Calculadora de curva carga vs pH

Cada grupo que puede ganar o perder un protón aporta un escalón centrado en su propio pKa, que sube para un grupo que se protona al bajar el pH y baja para uno que pierde su protón. La curva representada es la suma aritmética de esos escalones con el signo que lleva cada grupo, así que la forma del conjunto es una lectura de cuántos grupos hay y cuán lejos están los unos de otros sus valores de pKa. Un grupo cuyo pKa cae en una región donde no hay nada más produce un escalón limpio propio. Dos grupos con valores de pKa próximos producen un escalón que parece un solo suceso y son dos.

Por eso el número de escalones visibles suele ser menor que el número de grupos ionizables. Los grupos carboxilo de un péptido típico están lo bastante cerca como para fusionarse, y quien cuenta tres escalones en la curva y concluye que hay tres grupos probablemente los ha contado de menos. La calculadora de carga neta cuenta los grupos explícitamente al incluir cada pKa tabulado, que es la forma más fiable de establecer cuántos hay. La guía sobre carga neta y Henderson-Hasselbalch expone la aritmética por grupo de la que salen estos escalones.

La curva de aquí se muestrea en 29 valores de pH equiespaciados a lo largo de un rango de 14, que es un punto cada media unidad de pH. Eso basta para enseñar dónde están las transiciones y para localizar el cruce con una precisión de alrededor de una décima de unidad de pH. No basta para resolver el perfil de una transición muy brusca. Un escalón muestreado cuatro veces puede parecer suave cuando el cambio entre muestras contiguas es grande, y dos escalones muy próximos pueden caer enteros entre los puntos de muestreo.

Esto importa sobre todo porque la gráfica y el resolutor dedicado no son igual de precisos sobre la misma magnitud, y quien los compare puede sospechar de un fallo en alguno de los dos. La gráfica muestra el cruce de forma aproximada, porque hereda el intervalo de muestreo. La calculadora del punto isoeléctrico no muestrea: acota la raíz y reduce el intervalo a la mitad hasta que la carga residual es despreciable, así que devuelve el cruce con una cifra mucho más fina. Si los dos discrepan más de lo que permite el intervalo de muestreo, lo que hay que volver a introducir es la secuencia y no la aritmética que hay que cuestionar.

La empinada de la curva informa porque es una lectura directa de cuánta carga cambia por unidad de pH, que es cuántos grupos están simultáneamente en su región sensible. Un grupo único situado en su propio pKa aporta una pendiente máxima de alrededor de 0.58 de carga por unidad de pH. Dos grupos con valores de pKa próximos se suman, y la curva se empina más de lo que un solo grupo puede producir por sí mismo. Ese tramo empinado es el rango de pH en el que la respuesta de la página de carga neta es más sensible a un error en el pH aportado.

Los tramos planos también merecen leerse. Muy lejos de todos los pKa, añadir una décima de unidad de pH cambia muy poco, lo que hace que esas regiones perdonen y que las empinadas no perdonen exactamente en la forma descrita arriba. También explica la inclinación general: la curva no es simétrica respecto a su centro, porque los grupos ácidos están abajo y los grupos básicos están arriba, así que las dos mitades del rango aportan cantidades de carga distintas. Esa asimetría es la composición de la secuencia asomando, y la explicación de los puntos isoeléctricos de los péptidos cubre el mismo terreno desde el lado del pI.

En los extremos la curva se acerca a valores sencillos de interpretar. A pH muy bajo casi todos los grupos están protonados, así que la carga se acerca al número de grupos básicos que cuenta el modelo, incluido el extremo N. A pH muy alto casi todos los grupos han perdido su protón, así que se acerca al negativo del número de grupos ácidos, incluido el extremo C. El recorrido vertical entre los dos límites es por tanto el número total de grupos ionizables del modelo, y leerlo es una comprobación rápida de que la secuencia es lo que crees que es.

Esos límites se acercan y nunca se alcanzan, y 29 muestras no llegan. Una curva que parece terminar en más uno puede simplemente acabar en pH 0.0, y el residuo en cualquiera de los dos extremos es aritmética real y no un artefacto de la representación. Las condiciones de tampón en las que se realiza un punto concreto de la curva son otra pregunta y otra aritmética, que es lo que le toca a la calculadora de dilución de tampón . La curva describe la molécula; llegar a un pH concreto es un problema práctico que la curva no puede resolver.