Calcolatore del punto isoelettrico (pI)

Un pI non appartiene a un peptide da solo. Appartiene al peptide e alla tabella di valori di pKa usata per ragionarci, e queste due cose sono separabili. Cambia la serie di pKa e la stessa sequenza dà una risposta diversa, non una risposta leggermente diversa ma un numero diverso, perché lo zero si sposta insieme alla curva su cui si trova. Le scale pubblicate non sono intercambiabili, e qui non si tenta di renderle compatibili. Due strumenti che riportano pI discordanti in genere non discordano sulla chimica: stanno immettendo costanti diverse nella stessa definizione.

È anche la ragione onesta per trattare un pI come approssimativo anche quando viene riportato con più cifre. La definizione in sé è esatta all’interno del modello, e il modello è buono solo quanto le sue costanti. I valori di pKa tabulati sono stati misurati in condizioni particolari, e la dispersione fra valori pubblicati per lo stesso gruppo è dell’ordine di una frazione di unità di pH. La spiegazione del punto isoelettrico del peptide copre che cosa la definizione fissa e che cosa non fissa, e vale la pena leggerla prima di citare una cifra con più precisione di quanto il metodo sostenga.

Non esiste una forma chiusa per il pH al quale una somma di molti termini logistici attraversa lo zero. Ogni gruppo contribuisce con una funzione razionale di dieci elevato a una potenza, e una somma di più termini di questo tipo non è invertibile algebricamente. Quello che si può fare è osservare che la somma diminuisce monotonicamente all’aumentare del pH, quindi attraversa lo zero al più una volta, quindi ogni cambio di segno racchiude una radice unica. Racchiudere e poi dimezzare l’intervallo è dunque sufficiente, ed è il metodo usato qui.

La bisezione è scelta invece di un metodo basato sulla derivata per un motivo semplice: non può divergere. Un passo derivato da una pendenza può superare il bersaglio e uscire dall’intervallo, dopo di che la ricerca va riavviata. Il dimezzamento non esce mai dall’intervallo, non lo allarga mai e converge a una velocità nota in anticipo, quindi il numero di passaggi necessari per raggiungere una tolleranza si può dichiarare prima di iniziare la ricerca. Su una funzione liscia e monotona il metodo noioso è quello giusto. Il calcolatore della carica netta fornisce la funzione da risolvere.

Un pI riportato a quattro cifre decimali è una soluzione precisa di una funzione approssimata, e le due descrizioni non dovrebbero essere lasciate confluire. La bisezione porterà la carica residua entro una tolleranza molto più piccola di qualunque grandezza significativa, perché stringere la tolleranza costa solo iterazioni in più. I valori di pKa che la alimentano sono costanti tabulate, e il disaccordo reale fra valori pubblicati per lo stesso gruppo è una frazione di unità di pH. Un risultato citato a quattro cifre descrive quindi esattamente l’aritmetica e la chimica a circa una.

In pratica significa che le ultime tre cifre sono un residuo aritmetico e non informazione. Due cifre decimali sono già generose per quasi tutti gli usi, e una è di solito la precisione su cui agiscono una formulazione di tampone, una cifra di fornitore o un metodo cromatografico. Riportarne di più non è più accurato, è solo più preciso. Se una cifra a valle verrà calcolata da un pI, portalo a una cifra decimale e lascia che l’arrotondamento avvenga presto, invece di propagare quattro cifre nel calcolo successivo.

La composizione della catena decide la risposta più di quanto la maggior parte dei lettori si aspetti. Quando una sequenza ha poche catene laterali basiche o nessuna, l’unica carica positiva disponibile è l’estremità N, e lo zero è fissato dalla regione in cui i gruppi carbossilici sono ancora in parte protonati. È il motivo per cui peptidi senza lisina, arginina o istidina danno legittimamente un pI vicino a 3, e perché un valore così basso è un risultato strutturale e non un errore. Il calcolatore della curva carica vs pH mostra la stessa cosa come curva, con l’attraversamento dello zero fra due gradini ravvicinati.

La stessa sensibilità va anche nell’altra direzione. Modificare un’estremità elimina una carica intera, il che sposta l’attraversamento molto più di qualunque variazione plausibile del resto della catena, e il calcolatore di modifica terminale è il posto dove stabilire che cosa fa una data modifica alla massa prima di ragionarci su quell’effetto. Un pI dice inoltre niente sulla solubilità né sulla velocità di migrazione. È il pH al quale la carica sparisce, il che è un fatto singolo e non una descrizione generale di come si comporta un peptide attorno ad esso. Ricavare le condizioni di tampone che producono un pI particolare è un’aritmetica separata, gestita dal calcolatore di diluizione del tampone .