Il punto isoelettrico (pI) e il valore di pH in corrispondenza del quale la carica elettrica netta di un peptide e esattamente uguale a zero. Non e una costante tabulare fissa, ma la soluzione numerica di un equilibrio chimico.
La carica netta come sommatoria di gruppi ionizzabili
A un dato pH, la carica netta e la somma algebrica delle cariche parziali fornite da tutti i gruppi ionizzabili presenti: l ammina N-terminale libera, il carbossile C-terminale libero e le catene laterali ionizzabili (Asp, Glu, Cys, Tyr, His, Lys, Arg).
Ogni centro contribuisce in funzione della differenza tra pH e il proprio pKa, secondo l equazione di Henderson-Hasselbalch. Il calcolatore di carica netta valuta questa sommatoria termine a termine.
Definizione di pI e soluzione numerica
La curva di carica netta e strettamente decrescente rispetto al pH: a pH molto acido tutti i gruppi sono protonati (massima carica positiva); a pH molto basico sono deprotonati (massima carica negativa). Il punto in cui la carica attraversa lo zero e il punto isoelettrico.
Poiche non esiste una forma algebrica chiusa per molteplici pKa eterogenei, la ricerca della radice avviene numericamente.
Come si calcola il punto isoelettrico di un peptide?
Il calcolatore di punto isoelettrico applica l algoritmo di bisezione nell intervallo pH 0-14, convergendo con un errore inferiore a 1e-6 unita di pH in meno di 100 iterazioni.
La scala di pKa di Bjellqvist
I valori di pKa utilizzati provengono dalla scala di Bjellqvist et al. (1993, 1994), lo standard di riferimento adottato da ExPASy Compute pI/Mw.
Profilo di carica e percentuale di residui carichi
Il calcolatore di curva carica vs pH mostra l andamento grafico completo della titolazione, mentre il calcolatore di frazione di residui carichi calcola la percentuale globale di amminoacidi carichi della sequenza.
In sintesi, il punto isoelettrico e il pH in cui la somma delle cariche di Henderson-Hasselbalch di tutti i gruppi ionizzabili di un peptide si azzera, trovata numericamente per bisezione nell intervallo pH 0-14.
Letteratura scientifica e riferimenti
- 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. DOI: 10.1002/elps.11501401163. Scala empirica di pKa per la predizione del punto isoelettrico.
- Bjellqvist, B., Basse, B., et al. (1994). Reference points for comparisons of two-dimensional maps. Electrophoresis, 15(1), 529-539. PubMed PMID: 8055880. Calibrazione di pKa per elettroforesi 2D.
- Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2021). Lehninger Principles of Biochemistry (8a ed.). W. H. Freeman. Capitolo 3: Amminoacidi, peptidi e proteine.
- Gasteiger, E., et al. (2005). Protein Identification and Analysis Tools on the ExPASy Server. The Proteomics Protocols Handbook, Humana Press, 571-607.