
【医】 zwitter ion
concurrently; double; hold two or more posts concurrently; twice
ion
【化】 ion
【医】 ion
兼性离子(Zwitterion) 是从德语词汇“zwitter”(意为“杂交”或“双重”)演变而来的化学术语,指同时携带正电荷和负电荷的分子。这类分子在特定pH条件下(如等电点时)呈现电中性,常见于氨基酸、蛋白质等两性化合物中。
电荷平衡结构
兼性离子分子内同时存在酸性基团(如羧基,-COOH)和碱性基团(如氨基,-NH₂)。在溶液中,羧基释放质子($text{-COOH} rightarrow text{-COO}^- + text{H}^+$),氨基接受质子($text{-NH}_2 + text{H}^+ rightarrow text{-NH}_3^+$),形成正负电荷共存的状态:
$$text{H}_3text{N}^+-text{CH}_2-text{COO}^-$$
这一结构在氨基酸(如甘氨酸)中尤为典型。
pH依赖性
兼性离子的稳定性与溶液pH相关。当环境pH等于分子的等电点(pI)时,分子整体显中性;偏离pI时,分子将倾向于携带净正电荷或负电荷。
权威参考
兼性离子(又称两性离子或偶极离子)是生物化学中的重要概念,其核心特征如下:
定义与特性
兼性离子指同一分子内同时携带等量正、负电荷的离子状态。这种状态常见于氨基酸、蛋白质等两性电解质中。例如,氨基酸在特定pH条件下,氨基(-NH₃⁺)带正电,羧基(-COO⁻)带负电,整体净电荷为零。
形成条件
当溶液pH等于物质的等电点(pI)时,分子处于兼性离子状态。此时分子在电场中不发生迁移,例如蛋白质在等电点时溶解度最低。
电中性问题
虽然兼性离子分子内部正负电荷相等,但溶液整体仍可能含有其他离子(如H⁺、OH⁻等),因此溶液的电中性需结合具体体系分析。
补充说明
对于含多个可解离基团的分子(如含三个解离基的氨基酸),其pI需通过相关基团的解离常数(pKa)计算。例如,某氨基酸的pI公式为:
$$
pI = frac{pK{a1} + pK{a2}}{2}
$$
其中pKₐ₁和pKₐ₂分别代表羧基和氨基的解离常数。
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