LES PROPRIÉTÉS DES AMPHOLYTES ET DE LEURS POINTS ISOÉLECTRIQUES

Rappel des notions élémentaires relatives aux ampholytes et à leurs points isoélectriques.

Nous rappellerons d’abord d’une manière tout à fait élémentaire les points principaux de la théorie du point isoélectrique.

On sait aujourd’hui que beaucoup de propriétés physico-chimiques des substances protéiques ne sont qu’un cas particulier de propriétés générales des substances ampholytes ; celles-ci sont des électrolytes susceptibles de posséder à la fois des fonctions acides et des fonctions basiques :

F1G. 1. — Schéma de la dissociation de la valence acide (pK,) et de la valence alcaline (pK) d’un ampholyte OHRH en fonction du pH. Ordonnées: ax — degré de disscciation (en %); abscisses: pH; pH; — pcint isoélectrique.

tels sont par exemple les acides aminés, qui ont des-COOH dissociables et des groupements aminés hydrolysables. On trouve des ampholytes dans un grand nombre de familles de corps de la chimie organique (acides aminés : glycocolle ; hélianthine, rouge méthyle ; bétaïne ; celluloses, etc.) ; ou même de la chimie minérale.

Ces corps se ramènent, directement ou indirectement (hydrolyse), à un type général OH-R-H, avec un ion H+ et un ion OH libérables ; mais ces deux ions ne se dissocient pas de façon comparable, et les pro-

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priétés acides ou basiques d’un ampholyte dépendent de la réaction du milieu: dans un milieu très acide, à forte concentration en ions H+ (faibles pH), la dissociation de la fonction acide est, en vertu de la loi de masses, diminuée ou même bloquée, tandis que la fonction alcaline est au contraire libérée (fig. 1) : la molécule se comporte alors à la manière d’une base libre, d’un cation, et peut être salifiée par un acide ; dans les milieux alcalins (pH élevés) pour des raisons exactement inverses la dissociation de la fonction basique diminue, celle de la fonction acide augmente : l’'ampholyte se comporte donc comme un acide libre, un anion, et peut former des sels avec des bases. Il s’ensuit que pour une certaine valeur de la réaction, intermédiaire entre ces deux extrêmes, l’ampholyte doit avoir ses deux valences également peu dissociées, soit même toutes deux bloquées : à ce moment il est en quelque sorte « hermaphrodite », électriquement neutre.

Si donc nous mettons cet ampholyte dans un champ électrique (par exemple en faisant passer un courant continu à travers sa solution, placée dans un tube en U), l’ampholyte dans un milieu acide se transportera au pôle -, et inversement dans un milieu alcalin au pôle +, ; au stade intermédiaire où il est électriquement neutre il ne se transportera ni comme un anion ni comme un cation, mais restera indifférent. Ce point de transport électrique nul est dit point isoélectrique et est caractérisé par la valeur qu’y présente la réaction du milieu (pH isoélectrique, pHi) ; il faut bien noter qu’il ne coïncide généralement pas avec la neutralité chimique du milieu : il a une valeur spécifique pour chaque ampholyte et constitue une 2mportante constante caractéristique de celui-ci.

L'intérêt pratique de ces notions est que le point isoélectrique se présente en général cemme un point critique des propriétés de l’ampholyte: pour les protéiques en particulier (LoEg) il correspond à un minimum de solubilité, un maximum d’instabilité en solution (floculation), une viscosité minima, une liaison minima avec les électrolytes périphériques (c’està-dire une faculté minima de combinaison), un maximum ou un minimum de propriétés optiques (pouvoir rotatoire ; diffusion, VLÈS et VELLINGER) (fig. 2); et pour les gels, un gonflement minimum par l’eau, et au contraire une igidité maxima. On voit donc que ce qui importera le plus pour définir les propriétés d’un ampholyte tel qu’une substance protéique à un moment déterminé, sera la valeur de la réaction du milieu par rapport au point isoélectrique de l’ampholyte, c’est-à-dire la distance entre le pH et le pH.

La détermination expérimentale du point isoélectrique peut se faire de différentes façons: par exemple en utilisant sa définition théorique, et en cherchant le pH pour lequel le transport du corps par un courant électrique est nul. Cette mesure (cataphorèse) consiste à placer en série sur un circuit de courant continu (avec un gradient de potentiel de l’ordre de 2 à 4 volts par centimètre, et une intensité de 3 à 4 milliampères) des

1 Un ampholyte «moncvalent», c’est-à-dire n’ayant qu'une acidité et une basicité, ne possède qu'un point isoélectrique ; le calcul et l’expérience montrent qu’un ampholyte polyvalent peut en présenter plusieurs.

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c à; PH oz À435% Gelacine à 05%