生物化學教案(多媒體)

1、生物化學說課教案 姓 名：敖恩寶力格（Aoen Bolige）畢業(yè)院校：日本巖手大學學科專業(yè)：植物生物技術試講語言：蒙語，漢語所需時間：20分 題 目氨基酸的酸堿性質教學目標（1）理解氨基酸的離子狀態(tài)與溶液pH值的關系（2）理解等電點的含義及計算方法（3）為以后學好蛋白質的性質打基礎教學重點氨基酸的離子狀態(tài)與溶液pH值的關系；等電點的含義及計算方法教學難點測定氨基酸解離常數(shù)和等電點的原理教學方式利用多媒體教學內容一 氨基酸的兩性解離1 氨基酸的兩性離子形式2 酸堿環(huán)境與氨基酸的離子狀態(tài)二 等電點1 等電點的定義2 等電點的計算 （1）酸堿滴定法 （2）用pK值計算等電點三 總結教學過程 一 氨

2、基酸的兩性解離1氨基酸的兩性離子形式事實：氨基酸晶體熔點很高，一般在200度以上，普通有機物如二苯胺熔點只有53度。氨基酸使水的介電常數(shù)增高，一般有機物如乙醇，丙酮等使水的介電常數(shù)降低。結論：氨基酸在結晶形態(tài)或在水溶液中，以兩性離子形式存在。所謂兩性離子是指在同一個氨基酸分子上帶有能放出質子的N+H3正離子和能接受質子的COO負離子。因此，氨基酸是兩性電解質。非解離形式 兩性解離形式2酸堿環(huán)境與氨基酸的離子狀態(tài)兩端氨基和羧基在溶液中解離，在不同的pH條件下，兩性離子的狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。當兩性離子氨基酸溶解于水時，其氨基，羧基和可解離R基團均能解離。但解離度與溶液的pH有關，向氨基酸溶液加酸時

3、，其兩性離子的COO負離子接受質子，自身成為正離子（H3+ NCHRCOOH），在電場中向陰極移動。加入堿時，其兩性離子的N+H3基正離子放出質子（與OH-結合成水），其自身成為負離子（H2NCHRCOO），在電場中向陽極移動。當調節(jié)氨基酸的pH，使氨基酸分子上的N+H3和COO的濃度完全相等時，即氨基酸所帶凈電荷為零，在電場中既不向陰極移動也不向陽極移動，此時氨基酸所處溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點。酸性溶液 晶體或水溶液 堿性環(huán)境二 等電點（pI）1等電點含義使氨基酸兩性離子的凈電荷為零時的pH稱為該氨基酸的等電點（pI，Isolectric point）。處于等電點的氨基酸解離為正負離

4、子的趨勢是相同的。由于靜電原因，在等電點時，氨基酸的溶解度最小，容易沉淀。利用這一性質可以分離氨基酸。例如谷氨酸的生產(chǎn)，就是將微生物發(fā)酵的pH值調節(jié)到3.22 （谷氨酸的等電點）而使谷氨酸沉淀析出。利用各種氨基酸等電點的不同，可以通過電泳法，離子交換法等在實驗室工業(yè)生產(chǎn)上進行混合氨基酸的分離和制備。2等電點的計算氨基酸的等電點除用酸堿滴定方法來測外，還可按氨基酸的可解離基團的解離常數(shù)pK值計算?，F(xiàn)分別以丙氨酸，組氨酸為例介紹用酸堿滴定法測定和從pK值計算的兩種方法。(1)酸堿滴定法氨基酸的水溶液既可被酸滴定，又可被堿滴定，應該具有兩性電離的性質，現(xiàn)以丙氨酸為例來說明氨基酸兩性電離的特點。下圖是

5、丙氨酸的電離酸堿滴定曲線，從左向右是用NaOH滴定的曲線，溶液的pH由小到大逐漸升高。曲線中從左向右第一個拐點是氨基酸的羧基解離50%的狀態(tài)，這一點所對應的pH值是羧基解離常數(shù)pK1；第二個拐點是氨基酸的等電點，此時，丙氨酸以兩性離子形式存在，正離子和負離子數(shù)目相等，凈電荷為零；第三個拐點是氨基酸的氨基解離50%的狀態(tài)，這一點所對應的pH值是羧基解離常數(shù)pK1。(2)用pK值計算等電點現(xiàn)以丙氨酸為例介紹從pK值計算pI丙氨酸側鏈不含解離基團，它在酸性溶液中，以H3+NCHCH3COOH的形式存在，可以看作是一個二元弱酸，具有兩個可解離的H+，即COOH上的H+和N+H3上的H+，它的分步解離如

6、下：Ala+Ala±+ H+K1Ala-Ala±+ H+K2根據(jù)質量作用定律，并以方括號表示濃度，則得Ala-Ala±Ala+K1=K2=Ala±H+H+Ala±K1K2H+H+Ala±Ala+ =Ala- =在上列公式中，K1和K2分別代表COOH和N+H3 的表觀解離常數(shù)。根據(jù)等電點的條件是凈電荷為零，換句話說，這時氨基酸的帶正電荷的離子數(shù)目等于帶負電荷的離子數(shù)目。即當?shù)竭_等電點時，Ala+=Ala-所以Ala±K1K2H+H+Ala± =即 K1K2=H+2方程兩邊取負對數(shù)， -lgH+2 =-lgK1-lg

7、K2因為，-lgH+ =pH, -lgK1=pK1, -lgK2=pK2所以，2pH=pK1+pK2令pI為等電點時的pH，則pI=(pK1+pK2)/2因為丙氨酸的pK1=2.34, pK2=9.69即得丙氨酸的等電點pI=(2.34+9.69)/2=6.02由此可見，氨基酸的等電點pI值相當于兩性離子兩邊的pK值的算術平均值。這是對于側鏈上沒有解離基團的氨基酸的計算情況。側鏈上有解離基團的氨基酸的pI如何計算呢？下面以組氨酸為例來說明。組氨酸有3個可解離基團，即a-COOH，a-N+H3和側鏈基團咪唑基，pKa值分別是1.82，6.0和9.17。它的分步解離如下：凈電荷為1凈電荷為1凈電荷為 0凈電荷為2 兩性離子pK1pK2pK3因為，pI值決定于兩性離子兩邊的pK值的算術平均值所以，pI = (pK2+ pK3)/2pI = (6.0 + 9.17)/2 = 7.59三 總結1氨基酸氨基和羧基在溶液中解離，在不同的pH條件下，兩性離子的狀態(tài)也隨之發(fā)生變化若溶液PH<pI，解離成陽離子若溶液PH>pI，解離成陰離