Calculadora de carga neta

Cada grupo ionizable es un par ácido base conjugado en equilibrio, y la ley de acción de masas fija la razón entre las dos formas. Subir el pH favorece la forma desprotonada, y la razón entre las poblaciones protonada y desprotonada es igual a diez elevado a pH menos pKa. Resolviendo esa relación para la fracción en lugar de para la razón da los dos términos que esta página suma: una expresión positiva para un grupo básico y una negativa para un grupo ácido. Nada de esto está ajustado ni calibrado a mano. La forma de cada contribución la impone el equilibrio, y el pKa es simplemente el pH al que las dos formas son igual de abundantes.

Esa es también la razón por la que las dos expresiones son imágenes especulares y no dos fórmulas distintas, y por la que cada contribución está acotada entre más uno y menos uno. Un grupo no puede llevar más de una carga en ninguna dirección, porque tiene un protón o no tiene ninguno. Al sumarlas sale un número que normalmente no es entero, y eso no es un defecto. Es una esperanza: la carga media por molécula en una población en la que cada grupo está en su fracción de equilibrio, y no un recuento de posiciones cargadas. La guía sobre carga neta y Henderson-Hasselbalch desarrolla la misma deducción con una curva más completa.

La sensibilidad de un grupo al pH no es constante en todo el rango. Es máxima exactamente en su propio pKa, donde el grupo está a medio protonar, y cae a ambos lados. Al derivar la fracción se obtiene una pendiente máxima de alrededor de 0.58 de carga por unidad de pH para un grupo único situado en su pKa, y prácticamente cero lejos de él. Una décima de unidad de pH vale por tanto mucho cuando cae cerca de un pKa y casi nada cuando cae en un tramo plano. Un error en un pH citado no daña siempre por igual, y dónde cae decide cuánto daña.

Esta es la razón práctica por la que un tampón importa más de lo que sugiere su molaridad. Una décima de unidad de pH colocada junto a una histidina o a un grupo carboxilo mueve ese grupo alrededor de un seis por ciento de una carga, y con varios grupos compartiendo un pH el total se mueve todavía más. La misma décima colocada cerca de pH 9.7, en un tramo donde nada está cambiando, mueve la respuesta casi nada. La calculadora de carga frente al pH dibuja la función entera, así que la distancia entre el pH de trabajo y el escalón más cercano se vuelve visible en lugar de tener que deducirse.

El modelo cuenta cada grupo que lleva un pKa en el conjunto tabulado, lo que incluye la cisteína y la tirosina. Las dos se tratan como ionizables, y a pH neutro ambas aportan muy poco, y por eso su efecto suele ser invisible a pH 7 y se vuelve apreciable en condiciones alcalinas. La cisteína también lleva una carga de un tipo completamente distinto cuando forma un disulfuro, y ese cambio no se modela en absoluto. Los tapones que eliminan una carga terminal pertenecen a la calculadora de modificación terminal , no a esta página.

Los dos extremos se cuentan siempre y nunca son opcionales. En una cadena larga son un error de redondeo al lado de las cadenas laterales. En una cadena de cuatro o cinco residuos pueden ser la mitad de todas las posiciones ionizables de la molécula, y eliminar uno por amidación o acetilación mueve la respuesta una unidad entera. Esa es también la razón por la que la fracción de residuos cargados por sí sola es una mala guía de la carga en un péptido corto: solo cuenta cadenas laterales y deja los dos extremos fuera tanto del numerador como del denominador.

Este número es un modelo termodinámico de los equilibrios de protonación en solución. No es la movilidad, y la movilidad no es la carga. El comportamiento electroforético depende además de la fuerza iónica, de los contraiones presentes, de cualquier interacción específica con un soporte o una membrana, y de la forma. Ninguno de esos factores aparece en la suma, y un péptido con una carga de menos uno puede migrar de forma muy distinta de otro con la misma carga si sus coeficientes de rozamiento difieren.

Tampoco describe una molécula concreta. El resultado es una media sobre una población, y eso es lo que lo hace fraccionario, y cualquier muestra real está en algún punto de esa distribución y no exactamente en su centro. Cuando la respuesta está cerca de cero, vale la pena preguntar qué pH haría falta para cambiar el signo, porque ese pH es el punto isoeléctrico y es una magnitud mucho más estable de citar que una carga a un pH arbitrario. Llegar a un pH concreto es una aritmética aparte, y la calculadora de dilución de tampón es donde empieza eso.