多肽的净电荷并非固定不变的常数,而是随溶液环境 pH 连续改变的状态函数,按 Henderson-Hasselbalch 方程累加序列中每个可解离基团的理论荷电态得出。
Henderson-Hasselbalch 方程如何计算净电荷
碱性基团(质子化形式带正电荷):
荷电贡献 = 1 / (1 + 10^(pH - pKa))
酸性基团(去质子化形式带负电荷):
荷电贡献 = -1 / (1 + 10^(pKa - pH))
两个函数均在 pH 跨越各自 pKa 时平滑连续地在带电态与中性态之间过渡。
全链可电离基团累加
多肽净电荷(pH) = N端项 + C端项 + 侧链项总和
净电荷计算器采用 Bjellqvist (1993) 标度精准求解指定 pH 下的净电荷值。
与等电点 (pI) 的数学关系
当净电荷函数值正好为零时所对应的 pH 即为等电点。等电点计算器采用数值搜索求出此零点。
辅助统计分析
带电残基比例计算器统计酸碱残基比例,而芳香性计算器则评估 Phe、Trp、Tyr 的占比情况。
简而言之:多肽净电荷(pH) = N端项 + C端项 + 侧链项总和,每一项均由 Henderson-Hasselbalch 方程给出。
权威参考文献与引用
- Henderson, L. J. (1908). Concerning the relationship between the strength of acids and their capacity to preserve neutrality. American Journal of Physiology, 21(2), 173-179. 缓冲体系酸碱平衡的原始数学表达。
- Hasselbalch, K. A. (1916). Die Berechnung der Wasserstoffzahl des Blutes. Biochemische Zeitschrift, 78, 112-144. 基于 pH 标度的对数形式转换。
- Bjellqvist, B., Hughes, G. J., et al. (1993). The focusing positions of polypeptides in immobilized pH gradients. Electrophoresis, 14(1), 1023-1031. PubMed PMID: 8125050. 多肽标准 pKa 数据集。
- IUPAC Compendium of Chemical Terminology (Gold Book). 酸度常数与 pH 定义。Pure and Applied Chemistry, 1997.