Punctul isoelectric

Punctul izoelectric ( pI ) este valoarea pH - ului la care o moleculă are sarcină electrică netă zero. ^[1]

Pentru un aminoacid având o singură grupă amino și o singură grupă carboxilică, valoarea pI poate fi determinată de valorile constantei de disociere a acidului (pKa) a fiecăreia dintre cele două grupuri, calculând media

pI={{pK_{COOH}+pK_{NH_{3}^{+}}} \over 2}

{\ displaystyle pI = {{pK_ {COOH} + pK_ {NH_ {3} ^ {+}}} \ over 2}}

{\ displaystyle pI = {{pK_ {COOH} + pK_ {NH_ {3} ^ {+}}} \ over 2}}

(Ecuația 1)

Pentru aminoacizi cu mai multe grupări ionizabile, de exemplu lizină sau aspartat , se folosește aceeași formulă. Cu toate acestea, este necesar să se ia în considerare numai pKa grupelor, carboxilice sau amino, cele mai prezente; de exemplu pentru lizină se ia în considerare pKa grupelor amino, iar pentru aspartat pKa celor două grupe carboxi.

Lizina are trei pKa: α-Carboxil 2,16; grupa α-amino 9.06 și grupa ε-amino 10.54. Calculul pI ia în considerare doar pKa a celor două grupe amino, prin urmare:

pI={{9,06+10,54} \over 2}=9,80

{\ displaystyle pI = {{9.06 + 10.54} \ over 2} = 9.80}

{\ displaystyle pI = {{9.06 + 10.54} \ over 2} = 9.80}

Aminoacizii, pentru un pH mai mic decât pI, apar în formă protonată (sarcină pozitivă), în timp ce pentru un pH mai mare decât pI apar în formă deprotonată (sarcină negativă). Este posibil să se calculeze analitic raportul dintre cantitatea de aminoacid care apare sub formă deprotonată și cea protonată, la un pH dat, prin ecuația Henderson-Hasselbalch :

pH=pKa+\log {\frac {[R-COO^{-}]}{[R-COOH]}}

{\ displaystyle pH = pKa + \ log {\ frac {[R-COO ^ {-}]} {[R-COOH]}}}

{\ displaystyle pH = pKa + \ log {\ frac {[R-COO ^ {-}]} {[R-COOH]}}}

Sau pentru grupul amino:

pH=pKa+\log {\frac {[NH_{2}]}{[NH_{3}^{+}]}}

{\ displaystyle pH = pKa + \ log {\ frac {[NH_ {2}]} {[NH_ {3} ^ {+}]}}}

{\ displaystyle pH = pKa + \ log {\ frac {[NH_ {2}]} {[NH_ {3} ^ {+}]}}}

Din care obținem:

{\frac {[R-COO^{-}]}{[R-COOH]}}=10^{pH-pKa}

{\ displaystyle {\ frac {[R-COO ^ {-}]} {[R-COOH]}} = 10 ^ {pH-pKa}}

{\ displaystyle {\ frac {[R-COO ^ {-}]} {[R-COOH]}} = 10 ^ {pH-pKa}}

Sau analogul:

{\frac {[NH_{2}]}{[NH_{3}^{+}]}}=10^{pH-pKa}

{\ displaystyle {\ frac {[NH_ {2}]} {[NH_ {3} ^ {+}]}} = 10 ^ {pH-pKa}}

{\ displaystyle {\ frac {[NH_ {2}]} {[NH_ {3} ^ {+}]}} = 10 ^ {pH-pKa}}

Proteinele și aminoacizii pot fi separați în funcție de punctul lor izoelectric prin electroforeză pe gel.

Calculul practic al punctului izoelectric în aminoacizi cu lanț lateral protonabil

În timp ce formula este simplă pentru aminoacizi, în care trebuie luate în considerare doar pKa din grupa carboxil și grupa amino din α, se adaugă complicația pKa a lanțului lateral pentru aminoacizi acizi și bazici.

Un aminoacid bazic: lizina

lizina are trei grupe protonabile: α-carboxilică (pka 2.18), α-amino (pKa 8.95) și lanțul lateral (pKa 10.53). În punctul izoelectric, sarcina netă a majorității aminoacizilor prezenți în soluție este zero. Pentru ca acest lucru să se întâmple, singura apariție posibilă este cea a celor trei grupuri protonabile, unul are o sarcină zero, unul are o sarcină negativă și unul are o sarcină pozitivă. Punctul izoelectric va cădea cu siguranță între extremele pKa ale diferitelor grupuri (aceste extreme sunt 2,18 pentru α-carboxil și 10,53 pentru lanțul lateral) în acest interval, majoritatea aminoacizilor vor avea următoarele grupuri în forme : grupul α-carboxilic deprotonat, purtând sarcină negativă și grupul cu lanț lateral protonat, purtând sarcină pozitivă. Acum este necesar să se ia în considerare gruparea α-amino (pKa 8,95), există interesul ca aceasta să fie deprotonată și, prin urmare, să aibă sarcină zero, acest lucru este valabil pentru valori de pH mai mari de 8,95. Concluzia intuitivă este că punctul izoelectric se încadrează între o valoare a pH-ului de 8,95 și o valoare a pH-ului de 10,53. În special, valoarea pH-ului în care majoritatea aminoacizilor în soluție au caracteristicile de încărcare menționate mai sus este cea obținută prin media pKa a grupării α-amino și a pKa a grupului lanț lateral.

$pI={{8,95+10,53} \over 2}=9,74$ ${\ displaystyle pI = {{8,95 + 10,53} \ peste 2} = 9,74}$ ${\ displaystyle pI = {{8,95 + 10,53} \ peste 2} = 9,74}$

Notă

^(RO) IUPAC Gold Book, „punct izoelectric”

linkuri externe

( EN ) Punctul izoelectric , pe isoelectric.org .
( RO ) ProMoST Protein Modification Screening Tool , pe proteomics.mcw.edu . Adus la 28 noiembrie 2016 (arhivat din original la 11 octombrie 2016) .
( RO ) Baza de date proteome puncte isoelectrice Proeome-pI , pe isoelectricpointdb.org .

Portalul chimiei

Portalul de electrochimie

[1] (RO) IUPAC Gold Book, „punct izoelectric”

[1]