45 4.1.1 Isoelektrischer Punkt - Medi

4.1.1 Isoelektrischer Punkt
Übrigens ...
Um ein Gemisch aus Aminosäuren zu
trennen, kann man die Dünnschichtchromatographie verwenden. Hierbei
laufen die Aminosäuren bei der Elektrophorese abhängig von ihrer Masse
und ihrer Ladung unterschiedlich weit.
Häufig wird nach der Verbindung Cystin gefragt: Cystin entsteht bei der Reaktion von zwei
Molekülen Cystein durch Ausbildung einer Disulfidbrücke. Dabei werden 2H abgespalten, es
ist also eine Dehydrierung (s. Hydratisierung/­
Dehydratisierung, Hydrierung/Dehydrierung,
S. 7 ff) und KEINE Dehydratisierung. Cystin
enthält KEINE Peptidbindung (s. 4.1.4, S. 47).
COO–
H 3N +
C
H
COO–
H 3N +
CH2
C
H
CH2
S
S
Disulfidbrücke
medi-learn.de/6-ch2-98­
Abb. 98: Cystin
4.1.1 Isoelektrischer Punkt
Weil Aminosäuren sowohl eine saure Carboxylgruppe als auch eine basische Aminogruppe haben sind sie amphoter, d. h. sie reagieren
sowohl sauer als auch basisch, je nach Umgebungsmilieu. Die Carboxylgruppe gibt in wässriger Lösung ein Proton ab, die Aminogruppe
nimmt eines auf.
O
O
C
H 2N
C
–
C
H
H 3N
+
R
C
H
R
Zwitterion
oder:
COO–
COOH
H 2N
O
O
H
C
H
R
Abb. 99: Zwitterion
www.medi-learn.de
H 3N +
C
H
R
medi-learn.de/6-ch2-99­
So entsteht ein Zwitterion, das mit der ungeladenen Form im Gleichgewicht steht.
Abhängig vom pH-Wert des umgebenden Mili­
eus kann auch nur eine der beiden funktionellen Gruppen dissoziiert/assoziiert vorliegen:
–– Im sauren Milieu nimmt nur die Aminogruppe ein Proton auf, die Carboxylgruppe
kann ihres aber nicht abgeben. Folglich ist
die Aminosäure positiv geladen.
–– Im alkalischen Milieu verhält es sich genau umgekehrt. Die Carboxylgruppe gibt
ihr Proton ab und die Aminosäure ist negativ geladen.
Der pH-Wert, bei dem die Nettoladung null
ist (also entweder die ungeladene Form oder
das Zwitterion vorliegt), heißt isoelektrischer
Punkt. Er ist für jede Aminosäure eine charakteristische Konstante.
Berechnet wird der isoelektrische Punkt aus
dem arithmetischen Mittel der pKS-Werte der
funktionellen Gruppen: pKS1 + pKS2
2
Bei den neutralen AS ergeben sich daraus für
den isoelektrischen Punkt Werte zwischen pH5
und 6,5.
Die sauren und die basischen
Aminosäuren haben eine zusätzliche Carboxyl-/Aminogruppe,
die berücksichtigt werden muss:
Der isoelektrische Punkt einer
sauren AS errechnet sich als arithmetisches
Mittel der pKs-Werte der beiden Säuregruppen
(niedrige pKs-Werte), der einer basischen AS als
arithmetisches Mittel der pKs-Werte der beiden
basischen Gruppen (hohe pKs-Werte).
So erklärt sich, dass der isoelektrische Punkt
bei den sauren AS Glutaminsäure und Asparaginsäure im sauren Bereich, bei den basischen
AS Arginin, Lysin und Histidin im alkalischen
Bereich liegt. Die Polarität (also die positiven
bzw. negativen Ladungen) der basischen und
sauren AS im neutralen pH Bereich sorgen übrigens dafür, dass sie sich hydrophil verhalten
und im elektrischen Feld wandern: bei pH 7
–– sind die basischen AS positiv geladen und
wandern daher zur negativen Elektrode (Kathode).
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