in structure from amino acid sequence. Nature, 271, 15-20.

Karplus M., Weaver D. Lt 1976. Protein-folding dynamics, Nature, 260, 404-^06.

levin M., Chothia C, 1976. Structural patterns in globular proteins, Nature, 261, 552-558.

Chothia C, 1975. Structural invariants in protein folding, Nature, 254, 304-308. Anfinsen С. В., 1964. On the possibility of predicting tertiary structure from primary sequence. In: Sela M. (ed.), New Perspectives in Biology, pp. 42-50, American Elsevier.

Обзоры

Advances in Protein Chemistry. Annual Review of Biochemistry. Annual Review of Biophysics and Bioengineering.

ПРИЛОЖЕНИЕ. Понятия кислотности и основности

Определение значений рН и рХ

рН раствора является показателем концентрации в нем ионов водорода. Значение рН определяют, исходя из равенства

Ионизация воды

Вода диссоциирует на ион гидрония (НэО +) и гидроксильный ион (ОН "). Для простоты ион гидрония обозначим как ион водорода (Н + ), и тогда процесс диссоциации воды в состоянии равновесия примет вид

н2о *± Н+ ( он-.

Константа равновесия Кр этого процесса составит

(3)

1

= - ^лу[Н + ]

[Н + ]

Представим процесс ионизации слабой кислоты в состоянии равновесия:

НА +± Н+ + А".

Кажущаяся константа равновесия К процесса ионизации выражается уравнением

К =

(4)

[Н + ][А-] [НА]

[н + ][он-]

[Н20]

(1) Отсюда рК кислоты можно определить как

(2)

где величины в квадратных скобках представлены в молярных концентрациях. Поскольку концентрация воды (55,5 М) при ионизации меняется мало, уравнение (1) можно упростить:

Кн2о = [Н + ][ОН-],

где Кн2о- ионное произведение воды. При 25°С

Кн2о = 1,0 • КГ14.

Следует обратить внимание на обратно пропорциональную зависимость между концентрациями ионов Н + и ОН ~. Если повышается концентрация Н +, то снижается концентрация ОН ", и наоборот. Например, если [Н+] = 10"2 М, то [ОН-] =

= ю-12м.

Определение кислот и оснований

Кислота служит донором протона, основание-акцептором протона.

СН3 - СООН * Уксусная кислота

NH^

Ион аммония

Кислота Н+ + Основание

Н+ + СН3 - СОО Ацетат-ион

+± Н+ + NH,

Аммиак

При ионизации кислоты образуется соответствующее ей (сопряженное) основание, и наоборот: при протонировании основания образуется соответствующая кислота. Так, уксусная кислота и ацетат-ион являются сопряженной парой кислота - основание.

(5)

рК = -]gK = ]g±

Из уравнения (4) следует, что рК кислоты представляет собой то значение рН, при котором кислота наполовину диссоциирована.

Уравнение Хендерсона-Хассельбальха

Какова взаимосвязь между значением рН и соотношением кислоты и основания в растворе? Из уравнения (4) можно получить нужную формулу. Сделаем следующее преобразование:

1

(6)

_ 1 [А"] [Н+] К ' [НА].

Прологарифмируем это выражение:

[А"]

(7)

+ lg

[НА]

18 [Н + ] lg К

[А"] [НА]

(8)

Заменив lgl/[H + ] и \gi/K соответственно на рН и рК, получим

рН = рК + lg

Последнее выражение широко известно как уравнение Хендерсона-Хассельбальха.

Из уравнения (8) можно вычислить значение рН раствора, если известны молеку

лярные соотношения А " и НА, а также рК кислоты.

Допустим, что имеется раствор 0,1 М уксусной кислоты, содержащей 0,2 М ацетат-ионов. рК уксусной кислоты равно 4,8. Следовательно, рН раствора составит

рН = 4,8 + lg-^?- = 4,8 + lg2 = = 4,8 + 0,3 = 5,1.

Аналогично можно рассчитать рК кислоты, если известны соотношение молярных концентраций А- и НА и рН раствора.

Буферная емкость

Сопряженная пара кислота-основание (подобная приведенной паре уксусная кислота-ацетат-ион) обладает важным свойством: она препятствует изменению рН раствора. Другими словами, она является буфером. Представим себе, что к раствору уксусной кислоты (НА) добавляют ОН-:

НА + ОН- <=? А" + Н20.

График зависимости рН такого раствора от количества добавленных ионов ОН ~ называют кривой титрования (рис. 2.49). Отметим, что кривая имеет точку перегиба при рН 4,8, соответствующую рК уксусной кислоты. Вблизи этого значения рН сравнительно большие количества добавленных ОН ~ -ионов вызывают только незначительное изменение рН. В целом именно в области значений своего рК слабые кислоты проявляют наилучшие буферные свойства.

Значения рХ аминокислот

У аминокислот типа глицина могут ионизироваться две группы: а-карбоксильная группа и протонированная ос-аминогруппа. Их можно оттитровать путем добавления основания (рис. 2.50). рК а-СООН-группы составляет 2,3, рК 0C-NH3 -группы -9,6. Примерно такие же значения рК этих групп и у других аминокислот. У некоторых аминокислот, в частности у аспарагиновой кислоты, может ионизироваться также боковая цепь. Значения рК ионизирующихся боковых цепей аминокислот лежат в диапазоне от 3,9 (аспарагиновая кислота) до 12,5 (аргинин)

Н Н

+H,N—С—СООН .+ °Н ' +H,N—С— СОО3 I I

Н Н

Н

+ он I

. H,N—С—СОО

2 I

Н

Вопросы и задачи

1. В химии белка часто используются следующие реактивы:

CNBr Дансилхлорид

Мочевина 6 н. НС1

JJ-Мерка