biochimie et biotechnologies
Accueil --- Préambule --- Cellule --- Biochimie-Matériaux --- Protéines --- Protéomique --- Enzymes, enzymologie --- Biologie-moleculaire & Génie génétique --- Visualisation-moléculaire-JMOL-Rastop --- Biotechnologies-applications --- Techniques --- Takween supports --- Biochimie. Downloads Fr, Ar, Eng --- QCM-exercices-examens -- --- Concours de Pharmacie ----- Transition secondaire-supérieur -- Etudiants-Etudes ---- Lexique Fr, Ar, Eng --
Acides aminés. Ionisation - معايرة الأحماض الأمينية

L'ionisation des acides aminés à des pH précis donne naissance à plusieurs formes moléculaires chrargées positivement ou négativement ou de charge électrique globale nulle.

Les courbes de titration (معايرة الأحماض الأمينية) reflètent la composition de la solution de l'acides aminé en telle ou telle forme moléculaire.


ما هي خاصية التأين التي تمتاز بها الأحماض الأمينية؟

Quel est le caractère d'ionisation des acides aminés ?

تعتبر الأحماض الأمينية كعديدي الأحماض (polyacides) تفرز بروتوتات (H+ = H3O+) بقدر ما لها من مجموعة تأينية (groupements ionisables). تمتاز كل من الأحماض الأمينية المتعادلة (Acides aminés neutres، مثل الكليسين و الألنين) و الأحماض الأمينية ذات الشحنة الموجبة (أحماض أمينية قاعدية كالليزين و الأرجينين) و الأحماض ذات الشحنة السالبة (أحماض ثنائية الكربوكسيل أو أحماض أمينية حمضية كحمض الأسبارتيك و حمض الكلوتاميك) بأشكال تأينية مختلفة نظرا لتوفرها على اثنين أو ثلاثة مجموعات قابلة للتأين، إثر تغير حموضة الوسط. تكمن المجموعات التأينية في مجموعة الكاربوكسيل المحمولة فوق الكاربون ألفا (Ca)، و هي أكثر حامضية و مجموعة الكاربوكسيل فوق الشق R (عند حمض الكلوتاميك و حمض الأسبارتيك) و مجموعة الأمين الموجودة فوق الكاربون ألفا ثم مجموعة الأمين فوق الشق R (عند الليزين و الأرجنين، مثلا).


Les acides aminés sont considérés comme des polyacides qui libèrent des protons H+ (H+ = H3O+) autant qu'ils présentent des groupements ionisables. Les acides aminés neutres (comme la glycine et l'alanine) ainsi que les acides aminés chargés positivement (acides aminés basiques comme la lysine et l'arginine) et les acides aminés chargés négativement (acides aminés acides ou dicarboxyliques comme l'acide aspartique et l'acide glutamique) présentent tous des formes ioniques différentes selon le pH des solutions.

تأين الأحماض الأمينية المتعادلة (Acides aminés neutres)
Ionisation des acides aminés neutres

تمتاز الأحماض الأمينية المتعادلة بغياب أية شحنة كهربائية يحملها الشق  R. عند درجة الحموضة العالية (pH = 1) يكون الحمض الأميني مشبع تماما بالبروتونات و يحمل شحنة كهربائية موجبة (+). عند الإضافة التدريجية للقاعدة، تبدأ مجموعة الكربوكسيل المحمولة فوق الكاربون ألفا (Ca)، و هي أكثر حامضية، بفقد بروتونها، تليها مجموعة الأمين (أنظر الرسم التالي).

Acides aminés. Ionisation 

انطلاقا من الاتزان الأول (قدف بروتون الكاربوكسيل)، يمكن احتساب ثابت الاتزان K1 (ثابث التفكك)، الذي هو: 

K1 = (H+) (A+)/( A+)

بالنسبة لحمض كربوكسيلي : 10-4 M<K1<10-6 M

اعتبارا للاتزان الثاني (قدف بروتون الأمين)، يمكن احتساب ثابث الاتزان K2، و هو:

K2 = (H+) (A-)/(A+) 

بالنسبة للأمين: 10-8 M<K2<10-10 M 

بصفة عامة: 

 (جزيئ غير مفكك، حمض) / (جزيئ مفكك، قاعدة) (H+) = K   

تبقى نسبة الجزيئ المفكك و الغير المفكك مرتبطة بتركيز البروتون H+ (الذي يعبر عنه الرقم الهيدروجيني، pH).

في حالة pH = 7، أي (H+) = 10-7، تصبح ثوابت الاتزان K1 و K2 كالتالي: 

- حالة  K1 = 10-5 M:  

(A+)/( A+) = 10-5/10-7 = 100، لكل 100 جزيئ قاعدي (A+) يوجد جزيئ حمضي واحد (A+). 

