Điểm đẳng điện là gì (chi tiết nhất)

Điểm đẳng điện một khái niệm quan trọng trong hóa sinh và hóa học phân tử, đặc biệt liên quan đến amino acid và protein. Bài viết dưới đây giúp các bạn hiểu rõ hơn về điểm đẳng điện. Mời các bạn đón đọc:

Điểm đẳng điện là gì (chi tiết nhất)

1. Điểm đẳng điện là gì?

- Điểm đẳng điện là giá trị pH mà tại đó phân tử amino acid hoặc protein không mang điện tích ròng, nghĩa là: tổng điện tích dương + tổng điện tích âm = 0.

- Kí hiệu: pI.

2. Kiến thức mở rộng Điểm đẳng điện là gì

Điểm đẳng điện của một số amino acid:

- Các amino acid có khả năng di chuyển khác nhau trong điện trường tuỳ thuộc vào pH của môi trường (tính chất điện di).

Khi pH < pI thì amino acid đó tồn tại chủ yếu ở dạng cation, còn khi pH > pI thì amino acid đó tồn tại chủ yếu ở dạng anion. Khi đặt trong một điện trường dạng anion sẽ di chuyển về cực (+) còn dạng cation sẽ di chuyển về cực (−).

Tại pH = pI, amino acid tồn tại ở dạng ion lưỡng cực, có điện tích ròng = 0 nên không di chuyển trong điện trường.

3. Bài tập minh họa Điểm đẳng điện là gì

Câu 1. Điểm đẳng điện (pI) là pH mà tại đó:

A. phân tử mang điện tích dương tối đa.

B. phân tử mang điện tích âm tối đa.

C. phân tử không mang điện tích ròng.

D. phân tử phản ứng mạnh với acid.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Câu 2. Ở pH = pI, amino acid di chuyển như thế nào trong điện trường?

A. Đi về cực âm trong điện trường.

B. Đi về cực dương trong điện trường.

C. Không di chuyển trong điện trường.

D. Một phần đi về cực dương, một phần đi về cực âm.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Tại pH = pI, amino acid tồn tại ở dạng ion lưỡng cực, có điện tích ròng = 0 nên không di chuyển trong điện trường.

Câu 3. Điểm đẳng điện (pI) là giá trị pH mà tại đó phân tử amino acid hoặc protein có tổng điện tích ròng bằng 0. Khi pH < pI thì amino acid tồn tại chủ yếu ở dạng nào?

A. Ion lưỡng cực.

B. Cation.

C. Anion.

D. Phân tử trung hòa.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Câu 4. Serine là một α-aminoacid được sử dụng trong quá trình tổng hợp protein. Ở pH = 5,68 thì serine tồn tại chủ yếu ở dạng ion lưỡng cực:

Hiện tượng nào sau đây đúng khi đặt serine trong điện trường ở pH = 5,68.

A. Serine sẽ chuyển hoàn toàn về dạng cation.

B. Serine sẽ di chuyển về phía cực âm của điện trường.

C. Serine sẽ di chuyển về phía cực dương của điện trường.

D. Serine hầu như không di chuyển dưới tác dụng của điện trường.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Tại pH = 5,68 thì serine dạng ion lưỡng cực có tổng điện tích bằng 0 nên hầu như không di chuyển dưới tác dụng của điện trường.

Câu 5. Giá trị pH mà khi đó amino acid có nồng độ ion lưỡng cực là cực đại được gọi là điểm đẳng điện (kí hiệu là pI). Khi pH < pI thì amino acid đó tồn tại chủ yếu ở dạng cation, còn khi pH > pI thì amino acid đó tồn tại chủ yếu ở dạng anion. Khi đặt trong một điện trường dạng anion sẽ di chuyển về cực (+) còn dạng cation sẽ di chuyển về cực (−). Tính chất này được gọi là tính điện di và được dùng để tách, tinh chế amino acid ra khỏi hỗn hợp của chúng. Cho các giá trị pI của các chất sau:

Trong các giá trị pH cho dưới đây, giá trị nào là tối ưu nhất để tách ba chất trên ra khỏi dung dịch hỗn hợp của chúng?

A. pH = 14.                

B. pH = 9,7.               

C. pH = 3,2.               

D. pH = 6,0.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Tại pH = 6: glycine hầu như không dịch chuyển; lysine dịch chuyển về cực âm; glutamic acid dịch chuyển về phía cực dương.

Câu 6. Các giá trị pI của amino acid được cung cấp trong bảng như sau:

Amino acid	Gly	His	Arg
pI	5,97	7,59	10,76

Một học sinh tiến hành thực nghiệm thí nghiệm điện di.

Phát biểu nào sau đây không đúng?

