Professeur - Pierron

4. Prolongements : l’électrophorèseDocument du professeur 4/ 10L’électrophorèse une application en biologie de la migration des ions.L’électrophorèse est une méthode de séparation de particules chargées électriquement par migrationdifférentielle sous l’action d’un champ électrique. Le terme d’ionophorèse est utilisé dans le casd’ions de petite taille.Différents procédés :Electrophorèse libre (en tube en U de section carrée).Electrophorèse sur support ou de zones (support poreux et inertes).Quel que soit le procédé utilisé le principe de migration dépend de plusieurs facteurs :1. De la mobilité électrophorétique, qui est fonction de la charge q et de la géométrie de la particule,cette dernière placée dans un champ électrique E, est soumise à une force F qui l’entraîne versl’électrode de signe opposé : F = q.E2. Des forces de frottement f, dues à la viscosité du milieu η, s’opposent à la migration de laparticule, et ce d’autant plus que la particule est grosse (r = rayon) et que la vitesse de migration(v) est grande : f = 6.π.η.r.v (à noter que η dépend de la température)Il arrive un moment où les deux forces s’équilibrent, et la particule se déplace à vitesse constante, onpeut alors écrire : F = f, soit q.E = 6.π.η.r.vL’expression de la vitesse de la particule est alors : v = q.E / 6.π.η.r.On définit pour chaque particule sa mobilité µ, de manière indépendante du champ électrique, par larelation :µ = v/E = q / 6.π.η.rµ =Vitesse de migration pour un champ électrique de 1 V.cm -1 .La mobilité est une caractéristique de chaque particule, il est donc possible d’effectuer une séparationen se basant sur cette propriété.Une application aux acides α-aminésLes acides α-aminés sont de formule générale H 2 N – CH(R) – COOH, portant donc un radicale acide :le groupe carboxyle - COOH et un radical basique : le groupe amine primaire –NH 2En solution aqueuse, on assiste à la formation d’un zwitterion (ou amphion) de formuleH 3 N + - CH(R) -COO - par transfert d’un proton du groupe –COOH sur le groupe –NH 2 .Le zwitterion est électriquement neutre et se trouve être une espèce amphotère :- c’est l’espèce basique du couple acide/base : H 3 N + - CH(R) -COOH / H 3 N + - CH(R) -COO - de pKanoté pKa 1- c’est l’espèce acide du couple H 3 N + - CH(R) -COO - /H 2 N- CH(R) –COO - de pKa noté pKa 2Au point « isoélectrique », de pH noté pH i = ½ (pKa 1 + pKa 2 ), il est l’espèce prédominante.On peur représenter cela sur un axe de pH :Selon le pH du milieu (pH < pH i ou pH > pH i ) , la forme chargée positivement ou la forme chargéenégativement va prédominer et le champ électrique entraînera l’ion formé vers l’une ou l’autre desélectrodes permettant ainsi de séparer des acides α-aminés de pH i différents.©PIERRON 2008 La migration des ions (page 4)