un acide et comme une base. Il se crée ainsi en solution une espèce appelée zwitterion
(de l’allemand zwitter signi?ant « hybride »), ou sel interne, dans laquelle le groupement
amino est protoné et le groupement carboxyle a perdu son proton (voir la ?gure 6.8). Cette
forme est prédominante dans un large éventail de pH et explique les propriétés physiques
des acides aminés, soit un point de fusion plus élevé ainsi qu’une mauvaise solubilité dans
les solvants organiques. Cette forme est en équilibre en solution avec d’autres formes chargées, et la proportion relative de chaque forme varie selon le pH du milieu et les valeurs des
constantes d’acidité et de basicité de chaque acide aminé (voir la ?gure 6.9).
Figure 6.9
Équilibre en solution entre les
différentes formes possibles
d’un acide aminé
Pour la glycine, le groupement carboxyle a un pK a de 2,34 ; lorsque le pH du milieu
atteint cette valeur, il existe en solution autant de formes cationiques (charge nette
positive) que de formes zwitterioniques (charge nette nulle). Pour tout pH inférieur à
cette valeur, la forme cationique de la glycine prédomine. De même, puisque la valeur
de pK a de l’amine protonée de la glycine est de 9,60, la forme anionique prédomine
pour tout pH supérieur à cette valeur. Le domaine de pH intermédiaire, soit de 2,34 à
9,60, verra donc une prédominance de la forme zwitterionique, de charge nette nulle.
Pour chaque acide aminé, il existe un et un seul pH distinct pour lequel il n’existe en
solution que la forme zwitterionique : il s’agit du point isoélectrique (pI).
Pour la grande majorité des acides aminés, ce point isoélectrique se situe habituellement autour de 6 (et non de 7), comme l’indique le tableau 6.1. Ce phénomène
s’explique par la capacité différente des deux groupements fonctionnels présents à libérer des protons en solution, l’acide carboxylique étant un meilleur acide (pK a ≈ 2-3)
que l’amine protonée (pK a ≈ 9-10).
Le tableau 6.1 indique que la valeur du pI d’un acide aminé ne comportant qu’un
seul de chacun des groupements fonctionnels acide carboxylique et amine protonée
correspond environ à la moyenne des pK a de ces deux groupements. Ainsi, pour la
glycine, le pI calculé est de 5,97, soit (2,34 + 9,60) ÷ 2.
Exemple 6.1
Dessinez les formes possibles de l’asparagine en solution et déterminez les
domaines de pH dans lesquels ces formes sont prédominantes.
Solution
La forme cationique est prépondérante lorsque le pH est inférieur à 2,02, la forme
zwitterionique pour un pH de 2,02 à 8,80 et la forme anionique pour un pH supérieur à 8,80.
Figure 6.8
Acide aminé sous la forme
d’un zwitterion
La relation entre un acide
et sa base conjuguée est
représentée en chimie des
solutions par l’équation
d’Henderson-Hasselbalch
(pH 5 pK a 1 log ([base
conjuguée] 4 [acide])).
REMARQUE
260 Chapitre 6 Protides
(de l’allemand zwitter signi?ant « hybride »), ou sel interne, dans laquelle le groupement
amino est protoné et le groupement carboxyle a perdu son proton (voir la ?gure 6.8). Cette
forme est prédominante dans un large éventail de pH et explique les propriétés physiques
des acides aminés, soit un point de fusion plus élevé ainsi qu’une mauvaise solubilité dans
les solvants organiques. Cette forme est en équilibre en solution avec d’autres formes chargées, et la proportion relative de chaque forme varie selon le pH du milieu et les valeurs des
constantes d’acidité et de basicité de chaque acide aminé (voir la ?gure 6.9).
Figure 6.9
Équilibre en solution entre les
différentes formes possibles
d’un acide aminé
Pour la glycine, le groupement carboxyle a un pK a de 2,34 ; lorsque le pH du milieu
atteint cette valeur, il existe en solution autant de formes cationiques (charge nette
positive) que de formes zwitterioniques (charge nette nulle). Pour tout pH inférieur à
cette valeur, la forme cationique de la glycine prédomine. De même, puisque la valeur
de pK a de l’amine protonée de la glycine est de 9,60, la forme anionique prédomine
pour tout pH supérieur à cette valeur. Le domaine de pH intermédiaire, soit de 2,34 à
9,60, verra donc une prédominance de la forme zwitterionique, de charge nette nulle.
Pour chaque acide aminé, il existe un et un seul pH distinct pour lequel il n’existe en
solution que la forme zwitterionique : il s’agit du point isoélectrique (pI).
Pour la grande majorité des acides aminés, ce point isoélectrique se situe habituellement autour de 6 (et non de 7), comme l’indique le tableau 6.1. Ce phénomène
s’explique par la capacité différente des deux groupements fonctionnels présents à libérer des protons en solution, l’acide carboxylique étant un meilleur acide (pK a ≈ 2-3)
que l’amine protonée (pK a ≈ 9-10).
Le tableau 6.1 indique que la valeur du pI d’un acide aminé ne comportant qu’un
seul de chacun des groupements fonctionnels acide carboxylique et amine protonée
correspond environ à la moyenne des pK a de ces deux groupements. Ainsi, pour la
glycine, le pI calculé est de 5,97, soit (2,34 + 9,60) ÷ 2.
Exemple 6.1
Dessinez les formes possibles de l’asparagine en solution et déterminez les
domaines de pH dans lesquels ces formes sont prédominantes.
Solution
La forme cationique est prépondérante lorsque le pH est inférieur à 2,02, la forme
zwitterionique pour un pH de 2,02 à 8,80 et la forme anionique pour un pH supérieur à 8,80.
Figure 6.8
Acide aminé sous la forme
d’un zwitterion
La relation entre un acide
et sa base conjuguée est
représentée en chimie des
solutions par l’équation
d’Henderson-Hasselbalch
(pH 5 pK a 1 log ([base
conjuguée] 4 [acide])).
REMARQUE
260 Chapitre 6 Protides