Изоэлектрическая точка полиамфолитов

Вещества, способные в зависимости от условий проявлять свойства как оснований, так и кислот, называются амфолитами. Состояние, при котором суммарный заряд полиамфолита равен нулю, называется изоэлектрическим. Значение pH раствора, соответствующее изоэлектрическому состоянию, называется изоэлектрической точкой (p_i). В среде с большей кислотностью, чем в изоэлектрической точке (pH < p_i), ионизация карбоксильных групп подавлена, вследствие чего белок находится в форме макрокатионов, положительный заряд которых обусловлен наличием –R–NH₃⁺-групп. В среде с меньшей кислотностью, чем в изоэлектрической точке (pH > p_i), карбоксильные группы депротонированы, вследствие чего белок находится в форме макроанионов, отрицательный заряд которых обусловлен наличием –R–СОО^--групп.

Белки относятся к полиамфолитам. Возникновение электрического заряда в состоянии, отличающемся от изоэлектрического, обусловливает электрофоретическую подвижность белков. Направление движения макромолекул белков в электрическом поле (к катоду или аноду) зависит от значения pH. Белки, как и все амфолиты, имеют определенную величину изоэлектрической точки. В табл. 4.2 приведены значения изоэлектрических точек некоторых наиболее распространенных белков.

Таблица 4.2

Изоэлектрические точки некоторых белков

Белок	Изоэлектрическая точка
Пепсин желудочного сока	2,00
Казеин молока	4,60
Яичный альбумин	4,71
γ-Глобулин крови	6,40
Фибриноген крови	5,40
Гемоглобин	6,68
Окончание табл. 4.2
Белок	Изоэлектрическая точка
Химотрипсин сока поджелудочной железы	8,60
Рибонуклеаза	9,50
Цитохром С	10,70

При pH <p_i протонируются основные группы в боковых цепях; белок находится в форме макрокатиона и перемещается к катоду. При pH = p_i белок находится в электронейтральной форме (макромолекула) и в электрическом поле не перемещается. При pH > p_i белок перемещается к аноду, так как находится в форме макроаниона вследствие депротонирования кислотных групп в боковых цепях. Макроанионы различаются электрофоретической подвижностью, которая зависит от размера иона и его заряда. Описанные закономерности используются в электрофоретическом методе анализа белков. С помощью электрофореза можно разделить на отдельные фракции сложные смеси белков.

В изоэлектрическом состоянии свойства растворов белков резко меняются, при этом они имеют, например, наименьшую вязкость, плохую растворимость, что связано с изменением формы макромолекул. При значении рН, близком к изоэлектрической точке, разноименно заряженные группы –NH₃⁺ и –СОО^- притягиваются друг к другу и нить закручивается в спираль. При смещении рН среды от изоэлектрической точки одноименно заряженные группы отталкиваются и цепь выпрямляется. Молекулы ВМС в развернутом состоянии придают растворам более высокую вязкость, чем молекулы ВМС, свернутые в спираль или клубок.