Acides aminés. Ionisation et titration
تأين و 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 (a)، 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.

ما معنى معايرة الأحماض الأمينية ؟
Que signifie la titration (titrage) d'un acide aminé ?

معايرة الأحماض الأمينية عملية تهدف إلى معرفة الأشكال التأينية لحمض أميني ما من خلال تغيير الرقم الهيدروجيني (pH) و يتم ذلك عبر طريقتين:
- تتبع منحنى تفكك الحمض الأميني (مشبع مسبقا) بالإضافة التدريجية لقاعدة محددة.
- تتبع منحنى تشبع الحمض الأميني (مفكك مسبقا) بالإضافة التدريجية لحمض ما

La titration (titrage) d'un acide aminé tend à montrer graphiquement les différentes formes d'ionisation de l'acide aminé et les pHauxquels elles apparaissent. Elle est réalisée de deux façon:
1/ Suivi de la dissociationde l'acide aminé (préalablement saturé par un acide)par une base. On obtient une courbe de dissociation
2/ Suivi de la saturation de l'acide aminé (préalablement dissocié par une base) par un acide. On obtient une courbe de saturation.

dissociation saturation

تأين الأحماض الأمينية المتعادلة
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 (a)، 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).


الرقم الهيدروجيني (pHi)لتعادل الشحنة الكهربائية للأحماض الأمينية
pH isoélectrique (pI, pHi)des acides aminés

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 قيمة pHi  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
Courbe de titration des 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 لCaو 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 نقطةpKR = 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.
Partager cette information sur les réseaux sociaux تبادل المعلومة عبر المواقع الإجتماعية
facebook google plus Twitter Linkedin

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 نقطةpKR = pH، يكون الحمض الأميني في شكل A+ (50%) و A- (50%). قيمة pHi لليزين 9,8 تمثل معدل pK2  (9,0) و pKR (10,5). أما قيمة pK1 ، فهي 2,2. بالنسبة للأرجنين (= 10,8  pHi)، قيمة pK1  تساوي  2,2، = 9,0pK2و 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 pKRتساوي 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

acides aminés pk

Comment sont synthétisés les différents acides aminés ?

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


LIENS UTILES

- QCM Acides aminés ionisation
- 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)




Soutiens aux actions de takween

Afin de pouvoir continuer à servir les visiteurs, soutenez nos actions sur le site takween en faisant acquisition des ouvrages et supports pédagogiques desitinés à améiorer l'enseignement et la recherche scientfique en Biochimie.

Livres biochimie, sciences vie
Adresse

Faculty of Sciences, Cadi Ayyad University
Marrakech, 40000, Morocco

FORMULAIRE POUR CONTACT

Email: baaziz@uca.ac.ma
Phone: 212524434649 (post 513)
Fax: 212524434669
About takween.com

Acides aminés. Ionisation, معايرة الأحماض الأمينية