O ponto isoelétrico (pI) informa o pH no qual um aminoácido, peptídeo ou proteína não tem carga elétrica líquida - um número em que os bioquímicos confiam para tudo, desde prever como uma proteína se dobra até projetar uma eletroforese ou etapa de purificação por troca iônica. Esta calculadora calcula o pI a partir dos valores de pKa, seja para um dos 20 aminoácidos padrão ou para um peptídeo personalizado que você definir.
Como o pI é calculado a partir dos valores de pKa
Cada grupo ionizável em um aminoácido – a espinha dorsal α-carboxila, a espinha dorsal α-amino e qualquer cadeia lateral ionizável – tem seu próprio pKa, o pH no qual esse grupo é metade protonado e metade desprotonado. À medida que o pH aumenta de muito ácido para muito básico, a carga líquida da molécula diminui uma unidade a cada pKa que ela atravessa, passando de totalmente protonada (mais positiva) para totalmente desprotonada (mais negativa). O ponto isoelétrico fica na região plana onde a carga líquida cruza zero e funciona como a média dos dois valores de pKa em cada lado desse cruzamento - para a glicina, cujos únicos grupos ionizáveis são os grupos carboxila (pKa 2,34) e amino (pKa 9,60), isso é (2,34 + 9,60) / 2 = 5,97.
Por que as cadeias laterais mudam o pI para cima ou para baixo
Sete dos vinte aminoácidos padrão têm uma cadeia lateral que ioniza perto do pH fisiológico: o aspartato e o glutamato carregam um grupo carboxila extra ácido, a cisteína e a tirosina carregam um tiol ou fenol fracamente ácido, e a lisina, a arginina e a histidina carregam um grupo amino, guanidínio ou imidazol extra básico. Um grupo ácido extra adiciona outro pKa baixo à mistura, puxando o par flanqueador – e, portanto, o pI – para baixo em direção à extremidade ácida (o pI do aspartato é 2,77, muito abaixo do 5,97 da glicina). Um grupo básico extra faz o oposto, empurrando o pI para cima em direção à extremidade básica (o pI da lisina é 9,74). É exatamente por isso que os aminoácidos são classificados como ácidos, básicos ou neutros de acordo com sua cadeia lateral.
Carga líquida longe do ponto isoelétrico
Fora do pI, a carga líquida de uma molécula não é apenas +1, 0 ou -1 — ela muda suavemente à medida que o estado de protonação de cada grupo muda de acordo com o equilíbrio de Henderson-Hasselbalch. A guia Carga em pH desta calculadora soma a protonação fracionária de cada grupo para relatar uma carga contínua (por exemplo, +0,85 em vez de +1 plana), que está mais próxima de como as proteínas realmente se comportam em solução e é a base para técnicas como focagem isoelétrica, onde uma mistura de proteínas se separa por pH porque cada uma para de migrar em um campo elétrico exatamente em seu próprio pI.