生物大分子的化學

pKa(酸解離常數的負對數)

/ pee-KAY-ay /

有些酸會急切地放掉自己的氫離子,有些則緊緊抓著不放;pKa 是一個數字,告訴你某個酸性基團有多不情願釋放它的 H+。如果說 pH 回答的是「這溶液有多酸?」,那麼 pKa 回答的是「在多酸的環境下,這個特定的基團才肯交出它的質子?」

每一個能交出氫離子的基團都有一個特徵性的 pKa——就是恰好有一半這樣的基團已經釋放了 H+、另一半仍抓著不放時的那個 pH。在該 pH 之上(更偏鹼),基團大多去質子化,往往帶一個負電荷;在該 pH 之下(更偏酸),它保持質子化、呈中性。所以 pKa 是一個臨界點。一條好用的規則,即亨德森-哈塞爾巴赫的思路指出:當周圍的 pH 等於 pKa 時,基團是五五開;每偏離一個 pH 單位,比例就傾斜十倍。低 pKa 意味著一種容易放手的強酸;高 pKa 意味著一種抓得很緊的弱酸。

在分子生物學裡,pKa 解釋了一個分子在細胞接近 7.4 的 pH 下究竟帶不帶電。胺基酸的羧基(pKa 約為 2)在體內 pH 下去質子化、帶負電;胺基(pKa 約為 9 到 10)則質子化、帶正電。某些側鏈,比如組胺酸(pKa 接近 6),恰好處在臨界邊緣,會隨極小的 pH 變化而切換電荷——這正是酶為何會用組胺酸在催化過程中傳遞質子。知道了 pKa,生物學家就能預測電荷,而電荷又預測著分子如何相吸、相斥、相互反應。

在血液的 pH 7.4 下,胺基酸的羧基(pKa 約為 2)遠在其 pKa 之上,因而帶負電;而它的胺基(pKa 約為 9)則在其 pKa 之下,因而帶正電——使這個分子同時擁有一個正端和一個負端。

pKa 就是某基團有一半去質子化時所在的那個 pH。

不要把 pKa 與 pH 混淆:pKa 是某個特定酸性基團固有的、不變的性質,而 pH 是周圍溶液中變化的酸度。基團的電荷取決於兩者之差。

又稱
acid dissociation constantpKa value酸度系数酸度係數