Punto isoelettrico

Gli amminoacidi sono una classe di composti organici anfoteri: essi infatti contengono nella loro molecola almeno un gruppo carbossilico acido -COOH e almeno un gruppo amminico basico -NH2 che negli amminoacidi naturali si trova in posizione α rispetto al carbossile. Quindi possiamo così schematizzare il tipo più semplice: H2N-R-COOH

Allo stato solido gli amminoacidi si presentano come sostanze cristalline che si decompongono solo alle alte temperature, insolubili nei solventi non polari e molto solubili in acqua, dotate di momento dipolare, per cui le loro soluzioni presentano alta costante dielettrica. Tutte queste proprietà fanno prevedere che la struttura degli amminoacidi solidi sia simile a quella di un sale inorganico: è stato dimostrato infatti che la loro struttura è quella di uno ione dipolare (zwitterione): +H3N-R-COO che presenta una carica netta uguale a zero e pertanto non dà migrazione elettroforetica.

La carica netta presente in una molecola anfolitica, come quella di un amminoacido, è influenzata dal pH: si definisce punto isoelettrico il valore di pH al quale l’amminoacido esiste solo nella forma zwitterionica. Per un amminoacido che presenta solo un gruppo carbossilico e solo un gruppo amminico il punto isoelettronico viene determinato considerando la tendenza del gruppo amminico protonato a deprotonarsi e al gruppo carbossilico deprotonato ad acquistarne uno.

Per un amminoacido contenente solo un gruppo –COOH e un gruppo –NH2 come, ad esempio, la glicina caratterizzato da una pKa1 e una pKa2 relative all’acido carbossilico e al gruppo amminico, il punto isoelettrico è dato dalla semisomma delle due costanti:

pI = pKa1 + pKa2 /2

Ad esempio per la glicina che ha pKa1 e  pKa2 rispettivamente pari a 2.34 e 9.6 il punto isolelettrico è dato da 2.34 + 9.6/2= 5.97

Nel caso in cui la catena R presenti un ulteriore gruppo acido  ionizzabile, come nel caso dell’acido aspartico, vi è una terza costante di dissociazione pKa3.

I valori delle pKa sono rispettivamente pKa1 = 1.88 relativa al gruppo carbossilico legato al carbonio in α, pKa2 = 9.60 relativa al gruppo amminico e pKa3 = 3.65 relativa al gruppo carbossilico legato alla catena laterale.

La forma neutra dell’acido aspartico si trova a un pH compreso tra 1.88 e 3.65

forma neutra

Il punto isoelettrico dell’acido aspartico è dato dalla semisomma di pKa2 e pKa3 ovvero è dato da 1.88 + 3.65/2= 2.77

Nel caso in cui la catena R presenti un ulteriore gruppo basico ionizzabile, come nel caso dell’istidina che presenta i seguenti valori di pKa: pKa1 = 1.77, pKa2 = 6.10 e  pKa3 =9.18 essa presenterà una forma neutra tra un pH compreso tra 6.10 e 9.18.

Il punto isoelettrico è dato quindi dalla semisomma tra i valori di pKa2 e pKa3 ovvero è dato da: 6.10 + 9.18 /2 = 7.64

istidina

 

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Author: Chimicamo

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