第一章--蛋白质化学-华中农业大学微生物考研生物化学.doc

第一章 蛋白质化学 蛋白质是最重要的生物大分子，同时蛋白质化学在生物化学中也是第一重要的部分。要学好生物化学就一定要首先学好蛋白质化学。蛋白质化学这一章内容很多，重点是蛋白质的结构和功能，其难点是掌握蛋白质或氨基酸的两性解离。为使读者更好地掌握两性解离，本章以氨基酸的两性解离为例进行较详细的解释。 当可解离基团HA或A-发生解离时： 其中Ka与Kb分别为酸式解离常与碱式解离常数： Ka=[H+]×[A-]/[HA] Kb=[HA]×[OH-]/([A-]×[H2O]) 由于[H2O]可近似看作为1，而[OH-)×[H+]=10-14； [OH-]=10-14/[H+] Kb=[HA]×[OH-]/[A-] =([HA]/[A-]×（10-14/[H+]） =[[HA]/([A-]×[H+])]10-14 =10-14 × 1/Ka Ka×Kb=10-14 为了使用上的方便，我们把X的负对数用pX表示，把上式两边取负对数： pKa+pKb=14 这样我们就可以清楚地看到对于同一对解离基团的pKa与pKb之间的关系。一般情况下我们都使用pKa，而pKb使用则较少。在处理pH值与某一可解离基团解离程度之间的关系时，我们就要使用Henderson-Hasselbalch方程，此方程是怎样来的呢，请看： 各成分的摩尔浓度为[HA] [H+][A-] Ka=（[H+]×[A-]/[HA]=[H+]×（[A-]/[HA]） 两边取负对数：pKa=pH-Ig（[A-]/[HA]） Ph=pKa+1g（[A-]/[HA]）=pKa+1g（[碱]/[碱]） 上式即为Hendreson-Hasselbalch方程。在这里，可以接受H+的A-被看作是广义碱，而能释放H+的HA被看作是广义的酸。一般来说在一定条件下某一可解离基团解离常数是不变的，pKa也是定值。PH与基团解离之间的关系为：当pH＞pKa（[碱]/[酸]）为正值、[碱]＞[酸]；当pH=pKa时1g（[碱]/[酸]为0、[碱]=[酸]（各占50%）；当pH＜pKa时1g（[碱]/[酸]）为负值、[碱]＜[酸]。 [例1]（a）Tris是一个弱酸（Ka=8.3×10-9mol/L，8.00时，Tris有其共轭酸（Tris-H+）的比值是多少？（b）若上述溶液中Tris的总浓度为100mmol/L，在加入5mmol/L(H+)后，溶液pH值是多少？若Tris的总浓度减少到20mmol/L，pH变化又是多少？ 解：（a）因为pH=pKa+1g（[Tris-H+]） pKa=-1gKa=8.08 所以8.00=8.08+1g（[Tris]/[Tris-H+]） [Tris]/[Tris-H+]=0.83 (b)若[Tris]+[Tris-H+]=100mmol/L 则根据（a）中结果可得： [Tris]=45mmol/L [Tris-H+]=55mmol/L 当加入5mmol/LH+后，则[Tris]减少5mmol/L，而[Tris-H+]增加5mmol/L，即： [Tris]=4 0mmol/L [Tris-H+]=60mmol/L 因此 pH=pKa+1g（[Tris]/[Tris-H+]） 8.08+1g（40/60）=7.9 即加入5mmol/LH+可使pH降低0.1单位。 若Tris的总浓度为20mmol/L，则 [Tris]+[Tris-H+]=20mmol/L [Tris]/[Tris-H+]=0.83 所以 [Tris]=9mmol/L [Tris-H+]=11mmol/L 加入5mmol/LH+后，则[Tris]减少4mmol/L，而[Tris-H+]增加16mmol/L， pH=pKa+1g（[Tris]/[Tris-H+]） 8.08+1g4/16）=7.48 即此时加入5 mmol/L可使pH降低0.52个单位。 [例2] 2 mmol/L酸性缓冲液中含1 mmol/L HA 和1 mmol/L A-，pH=pKa=5（Ka=10-5）。若向1L缓冲液中加入0.5 pH=pKa+1g量的H+（假定缓冲液体积仍是1L）。 （a）求A-和HA的准确浓度和溶液的pH值。 （b）假设HA的增另（A的减少）刚好等于加入H+的数量，计算A-和HA的浓度和溶液的pH值。 解：（a）设加入H+后有Y量的H+被A-结合成HA，则 [A-]最终=10×10-4-