Como calcular o ponto isoelétrico

O ponto isoelétrico dos compostos naturais é um fator importante para a preparação de soluções e misturas. Apresento aqui os conceitos necessários para saber como calcular o ponto isoelétrico.

O ponto isoelétrico ( pI ) de uma substância pode ser interpretado como a concentração de íons hidrogênio na qual também é ionizado como ácido e como base.

Este ponto isoelétrico também pode ser considerado como o ponto de “dissociação mínima”; nesse nível, a condutividade será mínima.

Em outras palavras, podemos dizer que o ponto isoelétrico (pI) é o nível de pH (número ácido de uma solução) no qual uma molécula na solução tem uma carga líquida igual a zero (0).

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Por que o ponto isoelétrico é importante?

O conceito de ponto isoelétrico é particularmente importante para moléculas de íons híbridos, como aminoácidos, peptídeos e proteínas.

O ponto isoelétrico é fundamental na bioquímica como uma característica distintiva das proteínas. Para um aminoácido, o ponto isoelétrico é a média dos valores de pKa para o grupo amina e carboxila.

No caso de aminoácidos com múltiplos grupos ionizáveis ​​em solução. Por exemplo , lisina, com dois grupos amino ou ácido aspártico, com dois grupos ácidos.

O ponto isoelétrico é dado pela média dos dois pKa do ácido e da base. Ele se origina porque eles perdem ou ganham um próton da forma neutra do aminoácido. Isso pode se estender à definição de pI de peptídeos e proteínas.

O valor de pi pode ser usado para indicar o caráter global básico ou ácido de uma molécula zwitteriônica . Na página Esacademic.com , você pode encontrar uma descrição detalhada do zwitterion.

Compostos com pI > 7 podem ser considerados básicos, e aqueles com pI <7 podem ser considerados ácidos.

Para moléculas complexas, como proteínas, o ponto isoelétrico é útil para descrever o caráter ácido ou básico. Nesse ponto isoelétrico, os valores individuais de pKa não são relevantes.

As proteínas têm uma carga líquida positiva de pH da solução abaixo do ponto isoelétrico ; Eles são carregados negativamente se o pH for maior.

O ponto isoelétrico varia dependendo da composição dos aminoácidos de uma proteína. Portanto, a sequência de aminoácidos da proteína é necessária para o cálculo de pI .

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Qual é a nomenclatura da sequência de uma proteína?

A sequência de uma proteína é geralmente identificada como uma sequência de letras. A nomenclatura indica a ordem dos aminoácidos do terminal amino ao terminal carboxil da proteína.

Um código de uma ou três letras pode ser usado para representar cada aminoácido na sequência.

Existem 20 aminoácidos básicos encontrados na natureza, eles são representados com um código de uma ou três letras da seguinte maneira:

  1. Alanina (Ala, A)
  2. Arginina (Arg, R)
  3. Asparagina (Asn, N)
  4. Ácido aspártico (Asp, D)
  5. Cisteína (Cys, C)
  6. Ácido Glutâmico (Glu, E)
  7. Glutamina (Gln, Q)
  8. Glicina (Gly, G)
  9. Histidina (His, H)
  10. Isoleucina (Ile, I)
  11. Leucina (Leu, L)
  12. Lisina (Lis, K)
  13. Metionina (Met, M)
  14. Fenilalanina (Phe, F)
  15. Proline (Pro, P)
  16. Serina (Ser, S)
  17. Treonina (Thr, T)
  18. Triptofano (Trp, W)
  19. Tirosina (Tyr, Y)
  20. Valina (Val, V)

O ponto isoelétrico ou ponto isoiônico é o pH no qual o aminoácido não migra em um campo elétrico. Isso significa que é o pH no qual o aminoácido é neutro, ou seja, a forma de íons híbridos é dominante.

O pI é dado pela média dos pKas que envolvem zwitterion , isto é, que dão limites à sua existência.

Na página Isoelectric.org , você encontrará uma ferramenta para calcular o ponto isoelétrico de uma substância.

Uma vez dado o preâmbulo teórico, vamos ver como calcular o ponto isoelétrico .

Como o ponto isoelétrico é calculado de acordo com o composto?

Nesse campo, existem três (3) casos que devem ser considerados:

Cadeias laterais neutras

Esses aminoácidos são caracterizados por dois pKas: pKa1 e pKa2 para ácido carboxílico e amina, respectivamente.

O ponto isoelétrico é obtido como a média desses dois pKas, ou seja, pI = 1/2 (pKa1 + pKa2).

Isso é mais facilmente observado quando você percebe que, a um pH muito ácido (abaixo de pKa1), o aminoácido terá uma carga geral + veja e a um pH muito básico (acima de pKa2), o aminoácido terá uma carga geral por vez.

Para o aminoácido mais simples, glicina, pKa1 = 2,34 e pKa2 = 9,6, será obtido um pI = 5,97.

Os outros dois casos introduzem outros grupos ionizáveis ​​na cadeia lateral descrita por uma terceira constante de dissociação ácida, pKa3.

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Correntes laterais ácidas

O pI terá um pH mais baixo porque a cadeia lateral ácida introduz uma carga negativa “extra”. Portanto, a forma neutra existe sob condições mais ácidas quando o excesso de ve foi neutralizado.

Por exemplo , para o ácido aspártico, o cálculo de pl é mostrado abaixo. A forma neutra é dominante entre pH 1,88 e 3,65, pI é a média entre esses dois valores, que é pI = 1/2 (pKa1 + pKa3) e, em seguida, pI = 2,77.

Correntes laterais básicas

O pI terá um pH mais alto porque a cadeia lateral básica introduz uma carga “extra” positiva. Então a forma neutra existe em condições mais básicas quando o extra + ve foi neutralizado.

Por exemplo , para a histidina, a forma neutra é dominante entre pH 6,00 e 9,17, o pI é calculado como uma média, ou seja, pI = 1/2 (pKa2 + pKa3) e, em seguida, pI = 7,59.

Referências

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