等电点
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简介
等电点（pI、pH(I)、IEP）是分子不携带净电荷或在统计平均值中呈电中性时的 pH 值。 表示等电点的标准命名法是 pH(I)。 但是，也使用 pI。 为简洁起见，本文使用 pI。 分子上的净电荷受其周围环境的 pH 值影响，并且由于质子 (H+) 的增加或损失，可能会变得更带正电或带负电。
表面自然充电形成双层。 在通常情况下，当决定表面电荷的离子为 H+/HO- 时，净表面电荷会受到浸没固体的液体 pH 值的影响。
pI 值可以影响分子在给定 pH 值下的溶解度。 此类分子在与其 pI 相对应的 pH 值下在水或盐溶液中的溶解度最低，并且通常会从溶液中沉淀出来。 生物两性分子如蛋白质同时含有酸性和碱性官能团。 构成蛋白质的氨基酸本质上可能是正的、负的、中性的或极性的，它们共同赋予蛋白质整体电荷。 在低于其 pI 的 pH 值下，蛋白质带有净正电荷； 高于它们的 pI，它们带有净负电荷。 因此，可以使用制备凝胶电泳（使用恒定 pH 值分离蛋白质）或等电聚焦（使用 pH 梯度分离蛋白质）通过聚丙烯酰胺凝胶中的净电荷分离蛋白质。 等电聚焦也是二维凝胶聚丙烯酰胺凝胶电泳的xxx步。
在生物分子中，蛋白质可以通过离子交换色谱法分离。 生物蛋白质由两性离子氨基酸化合物组成； 这些蛋白质的净电荷可以为正或负，具体取决于环境的 pH 值。 目标蛋白质的特定 pI 可用于模拟周围的过程，然后可以从混合物的其余部分中纯化化合物。 各种 pH 值的缓冲液可用于此纯化过程以改变环境的 pH 值。 当含有目标蛋白的混合物被加载到离子交换器中时，固定基质可以带正电（对于流动阴离子）或带负电（对于流动阳离子）。 在低 pH 值下，混合物中大多数蛋白质的净电荷为正 – 在阳离子交换剂中，这些带正电荷的蛋白质与带负电荷的基质结合。 在高 pH 值下，大多数蛋白质的净电荷为负，它们与阴离子交换剂中带正电的基质结合。 当环境的 pH 值等于蛋白质的 pI 时，净电荷为零，蛋白质不与任何交换剂结合，因此可以洗脱出来。
计算 pI 值
对于只有一个胺基和一个羧基的氨基酸，可以从该分子的 pKas 的平均值计算 pI。
p I = p K a 1 + p K a 2 2 {displaystyle mathrm {pI} ={frac {mathrm {p} K_{mathrm {a1} }+mathrm {p } K_{mathrm {a2} }}{2}}}
电泳凝胶的 pH 值由用于该凝胶的缓冲液决定。 如果缓冲液的 pH 高于正在运行的蛋白质的 pI，蛋白质将迁移到正极（负电荷被吸引到正极）。 如果缓冲液的 pH 值低于正在运行的蛋白质的 pI，蛋白质将迁移到凝胶的负极（正电荷被吸引到负极）。 如果蛋白质在缓冲液 pH 值等于 pI 的情况下运行，它根本不会迁移。 对于单个氨基酸也是如此。
肽和蛋白质的等电点
已经开发了许多用于估计肽和蛋白质等电点的算法。 他们中的大多数使用具有不同 pK 值的 Henderson–Hasselbalch 方程。 例如，在 Bjellqvist 及其同事提出的模型中，通过将同一样品聚焦在重叠的 pH 梯度中，可以确定密切相关的固定化物之间的 pK 值。 方法学的一些改进（尤其是修饰氨基酸的 pK 值的确定）。