- حالة K2 = 10-9 M

(A-)/( A+) = 10-9/10-7 = 1/100، لكل جزيئ قاعدي (A-) توجد 100 جزيئ حمضي A+)). 

إرتكازا على مفهوم الرقم الهيدروجيني (اللوغاريتم السالب لتركيز إيون الهيدروجين، pH = -log10 (H+))، نستخلص: 

pH, pK &quation

عند حالة تعادل pH مع pK ، يصبح تركيز الجزيئ المفكك يساوي تركيز الجزيئ الغير المفكك. و يسمى هذا الرقم الهيدروجيني ' pHنصف التفكك' (pH de demi-dissociation)، و هو يعبر على قوة الحمض أي سهولة التجرد من بروتونه. مثلا: pK1< pK2، يعني أن الحمض 1 أقوى من الحمض 2. Download 'Ionisation des acides aminés neutres' (Ar, Fr).



Glossaire des sciences de la vie, trilingue (Fr, Ar, Eng) + Préparations Examens et contrôles S1, S2, S3 + DVD introductinon MOOC:

Sciences de la vie. Glossaire


Sciences et vie, Biochimie

تعادل الشحنة الكهربائية (pH isoélectrique, pHi) للأحماض الأمينية 

تفكك حمض أميني كالجليسين المتميز بالثوابت K1 و K2، ينتج أشكالا مختلفة للحمض الأميني حسب الشحنة الكهربائية لكل شكل. تتغير الشحنة الكهربائية الصافية (Charge électrique nette) وفق تركيزات أشكال الحمض الأميني و عدد و نوع الشحنات المحمولة و التي يتحكم فيها عنصر pH. هناك pH معين يعطي للحمض الأميني شحنة كهربائية صافية تساوي الصفر. إنه pH تعادل الشحنة الكهربائية أو pH تعادل الأيون الذي يرمز له ب pHi (أو كذلك PI).


pH isoionique (pHi) des acides aminés: la dissociation des fonctions ionisables d'un acide aminé génère des formes différentes du même acide aminé avec des charges électriques différentes. Le pH de la solution dans laquelle se trouve l'acide aminé est déterminant dans l'acquisition de charges. Le pH auquel la charge électrique globale nette est égale à zéro (coincidant avec la forme A+-) est appelé pH isoionique (pHi) ou pH isoélectrique (pI).

إحتساب pHi للأحماض الأمينية المتعادلة. Calcul du pHi pour les acides aminés neutres.

Acides aminés neutres. Ionisation  

تساوي قيمةpHi  معدل قيمتي pK للشكلين من الحمض الأميني اللذين يحيطا الشكل ذو الشحنة الكهربائية المساوية للصفر (تتوفر في حالة pHi = pH). هكذا تصبح قيمة pHi، للكليسين 5,97 تمثل معدل pK1 (2,34) و pK2 (9,60). عند نقطة pHi = pH، يكون الحمض الأميني في شكل A+ (100%). عند نقطة  pK1= pH ، يكون الحمض الأميني في شكل A+ (50%) و A+ (50%). عند = pK2  pH، يكون الحمض الأميني في شكل A+ (50%) و A-  (50%). 


منحنى معايرة الأحماض الأمينية المتعادلة (Acides aminés neutres). 

تهدف معايرة (Titrage, Titration) الأحماض الأمينية إلى معرفة ثوابت pK لأشكال الحمض الأميني المتأين بعد إضافة تراكيز قياسية معينة من قاعدة ( NaOH، مثلا )  أو حمض ( HCl، مثلا ) مع مراقبة تغير pH.

تمتاز كل من الأحماض الأمينية المتعادلة (Acides aminés neutres) و الأحماض ذات الشحنة السالبة (أحماض أمينية ثنائية الكربوكسيل) و الأحماض الأمينية ذات الشحنة الموجبة (أحماض أمينية قاعدية) بمنحنيات للمعايرة مختلفة.

منحنى معايرة الكليسين

Glycine ionisation


Ionisation et titration des acides aminés neutres. Exemple de la glycine (vidéo en Ar et Fr):


Toutes les explications des travaux pratiques (TP) ainsi que les les vidéos sur les techniques d'analyse sont dans le livre et le DVD support du livre 'Sciences de la vie. Protéines et Enzymes, 2013.

كيف تفسر مناطق منحنى معايرة الكليسين المتميزة بتغيرات طفيفة في pH رغم إضافة القاعدة ؟

تعتبر منطقتي منحنى معايرة الكليسين المتميزتان بتغير طفيف في pH رغم إضافة القاعدة، منطقتان منظمتان (zones tampons). و هي توجد حول نقاط pK (مناطق نصف تفكك مجموعات الكربوكسيل و الأمين، zones de demi-dissociation). لكل الأحماض الأمينية قدرة على العمل كمحاليل منظمة (solutions tampons) و تكون قدرتها على التنظيم أعلى عندما يكون تركيز واهب البروتون يساوي تركيز مستقبل البروتون.


