La carica elettrica netta di un peptide dipende dal pH della soluzione acquosa. Viene determinata sommando lo stato di ionizzazione teorico di ciascun gruppo titolabile presente nella molecola.
Come si calcola la carica netta di un peptide con Henderson-Hasselbalch?
La frazione ionizzata di ciascun gruppo acido o basico segue un andamento sigmoide determinato dalla differenza tra il pH ambientale e il pKa del gruppo.
Per un gruppo basico (forma protonata carica positivamente):
contributo di carica = 1 / (1 + 10^(pH - pKa))Per un gruppo acido (forma deprotonata carica negativamente):
contributo di carica = -1 / (1 + 10^(pKa - pH))Entrambe le espressioni generano una transizione graduale tra stato carico e neutro.
Sommatoria di tutti i centri ionizzabili
Un peptide possiede centri ionizzabili alle estremita terminali (ammina N-terminale e carbossile C-terminale) e nelle catene laterali (Asp, Glu, Cys, Tyr, His, Lys, Arg):
carica netta(pH) = termine N-terminale + termine C-terminale + somma(catene laterali)Il calcolatore di carica netta calcola questa sommatoria impiegando la scala di Bjellqvist et al. (1993).
Correlazione con il punto isoelettrico
Il punto isoelettrico e il pH in cui questa carica netta si azzera. Il calcolatore di punto isoelettrico ricava tale valore numericamente, e il calcolatore di curva carica vs pH traccia il profilo sull intero intervallo di pH.
Considerazioni di modellistica molecolare
Il modello considera ciascun gruppo come indipendente nel solvente. Nelle strutture tridimensionalmente ripiegate, gli effetti dielettrici e la vicinanza elettrostatica locale possono modulare i pKa effettivi misurati.
Parametri addizionali di composizione
Il calcolatore di frazione di residui carichi misura la quota di amminoacidi ionizzabili, mentre il calcolatore di aromaticita valuta la presenza di fenilalanina, tirosina e triptofano.
In sintesi, la carica netta di un peptide a un dato pH si ottiene sommando, per ciascun gruppo ionizzabile, il suo contributo di Henderson-Hasselbalch: 1 / (1 + 10^(pH - pKa)) per un gruppo basico e l espressione di segno opposto per un gruppo acido.
Letteratura scientifica e riferimenti
- Henderson, L. J. (1908). Concerning the relationship between the strength of acids and their capacity to preserve neutrality. American Journal of Physiology, 21(2), 173-179. DOI: 10.1152/ajplegacy.1908.21.2.173. Descrizione originale dell equilibrio acido-base nei tamponi.
- Hasselbalch, K. A. (1916). Die Berechnung der Wasserstoffzahl des Blutes. Biochemische Zeitschrift, 78, 112-144. Formulazione logaritmica della relazione su scala di pH.
- Bjellqvist, B., Hughes, G. J., et al. (1993). The focusing positions of polypeptides in immobilized pH gradients. Electrophoresis, 14(1), 1023-1031. PubMed PMID: 8125050. Valori empirici di pKa per residui peptidici.
- IUPAC Compendium of Chemical Terminology (Gold Book). Costanti di acidita e definizioni elettrochimiche di pH. Pure and Applied Chemistry, 1997.