Le point isoélectrique (pI) est le pH auquel un acide aminé, un peptide ou une protéine ne porte aucune charge électrique nette. Les biochimistes s’appuient sur cette valeur pour prévoir le comportement d’une protéine, concevoir une étape d’électrophorèse ou choisir une purification par échange d’ions. Ce calculateur détermine le pI à partir des valeurs de pKa, pour l’un des 20 acides aminés standards ou pour un peptide personnalisé que vous définissez.
Calculer le pI à partir des valeurs de pKa
Chaque groupe ionisable d’un acide aminé — le groupe α-carboxyle du squelette, le groupe α-amine du squelette et toute chaîne latérale ionisable — possède son propre pKa, c’est-à-dire le pH auquel il est à moitié protoné et à moitié déprotoné. Quand le pH augmente d’une valeur très acide à une valeur très basique, la charge nette de la molécule diminue d’une unité à chaque pKa franchi : elle passe d’un état entièrement protoné (le plus positif) à un état entièrement déprotoné (le plus négatif). Le point isoélectrique se trouve dans la zone où la charge nette passe par zéro. Il correspond à la moyenne des deux valeurs de pKa qui encadrent ce passage. Pour la glycine, dont les seuls groupes ionisables sont le carboxyle du squelette (pKa 2.34) et le groupe amine (pKa 9.60), on obtient donc (2.34 + 9.60) / 2 = 5.97.
Pourquoi les chaînes latérales modifient le pI
Sept des vingt acides aminés standards possèdent une chaîne latérale qui s’ionise près du pH physiologique : l’aspartate et le glutamate portent un groupe carboxyle acide supplémentaire ; la cystéine et la tyrosine portent un thiol ou un phénol faiblement acide ; la lysine, l’arginine et l’histidine portent respectivement un groupe amine, guanidinium ou imidazole supplémentaire à caractère basique. Un groupe acide supplémentaire ajoute une valeur de pKa basse et abaisse la paire de valeurs qui encadre le point isoélectrique — et donc le pI — vers la zone acide (le pI de l’aspartate est de 2.77, bien inférieur à celui de la glycine, 5.97). Un groupe basique supplémentaire produit l’effet inverse et élève le pI vers la zone basique (le pI de la lysine est de 9.74). C’est ainsi que les acides aminés sont classés comme acides, basiques ou neutres d’après leur chaîne latérale.
Charge nette en dehors du point isoélectrique
En dehors du pI, la charge nette d’une molécule ne se limite pas à +1, 0 ou −1 : elle varie progressivement avec l’état de protonation de chaque groupe, selon l’équilibre de Henderson-Hasselbalch. L’onglet « Charge à un pH donné » additionne les fractions de protonation de chaque groupe pour obtenir une charge continue (par exemple +0.85 plutôt qu’un +1 entier). Cela correspond mieux au comportement réel des protéines en solution et fonde des techniques comme la focalisation isoélectrique : les protéines d’un mélange se séparent en fonction du pH, car chacune cesse de migrer dans un champ électrique à son propre pI.