تأين الأحماض الأمينية ذات الشحنة السالبة (أحماض أمينية ثنائية الكربوكسيل، أحماض أمينية حمضية،Acides aminés chargés négativement, acides aminés dicarboxyliques, acides aminés acides)

في هذه الحالة تضاف مجموعة تأينية ثالثة للمجموعات المعتادة (الكاربوكسيل فوق Ca و الأمين). إنها مجموعة كاربوكسيل الشق R.  هكذا تصبح معادلات التأين:

Acides aminés acides. Ionisation

في حالة تأين الأحماض الأمينية ثنائية الكاربوكسيل مثل حمض الكلوتاميك،  يقع pHi (شكل الحمض الأميني A+) وسط الثابتين pK1 و pKR المتعلقين بتفكك المجموعة الكربوكسيلسة ل Ca و نظيرتها فوق الشق R.


إحتساب pHi للأحماض الأمينية ذات الشحنة السالبة (أحماض أمينية ثنائية الكربوكسيل).

pHi acides aminés acides


منحنى معايرة الأحماض الأمينية ذات الشحنة السالبة (أحماض أمينية ثنائية الكربوكسيل).

glutamate. Courbe titration

تعتبر معايرة المجموعة الكربوكسيلية للشق R بإضافة NaOH نقطة التعادل الوحيدة (V1) التي يسهل كشفها بوضوح إبان قياس pH. عند نقطة pKR = pH، يكون الحمض الأميني في شكل A+ (50%) و A+2- (50%). قيمة pHi لحمض الكلوتاميك 3,2 تمثل معدل pK1 (2,2) و pKR (4,3). أما قيمة pK2 فهي 9,7. Download 'Ionisation des acides aminés dicarboxyliques' (Ar, Fr).


Ionisation de l'acide glutamique: au point pH = pKR, l'acide aminé est à 50% A+- et 50% A+2-. La valeur du pHi de l'acide glutamique (pHi = 3,2) représente la moyenne de pK1 et pKR.
Ionisation et titration des acides aminés acides. Exemple de l'acide glutamique (vidéo en Ar et Fr):


تأين الأحماض الأمينية ذات الشحنة الموجبة (أحماض أمينية قاعدية) (Acides aminés chargés positivement, acides aminés basiques)

Lysine. Ionisation

إحتساب pHi للأحماض الأمينية ذات الشحنة الموجبة (أحماض أمينية قاعدية).

Lysine. Calcul pHi

منحنى معايرة الأحماض الأمينية ذات الشحنة الموجبة (أحماض أمينية قاعدية).

Lysine. Courbe de titration

تعتبر معايرة مجموعة الأمين فوق Ca بإضافة HCl، نقطة التعادل الوحيدة (V’1) التي يسهل كشفها بوضوح إبان قياس pH.

عند نقطة pKR = pH، يكون الحمض الأميني في شكل A+ (50%) و A- (50%). قيمة pHi لليزين 9,8 تمثل معدلpK2  (9,0) و pKR (10,5). أما قيمة pK1 ، فهي 2,2. بالنسبة للأرجنين (= 10,8  pHi)، قيمة pK1  تساوي  2,2، = 9,0 pK2 و pKR = 12,5. أما الهستدين فتتميز، عكس الليزين و الأرجينين، بتفكك مجموعة إميدازول (شق R) قبل تفكك مجموعة الأمين مع = 7,6  pHi و بثوابت pK1 و pK2 و pKR تساوي بالتتالي 1,8 و 9,2 و 6,0 . 


مقارنة لتأين مختلف أنواع الأحماض الأمينية

aminoacides. pk comparaison

مقارنة لقيم pK للمجموعات التأينية لكل الأحماض الأمينية

Arg

Lys

Tyr

 

Cys

His

Glu

Asp

 

NH2

 

 

ε-NH3+

Ф-OH

a-NH3

SH

 

 

NH+

 

γ-COOH

β-COOH

a-COOH

12,5

10,5

10,1

8,9-10,8

8,3

6,0

4,3

3,9

1,8-2,6

 

Comment sont synthétisés les différents acides aminés ?

Détails (Ar) dans Livres + CD 'Sciences de la vie-Biochimie'


Liens utiles: -- Acides aminés à chaîne hydrocarbonnée -- Acides aminés hydroxylés -- Acides aminés soufrés -- Acides aminés basiques -- Acides aminés dicarboxyliques -- Acides aminés cycliques -- Ionisation des acides aminés. Exercices -- Acides aminés. Structure et propriétés (QCM) --

Accueil --- --- Liens-utiles ---- Annonces --- Newsletter --- Lexique Fr, Ar, Eng -- Contact --

- -
Acides aminés. Ionisation