9. 酸性アミノ酸・中性アミノ酸・塩基性アミノ酸の滴定曲線の違い
※本記事にはアフィリエイトリンクが含まれる可能性があります。
こんにちは！ 
生化学の勉強を頑張っている皆さん、
今日も本当にお疲れさまです。
まず結論です
滴定曲線が苦手な人は、ほぼ全員「グラフの形」から覚えようとして
失敗しています。
でも、本当に見るべきなのは形📈ではありません。
どこが H⁺ を手放す👋🏻ポイントなのか。
どこが H⁺ を受け取る👊🏻ポイントなのか。
そのアミノ酸に、H⁺ を出したり受け取ったりする場所が
何か所あるのか。
・中性アミノ酸は、主に2か所
・酸性アミノ酸は、主に3か所
・塩基性アミノ酸は、主に3か所
これだけで滴定曲線は、かなり読めるようになります👍
2. 滴定曲線って、何を見るグラフ？
H⁺ がどの順番で外れるかを見る
うーん……
塩基を少しずつ加えたときに、
アミノ酸の電荷⚡️の状態がどう変わるかを
見るグラフ📈、かな。
いいね👍 かなり本質に近いよ。
滴定曲線は、酸や塩基を加えたときに
pH がどう変わるかを表すけれど、
📚アミノ酸で大事なのは、
どの H⁺ が、どの順番で外れるかなんだ。
アミノ酸には、H⁺ に関わる場所がある。
・COOH (カルボキシ基)は、H⁺ を手放しやすい
・NH₂ / –NH₃⁺（アミノ基)は、H⁺ を受け取りやすい
だから、そのH⁺ に関わる場所が
・2つあるなら反応も2段階になるし、
・3つなら反応も３段階になる、
って考えられるんだね。
3. まず、酸と塩基の意味を確認
〜酸は H⁺ を手放す。塩基は H⁺ を受け取る〜
ここで基本を確認しよう。
ブレンステッドの定義では、
酸 = H⁺ を与えるもの
塩基 = H⁺ を受け取るもの
あやふやになってしまうところだ。。。
酸は H⁺ を与える、塩基は H⁺ を受け取る、だね。
では、基本のアミノ酸を考えてみよう。
（中性アミノ酸）では、
中性付近の水溶液中で、主に
・アミノ基は NH₃⁺
・カルボキシ基は COO⁻
の形で存在しているよ。
詳しくは前の記事「アミノ酸のイオン性」も見てみてね。
もともとの COOH が H⁺ を手放して COO⁻ になった。
だから COOH は“酸”としてはたらいているんだね。
だから NH₂ は“塩基”としてふるまう、
でいいのかな？
COOH は酸性、NH₂ は塩基性と考えていいよ。
中性付近の水溶液中の形を
出発点🏁にして考えてみよう。
💧水溶液が中性から酸性に傾くと、
COO⁻ はどうなるかな？
COO⁻ は H⁺ を受け取って COOH に戻る。
ということは… COO⁻ は塩基として
ふるまっているってこと？
でも、そうすると……。
側鎖に COO⁻ を持つアミノ酸は
塩基性アミノ酸じゃないの？
COO⁻ は H⁺ を受け取って COOH になるので、
その瞬間のふるまいとしては塩基なんだ。
つまり、
・COOH は H⁺ を手放す側 → 酸
・COO⁻ は H⁺ を受け取る側 → 共役塩基
という関係だよ。
でも、ここで大事なのは、
・酸性アミノ酸
・塩基性アミノ酸
・中性アミノ酸 の分類は、
その側鎖が”もともとどういう性質を持つか”で決まる
ということなんだ。
なるほど。
つまり、側鎖に COO⁻ があっても、
もともとは COOH として
H⁺ を手放しやすい性質を持つ。
だから酸性アミノ酸と呼ぶんだね。
その通り。
今の形で見たふるまいと、
もとの側鎖の性質で決まる分類は、
分けて考えるのがコツだよ。
4. グリシンが基本形 中性アミノ酸は2段型
それではいよいよ滴定曲線📈を見ていこう。
まず⚖️中性アミノ酸の代表として
✅グリシンの滴定曲線をみてみよう。
グリシンの滴定曲線は、
一つ前の記事
「アミノ酸滴定曲線がついに読める！｜
pKa・等電点・緩衝域を一気につなぐ」
で説明しているから、読んでみてね。
側鎖に特別な酸性・塩基性の強い部分がない。
・カルボキシ基
・アミノ基
の2か所なんだ。
だから、グリシンの滴定曲線は2段型なんだね。
5. 酸性アミノ酸は、なぜ3段型？ 側鎖にカルボキシ基が1つ増えるから
次に酸性アミノ酸を見てみよう。
酸性アミノ酸の代表は、
✅アスパラギン酸
✅グルタミン酸
この2つは、グリシンと違って、
側鎖にもカルボキシ基を持っているんだ。
だから電離部位は3か所になる。
・α-カルボキシ基
・側鎖のカルボキシ基
