Calculateur de charge nette

Chaque groupe ionisable est une paire acide-base conjuguée en équilibre, et la loi d’action de masse fixe le rapport entre les deux formes. Augmenter le pH favorise la forme déprotonée, et le rapport entre les populations protonée et déprotonée vaut dix élevé à la puissance pH moins pKa. Résoudre cette relation pour la fraction plutôt que pour le rapport donne les deux termes que cette page additionne : une expression positive pour un groupe basique et une expression négative pour un groupe acide. Rien ici n’est ajusté ni calé. La forme de chaque contribution est imposée par l’équilibre, et le pKa est simplement le pH auquel les deux formes sont également abondantes.

C’est aussi pourquoi les deux expressions sont images l’une de l’autre plutôt que deux formules différentes, et pourquoi chaque contribution est bornée entre moins un et plus un. Un groupe ne peut pas porter plus d’une charge, dans un sens comme dans l’autre, parce qu’il retient un proton ou n’en retient aucun. Les additionner produit un nombre qui n’est généralement pas entier, et ce n’est pas un défaut. C’est une espérance mathématique : la charge moyenne par molécule dans une population où chaque groupe est à sa fraction d’équilibre, et non un compte de positions chargées. Le guide sur la charge nette et Henderson-Hasselbalch reprend la même dérivation avec une courbe plus complète.

La sensibilité d’un groupe au pH n’est pas constante sur toute l’échelle. Elle est maximale exactement à son propre pKa, où le groupe est à moitié protoné, et elle décroît de part et d’autre. En dérivant la fraction, on obtient, pour un groupe seul placé à son pKa, une pente maximale d’environ 0.58 de charge par unité de pH, et pratiquement nulle loin de là. Un dixième de pH vaut donc beaucoup lorsqu’il tombe près d’un pKa, et presque rien lorsqu’il tombe sur une portion plate. Une erreur sur un pH annoncé ne fait pas toujours le même tort, et l’endroit où elle tombe décide de l’ampleur de ce tort.

C’est la raison pratique pour laquelle un tampon compte davantage que sa molarité ne le laisse penser. Un dixième de pH placé à côté d’une histidine ou d’un groupe carboxyle déplace ce groupe d’environ six pour cent d’une charge, et lorsque plusieurs groupes partagent un pH le total se déplace encore davantage. Le même dixième placé près du pH 9.7, dans une portion où rien ne change, ne déplace presque rien. Le calculateur de charge en fonction du pH trace la fonction entière, si bien que la distance entre votre pH de travail et le palier le plus proche devient visible au lieu d’être déduite.

Le modèle compte tout groupe portant un pKa dans l’ensemble tabulé, ce qui inclut la cystéine et la tyrosine. Les deux sont traitées comme ionisables, et à pH neutre les deux contribuent très peu, ce qui explique que leur effet soit d’ordinaire invisible à pH 7 et devienne notable en conditions basiques. La cystéine porte aussi une charge d’une nature entièrement différente lorsqu’elle forme un disulfure, et ce changement n’est pas modélisé du tout. Les capuchons qui suppriment une charge terminale relèvent du calculateur de modification terminale , pas de cette page.

Les deux terminus sont toujours comptés et ne sont jamais facultatifs. Sur une chaîne longue, ils constituent une erreur d’arrondi à côté des chaînes latérales. Sur une chaîne de quatre ou cinq résidus, ils peuvent représenter la moitié de toutes les positions ionisables de la molécule, et en supprimer un par amidation ou acétylation déplace la réponse d’une unité entière. C’est aussi pourquoi la fraction de résidus chargés est à elle seule un mauvais guide de la charge d’un peptide court : elle ne compte que les chaînes latérales, laissant les deux extrémités hors du numérateur et du dénominateur.

Ce nombre est un modèle thermodynamique des équilibres de protonation en solution. Ce n’est pas la mobilité, et la mobilité n’est pas la charge. Le comportement électrophorique dépend en outre de la force ionique, des contre-ions présents, de toute interaction spécifique avec un support ou une membrane, et de la forme. Aucune de ces grandeurs n’apparaît dans la somme, et un peptide portant une charge de moins un peut migrer très différemment d’un autre de même charge si leurs coefficients de frottement diffèrent.

Il ne décrit pas non plus une molécule particulière. Le résultat est une moyenne sur une population, et c’est ce qui le rend fractionnaire, tandis qu’un échantillon réel se situe quelque part sur cette distribution plutôt qu’exactement en son milieu. Lorsque la réponse est proche de zéro, il vaut la peine de demander quel pH serait nécessaire pour changer le signe, parce que ce pH est le point isoélectrique et que c’est une grandeur bien plus stable à citer qu’une charge à un pH arbitraire. Atteindre d’abord un pH choisi est une autre arithmétique, et c’est le calculateur de dilution de tampon qui en est le point de départ.