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Punto isoelettrico

Questa pagina di Biochimica contiene informazioni di natura tecnico scientifica, realizzate in modo specifico per gli Studenti Universitari dei corsi di Biochimica, Biochimica della nutrizione, Biochimica cellulare, etc. ed è anche classificabile come testo di Appunti di Biochimica.

Il punto isoelettrico, convenzionalmente abbreviato in pI, è il valore di pH nel quale una molecola avente due o più funzionalità ionizzabili presenta una carica elettrica neutra pari a zero.

Nel caso di un aminoacido con un gruppo carbossilico e uno aminico, il punto isoelettrico coincide con il valore di pH nel quale la carica elettrica tra le due funzionalità appena elencate è neutra. Per tutti gli aminoacidi senza residuo ionizzabile, il punto isoelettrico si calcola con la semplice media tra il pK carbossilico (pK1) ed il pK aminico (pK2). La glicina, ad esempio, è un aminoacido che presenta pK1 pari a 2.35 e pK2 pari a 9.78. La formula per il calcolo del punto isoelettrico è la seguente:

 pI = (2.35 + 9.78) / 2 = 6.05

Equazione 1 Calcolo del punto isoelettrico per la glicina

Quando la catena laterale è protonabile, esiste un terzo valore di pK (pKr); il calcolo del punto isoelettrico, in questo caso, è operato in modo differente. È possibile assumere un buon esempio con il calcolo del pI della lisina, che è un aminoacido con tre gruppi ionizzabili: pK1 =2.16, pk2 = 9.06 e pK3 = 10.54. Il punto isoelettrico si trova, necessariamente, tra i due valori di pK “estremi”, in altre parole 2.16 e 10.54. Il calcolo della media, di questi due valori, non è sufficiente poiché il pK2 può spostare la carica, in base al valore del pH, verso una forma elettropositiva o elettronegativa. In linea generale, quando una molecola possiede un gruppo aminico, un gruppo carbossilico ed un terzo residuo protonabile, il calcolo del punti isoeletrico viene svolto tenendo conto della media tra il pK aminoco (pK2) ed il pk del residuo pkR. Nel caso della lisina, il pI si calcola con l’equazione:

 pI = (9.06 + 10.54) / 2 = 9.08

Equazione 2: Calcolo del punto isoelettrico della lisina

Valori di pK e pI ed degli aminoacidi
Nome pK (COOH) pK (NH) pK
(R)
pI
Aspartato 2.10 9.82 3.86 2.98
Alanina 2.35 9.87   6.11
Arginina 2.01 9.04 12.48 10.76
Asparagina 2.02 8.80   5.41
Cisteina 2.05 10.25 8.00 5.02
Fenilalanina 2.58 9.24   5.91
Glicina 2.35 9.78   6.06
Glutammina 2.17 9.13   5.65
Glutammato 2.10 9.47 4.07 3.08
Isoleucina 2.32 9.76   6.04
Istidina 1.77 9.18 6.10 7.64
Leucina 2.33 9.74   6.04
Lisina 2.18 8.95 10.53 9.74
Metionina 2.28 9.21   5.74
Prolina 2.00 10.60   6.30
Serina 2.21 9.15   5.68
Tirosina 2.20 9.11 10.07 5.63
Treonina 2.09 9.10   5.60
Triptofano 2.38 9.39   5.88
Valina 2.29 9.72   6.00

Per spiegare il calcolo teorico del punto isoelettrico della lisina è opportuno proseguire lungo la linea concettuale degli estremi del pK. Per ottenere una carica globale neutra della lisina è necessario che un gruppo ionizzabile sia neutro, un altro carico negativamente e, l’ultimo, carico positivamente.

Giacché a pH superiori a 2.16, pari al pK1, e inferiori a 10.54, pari al pK2, il gruppo carbossilico è maggiormente presente nella forma anionica (-COO-) e il gruppo aminico nella forma cationica (-NH3+) il punto isoelettrico deve essere calcolato in base ai valori di pK del gruppo aminico e del residuo protonabile laterale. In altre parole, il punto isoelettrico globale della lisina, coincide con la situazione di bilancio elettrico neutro che si realizza soltanto quando un gruppo ionico è positivo, un altro è negativo e un terzo è neutro.

Punto isoelettrico della lisina a catena laterale protonabile

 

Percorso di biochimica

Introduzione ai carboidrati: Introduzione e classificazione dei carboidrati, Struttura e chiralità degli zuccheri

Introduzione ai lipidi: I lipidi

Introduzione agli aminoacidi: Aminoacidi, carica ionica degli aminoacidi, punto isoelettrico, legame peptidico.

Metabolismo degli aminoacidi: Transaminazione, ciclo dell'urea.

Metabolismo dei carboidrati: Glicolisi, Regolazione del metabolismo del glucosio, gluconeogenesi, via dei pentoso fosfati, glicogenolisi.

Introduzione alle proteine: Proteineenzimi, emoglobina.

 

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