A. Nếu tiến hành điện di hỗn hợp 3 amino acid trong môi trường có pH = 8,0 thì sẽ có hai amino acid di chuyển về phía cực dương.

B. Nếu điện di ở pH = 6,5 sẽ thấy Gly di chuyển về phía cực dương còn His và Arg di chuyển về phía cực âm.

C. Điểm đẳng điện (pI) của amino acid là pH mà tại đó phân tử không di chuyển trong điện trường.

D. Không có giá trị pH nào để cả 3 amino acid cùng di chuyển về phía cực dương.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Phát biểu A đúng. Nếu tiến hành điện di hỗn hợp 3 amino acid trong môi trường có pH = 8,0 thì có Gly và His di chuyển về phía cực dương.

Phát biểu B đúng. Nếu điện di ở pH = 6,5 sẽ thấy Gly (pI = 5,97) di chuyển về phía cực dương còn His (pI = 7,59) và Arg (pI = 10,76) di chuyển về phía cực âm.

Phát biểu C đúng. Điểm đẳng điện (pI) của amino acid là pH mà tại đó phân tử không di chuyển trong điện trường.

Phát biểu D không đúng. Tại pH > 10,76 cả 3 amino acid cùng di chuyển về phía cực dương.

Câu 7. Glutamic acid là một amino acid thiên nhiên có trong nhiều loại thực phẩm. Trong dung dịch, glutamic acid có thể tồn tại dưới dạng ion khác nhau phụ thuộc vào pH môi trường. Glutamic acid có cấu trúc gồm một nhóm amino (–NH₂) và hai nhóm carboxyl (–COOH). Điểm đẳng điện (pI) của glutamic acid là 3,08 (pI là giá trị pH mà khi đó amino acid có nồng độ ion lưỡng cực là cực đại). Khi pH < pI thì amino acid tồn tại chủ yếu ở dạng cation, còn khi pH > pI thì amino acid tồn tại chủ yếu ở dạng anion.

Cho các nhận định sau:

(a) Glutamic acid thuộc loại hợp chất hữu cơ đa chức, trong phân tử chứa hai loại nhóm chức.

(b) Ở pH = 3,08 thì glutamic acid tồn tại chủ yếu ở dạng anion.

(c) Khi đặt trong một điện trường ở pH = 7,0 thì glutamic acid di chuyển về phía cực dương.

(d) Trong dung dịch pH = 6,0 có thể tách hỗn hợp gồm glutamic acid và lysine (pI = 9,74) bằng phương pháp điện di.

Các nhận định đúng là

A. (a), (b). 

B. (a), (c).

C. (b), (d).

D. (c), (d).

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Loại A và B do phát biểu (a) sai, glutamic acid là hợp chất tạp chức.

Loại C do phát biểu (b) sai, khi ở pH = 3,08 (= pI) thì glutamic acid tồn tại chủ yếu ở dạng lưỡng cực.

Câu 8. Thực hiện thí nghiệm về tính điện di ở pH = 6 của các amino acid gồm arginine, glycine, glutamic acid. Xét các thông tin dưới đây:

Kết quả thí nghiệm tính điện di ở pH =6:

pl là giá trị pH mà tại đó amino acid tồn tại ở dạng ion lưỡng cực có tổng điện tích dương bằng tổng điện tích âm. Cho các phát biểu sau:

(a) Tại pH = 6 thì arginine tồn tại chủ yếu ở dạng anion.

(b) Các vệt (1), (2), (3) lần lượt là glutamic acid, glycine, arginine.

(c) Nếu tại pH = 10,76 thì glycine và glutamic acid đều di chuyển về cực dương.

(d) Tại pH = 6 có thể dùng tính điện di để tách ba amino acid trên.

Số phát biểu đúng là

A. 3.

B. 4.

C. 2.

D. 1.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

(a) Sai, pH = 6 < pl nên Arg tồn tại chủ yếu ở dạng cation.

(b) Sai, pH = 6 thì Arg di chuyển về cực âm, Glu di chuyển về cực dương, Gly không di chuyển –> Các vệt (1), (2), (3) lần lượt là arginine, glycine, glutamic acid.

(c) Đúng, pH = 10,76 > pl của Gly và Glu nên Gly và Glu cùng là anion và di chuyển về cực dương.

(d) Đúng, như kết quả trên các chất (1)(2)(3) đã tách ra ở 3 vị trí khác nhau.

Xem thêm các bài viết về định nghĩa & khái niệm môn Hóa học hay, chi tiết khác:

• Arylamine là gì

• Điện phân nóng chảy là gì

• Nước Schweizer là gì

• Số phối trí là gì

• Liên kết α-1,2-glycoside là gì

• Liên kết α-1,4-glycoside là gì

---