
【醫】 zwitter ion
concurrently; double; hold two or more posts concurrently; twice
ion
【化】 ion
【醫】 ion
兼性離子(Zwitterion) 是從德語詞彙“zwitter”(意為“雜交”或“雙重”)演變而來的化學術語,指同時攜帶正電荷和負電荷的分子。這類分子在特定pH條件下(如等電點時)呈現電中性,常見于氨基酸、蛋白質等兩性化合物中。
電荷平衡結構
兼性離子分子内同時存在酸性基團(如羧基,-COOH)和堿性基團(如氨基,-NH₂)。在溶液中,羧基釋放質子($text{-COOH} rightarrow text{-COO}^- + text{H}^+$),氨基接受質子($text{-NH}_2 + text{H}^+ rightarrow text{-NH}_3^+$),形成正負電荷共存的狀态:
$$text{H}_3text{N}^+-text{CH}_2-text{COO}^-$$
這一結構在氨基酸(如甘氨酸)中尤為典型。
pH依賴性
兼性離子的穩定性與溶液pH相關。當環境pH等于分子的等電點(pI)時,分子整體顯中性;偏離pI時,分子将傾向于攜帶淨正電荷或負電荷。
權威參考
兼性離子(又稱兩性離子或偶極離子)是生物化學中的重要概念,其核心特征如下:
定義與特性
兼性離子指同一分子内同時攜帶等量正、負電荷的離子狀态。這種狀态常見于氨基酸、蛋白質等兩性電解質中。例如,氨基酸在特定pH條件下,氨基(-NH₃⁺)帶正電,羧基(-COO⁻)帶負電,整體淨電荷為零。
形成條件
當溶液pH等于物質的等電點(pI)時,分子處于兼性離子狀态。此時分子在電場中不發生遷移,例如蛋白質在等電點時溶解度最低。
電中性問題
雖然兼性離子分子内部正負電荷相等,但溶液整體仍可能含有其他離子(如H⁺、OH⁻等),因此溶液的電中性需結合具體體系分析。
補充說明
對于含多個可解離基團的分子(如含三個解離基的氨基酸),其pI需通過相關基團的解離常數(pKa)計算。例如,某氨基酸的pI公式為:
$$
pI = frac{pK{a1} + pK{a2}}{2}
$$
其中pKₐ₁和pKₐ₂分别代表羧基和氨基的解離常數。
【别人正在浏覽】