El punto isoeléctrico (pI) indica el pH en el que un aminoácido, péptido o proteína no tiene carga eléctrica neta — un número en el que los bioquímicos confían para todo, desde predecir cómo se pliega una proteína hasta diseñar un paso de purificación por electroforesis o intercambio iónico. Esta calculadora computa el pI a partir de valores de pKa, ya sea para uno de los 20 aminoácidos estándar o para un péptido personalizado que definas.
Cómo se calcula el pI a partir de los valores de pKa
Cada grupo ionizable de un aminoácido — el α-carboxilo del esqueleto, el α-amino del esqueleto, y cualquier cadena lateral ionizable — tiene su propio pKa, el pH en el que ese grupo está mitad protonado y mitad desprotonado. A medida que el pH sube de muy ácido a muy básico, la carga neta de la molécula baja un escalón de una unidad en cada pKa que cruza, moviéndose de completamente protonada (más positiva) hacia completamente desprotonada (más negativa). El punto isoeléctrico se ubica en la región plana donde la carga neta cruza cero, y resulta ser el promedio de los dos valores de pKa a ambos lados de ese cruce — para la glicina, cuyos únicos grupos ionizables son el carboxilo (pKa 2.34) y el amino (pKa 9.60) del esqueleto, eso es (2.34 + 9.60) / 2 = 5.97.
Por qué las cadenas laterales desplazan el pI hacia arriba o hacia abajo
Siete de los veinte aminoácidos estándar tienen una cadena lateral que se ioniza cerca del pH fisiológico: el aspartato y el glutamato llevan un grupo carboxilo ácido adicional, la cisteína y la tirosina llevan un tiol o fenol débilmente ácido, y la lisina, la arginina y la histidina llevan un grupo amino, guanidinio o imidazol básico adicional. Un grupo ácido adicional añade otro pKa bajo a la mezcla, empujando el par flanqueante — y por lo tanto el pI — hacia el extremo ácido (el pI del aspartato es 2.77, muy por debajo del 5.97 de la glicina). Un grupo básico adicional hace lo contrario, empujando el pI hacia el extremo básico (el pI de la lisina es 9.74). Por esto exactamente los aminoácidos se clasifican como ácidos, básicos o neutros según su cadena lateral.
Carga neta lejos del punto isoeléctrico
Lejos del pI, la carga neta de una molécula no es simplemente +1, 0 o −1 — cambia suavemente conforme el estado de protonación de cada grupo se desplaza según el equilibrio de Henderson-Hasselbalch. La pestaña Carga a pH de esta calculadora suma la protonación fraccional de cada grupo para reportar una carga continua (por ejemplo +0.85 en lugar de un +1 plano), lo cual está más cerca de cómo se comportan realmente las proteínas en solución y es la base de técnicas como el enfoque isoeléctrico, donde una mezcla de proteínas se separa por pH porque cada una deja de migrar en un campo eléctrico exactamente en su propio pI.