.- מערכת החיסון.

- בקרת גידול והתמיינות.

24

– המשך...חלבונים

-הpI -של חלבון הוא ה pH שבו לחלבון מטען .0חשמלי נטו של

pI -הוא ממוצע ה pKa סביב הצורון הלא טעון.

25

. תרגיל הבנה של עקומות טיטרציה: 1

נתונה עקומת טיטרציה של גליצין:

NH3בנקודה זו גליצין במצב 1.+-CH2-COOH.

. 0.5המטען הממוצע של גליצין הוא 2.

חצי מהקבוצות האמיניות מיוננות. 3.

של הקבוצה הקרבוקסילית.pKa שווה לערך pHה- 4.

של הקבוצה האמינית.pKa שווה לערך pHה- 5.

לגליצין יכולת ביפור מקסימלית.6.

.0המטען הכולל של גליצין הוא 7.

הקבוצה הקרבוקסילית עברה טיטרציה מלאה.8.

גליצין עברה טיטרציה מלאה.9.

.1- המטען הממוצע של גליצין הוא 10.

-NH3+-CH2 של 50:50 גליצין נמצאת בתערובת 11.

COOH -ו NH3+-CH2-COO- .

האזורים הגרועים ביותר לביפור.12.

)I(

)II)(IV)

)II(

)IV))II,IV(

)III()III(

)V(

)V(

(II)

)I,III,V(

26

.Carboxyproline של pI. חשב/י את ה- 2

9.2

2

8.32

2

pKpI a

CarboxylpKCarboxyl a

pKa =2 pKa =3.8 pKa =10.5

27

C’ N’ Arg-Asp-Phe של הפפטיד:pIחשב/י את ה- . 3

סביב pKa הוא ממוצע ה- pIה- הצורון הלא טעון.

במקרה זה, הממוצע:Arg(Nα) ושל Asp(R) של pKaבין ערכי ה-

3.62

96.3pI

H3N+-ArgH+-AspH-Phe-COOH

H3N+-ArgH+-AspH-Phe-COO-

H3N+-ArgH+-Asp--Phe-COO-

H3N+-Arg-Asp--Phe-COO-

מטען נטו:

+1

+2

0

-1

-2H2N-Arg-Asp--Phe-COO-

pKa = 1.8

pKa = 3.6

pKa = 9

pKa = 12.5

Phe (Cα) Asp (R) Arg (Nα) Arg (R)

1.8 3.6 9 12.5

pKa

28

?pH=5.5 איזו חומצה אינה טעונה חיובית ב- Lys, Glu, Arg, Hisמבין החומצות האמיניות 4.

.1- הטעונה במטען Gluתשובה:

pKa 1 pKa 2 pKa R Charge at pH5.5

Lys 2.18 8.95 10.53

Glu 2.19 9.67 4.25

Arg 2.17 9.04 12.48

His 1.82 9.17 6.0

+1

+1

-1

+1

29

.Lys ושל Arg. לפניכם עקומות טיטרציה של 5לאיזו חומצה אמינית שייכת כל עקומה? מדוע?

)נקרא גואנידין( הוא בסיס Arg. השייר של Lys שייכת ל- 2 ועקומה Arg שייכת ל- 1עקומה .Lysחזק יותר מהשייר של

המטען החיובי מיוצב רזונטיבית על ידי הקבוצה הגואנידינית. ניתן לראות בבירור אזור בופר (.pH=12.0נוסף בעקומת הטיטרציה של ארגינין )ב-

1 2

(CH2)4 NH3+

Lys

(CH2)3 NH C

NH2

NH2

+Arg

R NH

NH2

NH2

R NH

NH2

NH2

R NH

NH2

NH2

+

++