Frage elektrophorese isoelektrischem punkt

Frage zur Elektrophorese und isoelektrischem Punkt

Elektrophorese basiert auf der Tatsache, dass alle Aminosäuren pH-Bereiche haben, wo sie geladen sind.
Jede Aminosäure für sich hat mindestens eine Säuregruppe und eine Aminogruppe. Bei sehr tiefen pH Werten ist die Säuregruppe protoniert und damit ungeladen, die Aminogruppe ist ebenfalls protoniert und damit positiv geladen. Das Gesamtmolekül hat deswegen eine positive Ladung. Bei mittleren pH Werten ist die Säuregruppe negativ geladen und die Aminogruppe positiv geladen. Das Gesamtmolekül scheint deswegen ungeladen, weil sich die positive und die negative Ladung gegenseitig aufheben. Bei sehr hohen pH Werten ist die Säuregruppe deprotoniert , die Aminogruppe ebenfalls , das Gesamtmolekül ist negativ geladen. Die Reste, die die einzelnen Aminosäuren unterscheiden, haben oft selbst noch eine Säure- oder Base-Gruppe und können ähnlich reagieren, und beeinflussen die exakten Protonierungs-/Deprotonierungs pHs der zuvor betrachteten Amino- und Säure-Gruppen.
Dasselbe lässt sich ausdehnen auf Proteine, die ja aus Aminosäuren bestehen. Die Vielzahl an funkionellen Gruppen ergibt einen pH-Wert, an dem gleich viele negative wie positive Ladungen vorhanden sind, der sehr spezifisch für dieses Protein ist.
Bei der Elektrophorese wird ein positiver und ein negativer Pol an eine Lösung angelegt. Positiv geladene Moleküle werden zum negativen Pol gezogen, negativ geladene Moleküle werden zum positiven Pol gezogen. Moleküle mit mehr Ladung wandern schneller als solche mit wenig Ladung. Der pH-Wert der Lösung bestimmt, welche Proteine wie stark und mit welchem Vorzeichen geladen sind. Dadurch lassen sich verschiedene Proteine trennen.
Sehr spezielle Elektrophorese-Experimente benutzen Gele , die einen pH-Gradienten besitzen. Das heisst, das der pH am einen Ende anders ist als am anderen Ende. Proteine wandern nun entsprechend ihrer Ladung durch das Gel. Wenn sie in genau den pH Bereich kommen, wo ihre Gesamtladung gleich Null ist, werden sie gleich stark zum einen Pol wie zum anderen Pol gezogen und bleiben deswegen genau dort sitzten.

Es gibt unterschiedliche Techniken. Bei der Elektrophorese bei einem einheitlichen pH von 10 sind alle Aminosäuren Arginin in der anionischen Form:
H₃N-CH-COO⁻
Beim Anlegen einer Spannung wandern dann die AS in unterschiedlichen Geschwindigkeiten in Richtung Anode. Die Unterschiede in den Wanderungsgeschwindigkeiten resultieren aus der unterschiedlichen Beweglichkeit der AS, u. a. auf deren unterschiedlichen Massen. Bei der Elektrophorese muss man zu einem geeigneten Zeitpunkt abbrechen, da sonst irgendwann alle AS zur Anode gelaufen sind und eine Auftrennung gemäß Ladung und Beweglichkeit nicht mehr vorliegt.
Wählt man als Medium einen pH-Gradienten, dann wandern die AS nach Anlegen einer Spannung zu der Position im Gel, wo der pH des Gradienten dem isoelektrischen Punkt der AS entspricht. An dieser Stelle ist die Nettoladung der AS gleich Null und das dann neutrale Teilchen wird im elektrischen Feld nicht mehr weiter bewegt. Diese Technik nennt man isoelektrische Fokussierung.
Also Elektrophorese ==> in pH-homogenen Medium,
Isoelektrische Fokussierung ==> in einem pH-Gradienten

Bei der Elektrophorese legst Du eine Spannung an Aminosäuren an. Da diese geladen sind, wandern sie in Richtung eines Pols. Bei negativer Ladung Richtung Plus, bei positiver Richtung Minus, wie das Ionen an sich so tun.
Nun ist es so, dass die Acidität der AminoSÄURE nicht immer gleich stark ist wie die Basizität der AMINOgruppe. Das heißt, je nach Aminosäure ist eher die Aminogruppe stärkerprotoniert oder die Säuregruppe deprotoniert, es liegt also ein Überschuss an Kation oder Anion vor. Daher wandern die Aminosäuren, obwohl sie eigentlich neutral sein sollten.
Nun ist es aber so, dass durch Zugabe oder Entfernen von H3O+ Ionen die Aminosäure vollständig in Zwitterionen umgewandelt werden kann, sodass sie nach außen neutral ist und eben im elektrischen Feld nicht mehr wandert.
Zwitterion – Wikipedia
Alles klar?