ביוכימיה/תרגול - מטענים

הקדמה

הנושא מטען של חומצה אמינית הינו אחד מהנושאים בהם תלמידים הכי מתקשים, כיוון שהוא נושא מאוד מבלבל. לכן, הוספתי פרק תרגול שמטרתו לשים דגשים בנקודות מסויימות בנושא וכן לחשוף אל מגוון השאלות בפרק.

מטען של חומצה אמינית

תבנית:להשלים מהו מטען החומצה האמינית ארגנין ב-pH פזיולוגי, חומצי ובסיסי?

מטען של פפטיד

ציר את הפפטיד ב-pH

משימה : צייר את הפפטיד Ala+His ב-ph=11. מהו מטען החומצה האמינית ב-pH זה? מה מטענה ב-pH פזיולוגי?

שלב א'

נצייר את הפפטיד ב-ph=7 (פזיולוגי).

שלבים :

• נצייר את הקשר הפפטידי הקבוע :

        H   O        H  
        |   ||       | 
NH3+ - Ca - C - N - Ca - COO-
  
        |       |    |   
        R       H    R

• נוסיף את השיירים על פי השיירים של החומצה האמינית (מופיע בדף נספח ב' בבגרות - טבלת החומצות האמיניות).

Ala+His

• מטען ה-ph הוא +1.

קובץ:Ala+His 1.JPG

חישוב כולל של המטענים (מסומן בעיגול) הוא : +-+=+

שלב ב'

נשנה את המטען של החומצה האמינית על פי ה-ph. במקרה שלנו pH=11, לכן, החומצה האמינית נמצאת בסביבה עם מעט מימנים. כלומר עלינו לשנות מספר גורמים :

• קבוצה אמינית -$NH3$ הופך להיות $N{H}_2$.
• קבוצה קרבוקסילית - נמצאת כבר במצב $CO{O}^{-}$.
• שיירים -
  • אלנין - אין מטען ולכן אין שינוי.
  • היסטדין - חומצה אמינית חיובית (בעלת מטען +1), ולכן המימן שלה "בורח" ממנה והיא נשארת ללא מטען.

קובץ:Ala+His 2.JPG

המטען של החומצה הוא -1

הפרדה באמצעות מטען - אלקטרופורזה/כרומטוגרפיה מחליפי יונים

נתונה תערובת של חלבונים אותה אנו רוצים להפריד.
אנו יודעים את ה-pI של החלבונים ולכן אנו מפרידים את התערובת ע"פ מטען.
ה-pI של החלבונים הוא :

• חלבון א' - pI=2.
• חלבון ב' - pI=5.
• חלבון ג' - pI=6.
• חלבון ד' - pI=8.
• חלבון ה' - pI=10.

תוצאות ההרצה

באיזה pH בוצעה ההרצה? התאם בין החלבון למיקומו על דף ההרצה.

שלב א' - תוצאות

על פי התמונה שהתקבלה, אנו רואים כי :

• pI חלבון מספר 2 זהה ל-pH ההרצה.
• חלבון מספר 1 - שלילי (כיוון שהוא נמשך לחיובי).
• קיימים 3 חלבונים (3-5) הטעונים חיובית.

שלב ב' - סרגל pI

נזכר בסרגל ה-pI של חומצה אמינית :

*pI<pH החומצה האמינית שלילית. * PI>pH חומצה אמינית חיובית.

עתה, נבדוק את ה-pH עבור כל pI נתון :

pI	מטעני ח.א
2	2 נטרלי. 5,6,8,10 חיובים.
5	5 נטרלי 2 שלילי 6,8,10 חיובים
6	6 נטרלי. 2,5 שלילים. 8,10 חיובים.
8	8 נטרלי. 2,5,6 שלילים. 10 חיובי.
10	10 נטרלי. 2,5,6,8 שלילים.

התאמה בין התוצאות לטבלה

ב-pH=5, מתקבלת הרצה התואמת לתוצאות האלקטרופרזה (חלבון חיובי אחד, חלבון נטרלי ושלושה חיובים).

מכאן, שההרצה בוצעה ב-pH=5 :

• חלבון 1 - הוא חלבון בעל pi=2.
• חלבון 2 - הוא חלבון בעל pI=5.
• חלבון 3 - הוא חלבון בעל pI=6.
• חלבון 4 - הוא חלבון בעל pI=8.
• חלבון 5- הוא חלבון בעל pI=10.

הערות

1. שימו לב, במקרה של הדוגמא שלנו, החלבונים הותאמו על פי סדר עולה של pI, כלומר החלבון בעל ה-pI הנמוך ביותר, היה החלבון שסומן במספר הקטן ביותר. כמובן, שבבגרות החלבונים לא ירשמו בסדר זה, דבר שרק יוסיף לבלבול. לכן, שמרו על סדר קבוע שנוח לכם!
2. הוספת חומר Z - לפעמים בשאלות מסוג זה, מופיעה תוצאה נוספת שבה מתוארת ההרצה בנוכחות חומר מסויים. 2 חומרים פופלארים :
   • B מרקפתואל - מפרקת קשרי S-S ולכן משנה את גודל החלבון. בדרך כלל, אוהבים לתת חלבון המורכב משני חלקים (או יותר) שמחוברים בניהם באמצעות קשרי S-S. בעקבות פירוק הקשרים, מתקבל בהרצה 2 חלבונים ולא אחד.
   • אוראה - מפרקת קשרי מימן הקימיים במבנה שניוני. לכן, המבנה השניוני בחלבון נהרס ואנו מקבלים שרשרת פפטידי, במקום גוש חלבון (פחות משקל).

אילו קשרים קימיים במבנה Y

שאלות נפוצות ; שאלות בהן שואלים אילו קשרים קיימים במבנה :

• ראשוני - קשר קוולנטי בלבד בין :
  • קשר פפטידי - קבוצה קרבוקסילית לאמינית.
  • בין שיירים ציסטאנים (S-S).
• שניוני - קשרי מימן (בין קב' קרבוקסילית לאמינית).
• שלישוני - קשרי יוניים, קשרים אלקטרוסטטיים, קשרי מימן, קשרי ואן דר ואלס, אינטרקציות הידרופוביות וקשרים דיסולפידיים.
• רבעוני

קישורים נוספים

• קשרים כימיים בחלבון - מיון של הקשרים בחלבון ע"פ סוגם.
• מבנה חלבון