氨基酸 含有可电离基团，这些基团会根据环境 pH 值获得或失去质子。了解氨基酸的滴定行为和等电点 (pI) 是蛋白质化学和分离技术的基础，例如 等电聚焦，其毛细管形式 (CIEF) 根据蛋白质和肽的 pI 以极高的分辨率分离蛋白质和肽。

氨基酸中的可电离基团

α-羧基

每个氨基酸都有一个 α-羧基，pKa 约为 2.2。当 pH 值低于该 pKa 时，该基团被质子化 (COOH)。在上述 pH 值下，它被去质子化 (COO-)。

α-氨基组

每个氨基酸都有一个 α-氨基，pKa 约为 9.4。当 pH 值低于该 pKa 时，该基团被质子化 (NH3+)。在上述 pH 值下，它会去质子化 (NH2)。

侧链可电离基团

七个氨基酸在其侧链上具有额外的可电离基团：天冬氨酸（pKa ~3.9）、谷氨酸（pKa ~4.1）、组氨酸（pKa ~6.0）、半胱氨酸（pKa ~8.3）、酪氨酸（pKa ~10.1）、赖氨酸（pKa ~10.5）和精氨酸（pKa ~12.5）。

滴定曲线

简单氨基酸的滴定

当用碱滴定丙氨酸（无可电离侧链）时，它显示出两个缓冲区域。在低 pH 值下，它完全质子化，带 +1 电荷。添加碱时，羧基首先失去质子，产生不带净电荷的两性离子。进一步加成使氨基去质子化，产生-1电荷。

等电点 (pI)

等电点是氨基酸正负电荷相等、不带净电荷时的 pH 值。对于没有可电离侧链的氨基酸，pI 是两个 pKa 值的平均值：pI = (pKa1 + pKa2) / 2。

具有可电离侧链的氨基酸的等电点

对于酸性氨基酸（天冬氨酸、谷氨酸），pI 是两个最低 pKa 值的平均值。对于碱性氨基酸（赖氨酸、精氨酸、组氨酸），pI 是两个最高 pKa 值的平均值。

应用

pI 对于使用等电聚焦 纯化蛋白质至关重要，这是一种根据 pH 梯度中的 pI 分离蛋白质的技术。在其毛细管形式 (CIEF) 中，蛋白质集中在狭窄毛细管内的尖锐条带中并在线检测，从而实现定量电荷变体分析。在其等电点，蛋白质具有最小的溶解度并且不会在电场中迁移。