Развиваем интуитивное понимание pH и pKa, кислые и основные аминокислоты — с «печеньковыми монстр...

Описание: pH — это показатель доступности протонов в растворе (получается в результате суммарного воздействия всех кислот и оснований в растворе).
Чем больше протонов, тем кислее раствор и тем ниже pH.
Чем меньше протонов, тем щелочнее раствор и тем выше pH.

pKa — это значение pH, при котором половина копий кислотного центра депротонирована (и, следовательно, находится в сопряженном состоянии основания), а половина протонирована (и находится в сопряженной кислотной форме).
При pH ниже pI доступно больше протонов, поэтому больше сопряженной кислоты.
При pH выше pI доступно меньше протонов, поэтому больше сопряженного основания.

pKR — это просто pKa R-группы (боковой цепи) аминокислоты.

pI (изоэлектрическая точка) — это значение pH, при котором молекула является нейтральной (не имеет суммарного заряда).
При pH ниже pKa pI означает положительный заряд молекулы.
При pH выше pI молекула имеет отрицательный заряд.

pI показывает заряд. pKa этого НЕ показывает. Вместо этого он показывает протонирование. Причем только в одном месте. Молекула может быть отрицательно заряженной, нейтральной или положительно заряженной, когда это место протонировано.

pI определяется комбинацией кислотных/основных групп в молекуле.

pH определяется вкладом всех кислот/оснований в растворе.

Что-либо может действовать как кислота только в протонированном состоянии.

Но чем сильнее кислота, тем меньше вероятность того, что она будет находиться в этом состоянии!

Таким образом, тем больше вероятность того, что она будет находиться в депротонированном состоянии, где она может действовать только как основание!

Если молекула нейтральна в протонированном состоянии (сопряженная кислота), то в депротонированном состоянии (сопряженное основание) она будет иметь отрицательный заряд.

Но если молекула положительно заряжена в протонированном состоянии (сопряженная кислота), то в депротонированном состоянии (сопряженное основание) она будет нейтральной.

Чем более благоприятно молекуле находиться в определенном состоянии, тем выше вероятность того, что она в этом состоянии и будет находиться. Резонанс и индуктивные эффекты могут сделать молекулы благоприятными, поэтому резонанс и т. д., стабилизирующие одно состояние, сделают его выгодным, даже если оно сопровождается зарядом.

Мы называем аминокислоты основными или кислыми в зависимости от того, как ведет себя их нейтральная форма — даже если преобладающая форма ведет себя противоположным образом! Так, например, аргинин почти всегда находится в протонированном, кислом состоянии, потому что его нейтральная форма является более сильным основанием, поэтому мы называем его основным (и обозначаем синим цветом). С другой стороны, аспартат практически всегда находится в депротонированном, щелочном состоянии, потому что его нейтральная форма является более сильной кислотой, поэтому мы называем его кислотным (и обозначаем красным цветом).

Протонированная форма всегда будет сопряженной кислотой, а депротонированная — сопряженным основанием. Чем сильнее кислота, тем больше вероятность найти её в сопряженной форме основания (результат «действия» как кислоты, то есть отдачи протона). Чем слабее кислота, тем больше вероятность найти её в сопряженной форме кислоты (потому что она плохо действует как кислота, то есть отдаёт протон).

Мы классифицируем аминокислоты как «кислые» или «основные» на основе их нейтральных форм.

«Кислотные» аминокислоты имеют нейтральные сопряженные формы кислоты и отрицательно заряженные сопряженные формы основания.

«Основные» аминокислоты имеют нейтральные сопряженные формы основания и положительно заряженные формы кислоты.

Подробнее о pH, pKa и уравнении Хендерсона-Хассельбаха: http://bit.ly/phbuffers и    • Weak acids in biochemistry: pH, pKa, pI, p...  

Больше обо всем на свете: #365DaysOfScience Все (с указанием тем) 👉 http://bit.ly/2OllAB0 или найдите блог: http://thebumblingbiochemist.com