・アミノ基
pH を上げると⤴️
①まずαカルボキシ基の H⁺
②次に側鎖カルボキシ基の H⁺
③最後にアミノ基の H⁺
の順に外れる。
だから3段型になるんだ。
しかも、マイナスを作る場所が1つ多いから、
全体としてマイナス寄りになりやすい。
そのぶん、全体の電荷がゼロになる地点は、
より低い pH 側にくる。
だから、等電点は低い側⤵️にくるよ。
￥
6. なぜ本体のαカルボキシ基のH+が先に外れるの？
酸性アミノ酸では、
どうして側鎖のカルボキシ基より、
本体のαカルボキシ基の H⁺ が先に外れるの？
いい質問だね。それは
α-カルボキシ基のほうが酸として強い💪からだよ。
つまり、H⁺ を手放しやすい👋🏻んだ。
H⁺ を手放しやすい👋🏻？
H⁺ を外して –COO⁻ になったあと、
そのマイナス電荷➖が安定しやすいんだ。⚖️
外した方が安定するから⚖️、先に外れるんだね。
そう。
側鎖のカルボキシ基は –NH₃⁺ から少し遠い。
だから、本体のαカルボキシ基ほどは
H⁺ を外しても安定しないんだよ。
本体のαカルボキシ基のほうが、
H⁺を外したあとの姿が安定しやすい。
だから側鎖のカルボキシ基より先に外れる。
こう考えれば大丈夫だよ。
7. 塩基性アミノ酸は、なぜ3段型？
次に塩基性アミノ酸をみてみよう。
塩基性アミノ酸の代表は、
✅リシン
✅アルギニン
✅ヒスチジン
この3つは、
側鎖にも塩基性部分を持っているんだ。
その通り。
電離部位は3か所になる。
①カルボキシ基
②α-アミノ基
③側鎖の塩基性部分
①まずカルボキシ基の H⁺
②次に α-アミノ基の H⁺
③最後に側鎖の塩基性部分の H⁺
が外れる。
だからこちらも3段型だよ。
しかも、プラスを保つ場所が1つ多いから、
全体としてプラス寄りになりやすい。
そのぶん、全体の電荷がゼロになる地点は、
より高い pH 側にくる。
つまり等電点が高く⤴️なるんだ。
8.なぜ側鎖の塩基性部分が最後まで H⁺ を持つの？
α-アミノ基の H⁺ が先に外れるの？
それは、側鎖の塩基性部分の方が
H⁺ をつかまえる力が強い💪からだよ。
その通り。
📚たとえば、
・リシンなら 側鎖のアミノ基
・アルギニンなら グアニジノ基
・ヒスチジンなら イミダゾール環
こういう側鎖は、α-アミノ基より H⁺ を引きつける力が
強いんだ💪
最後まで H⁺を離さない。
そう。だから塩基性アミノ酸では、
1. まず カルボキシ基 の H⁺
2. 次に α-アミノ基 の H⁺
3. 最後に 側鎖の塩基性部分 の H⁺
の順に外れやすいんだよ。
そしてそれは、αアミノ基よりも
側鎖の塩基性部分の方が
等電点が高い⤴️ことにもつながるね。
9. ここだけ押さえれば大丈夫 形ではなく、追加側鎖を見る
最後に、いちばん大事なまとめだよ。
・グリシン = 基本形 = 2段型
・酸性アミノ酸 = 酸性の側鎖が追加 = 3段型
・塩基性アミノ酸 = 塩基性の側鎖が追加 = 3段型
追加された側鎖が何者かなんだね。
酸性も塩基性もどちらも3段型だから、
形だけでは見分けにくい。でも、
側鎖が H⁺ を手放しやすい → 酸性アミノ酸
側鎖が H⁺ を受け取りやすい → 塩基性アミノ酸この視点があれば、かなり整理しやすくなるよ。
【🍀ブログ限定豆知識】アミノ酸飲料の溶けやすさ？
“どの形でいるか”でも変わる｜溶けやすさを左右する電荷の話
滴定曲線って関係あるの？
あるよ👍
実は、アミノ酸が
どの pH でどんな電荷⚡️を持ちやすいかは、
サプリや飲料の💧溶けやすさや扱いやすさ
にも関わるんだ。
うん。
基本的にアミノ酸は、
⚡️電荷を持つ形だと💧水になじみやすく、
溶けやすくなることが多いんだよ。
より溶けやすい”塩”🧂の形で入っていることもあるんだ。
パッケージに”〇〇ナトリウム🧂”って書いてあるのを
見たこともあるんじゃないかな？
すっと溶けるか、だまになりやすいか、みたいな違いには
電荷の違いや、塩の形で入っているかどうかが
関係してるんだね。
そしてそれだけではなく
・他の成分と混ぜやすいか
・時間がたっても沈みにくいか
・味が変わらないかにもつながるよ。
なるほど。
アミノ酸の滴定曲線でわかる
「どの pH で、 H⁺ を手放すか・受け取るか」
という考え方は、
アミノ酸飲料の、
・飲みやすさ
・溶けやすさ
・配合のしやすさ
・製品の安定性 にもつながっているんだね。
