Calcolatore della carica netta

Ogni gruppo ionizzabile è una coppia acido e base coniugata in equilibrio, e l’azione di massa fissa il rapporto fra le due forme. Alzare il pH favorisce la forma deprotonata, e il rapporto fra le popolazioni protonate e deprotonate è dieci elevato a pH meno pKa. Risolvendo quella relazione rispetto alla frazione invece che rispetto al rapporto si ottengono i due termini che questa pagina somma: un’espressione positiva per un gruppo basico e una negativa per un gruppo acido. Nulla qui è interpolato o tarato. La forma di ogni contributo è imposta dall’equilibrio, e il pKa è semplicemente il pH al quale le due forme sono ugualmente abbondanti.

Ecco perché le due espressioni sono immagini speculari l’una dell’altra e non due formule diverse, e perché ogni contributo è limitato a più o meno uno. Un gruppo non può portare più di una singola carica in nessuna delle due direzioni, perché detiene un protone oppure nessuno. Sommarli dà un numero che di solito non è intero, e questo non è un difetto. È una media: la carica media per molecola su una popolazione in cui ogni gruppo si trova alla propria frazione di equilibrio, non un conteggio di posizioni cariche. La guida alla carica netta del peptide e a Henderson-Hasselbalch svolge la stessa derivazione con una curva più completa.

La sensibilità di un gruppo rispetto al pH non è costante lungo tutto l’intervallo. È massima esattamente al proprio pKa, dove il gruppo è protonato a metà, e cala da entrambi i lati. Derivando la frazione si ottiene una pendenza di picco di circa 0.58 di carica per unità di pH per un solo gruppo che si trovi al suo pKa, ed è effettivamente zero lontano da lì. Un decimo di unità di pH vale quindi moltissimo quando cade vicino a un pKa e quasi nulla quando cade su un tratto piatto. Un errore in un pH citato non fa danni uniformi, e dove cade decide quanto faccia.

Questa è la ragione pratica per cui un tampone conta più di quanto la sua molarità suggerisca. Un decimo di unità di pH collocato accanto a un’istidina o a un gruppo carbossilico sposta quel gruppo di circa sei per cento di una carica, e con più gruppi che condividono un pH lo spostamento totale è maggiore. Lo stesso decimo collocato vicino a pH 9.7, in un tratto in cui non sta cambiando nulla, sposta la risposta di quasi nulla. Il calcolatore della curva carica vs pH traccia la funzione intera, quindi la distanza fra il pH di lavoro e il gradino più vicino diventa visibile invece che qualcosa da dedurre.

Il modello conta ogni gruppo che porta un pKa nella tabella, e la tabella comprende la cisteina e la tirosina. Entrambe sono trattate come ionizzabili, e a pH neutro contribuiscono entrambe pochissimo, ed è per questo che il loro effetto è di solito invisibile a pH 7 e diventa notevole in condizioni alcaline. La cisteina porta anche una carica di tutt’altro genere quando forma un disolfuro, e quel cambiamento non è modellato affatto. Le modifiche terminali che eliminano una carica terminale appartengono al calcolatore di modifica terminale , non a questa pagina.

Le due estremità vengono sempre contate e non sono mai facoltative. Su una catena lunga sono un errore di arrotondamento rispetto alle catene laterali. Su una catena di quattro o cinque residui possono essere metà di ogni posizione ionizzabile della molecola, e toglierne una per amidazione o acetilazione sposta la risposta di un’unità intera. È anche il motivo per cui la frazione di residui carichi da sola è una cattiva guida alla carica di un peptide corto: conta solo le catene laterali e lascia fuori le due estremità sia dal numeratore sia dal denominatore.

Questo numero è un modello termodinamico degli equilibri di protonazione in soluzione. Non è la mobilità, e la mobilità non è la carica. Il comportamento elettroforetico dipende inoltre dalla forza ionica, dai controioni presenti, da qualunque interazione specifica con un supporto o con una membrana, e dalla forma. Nessuna di queste compare nella somma, e un peptide con carica meno uno può migrare in modo molto diverso da un altro con la stessa carica se i loro coefficienti di attrito differiscono.

Non descrive nemmeno una molecola in particolare. Il risultato è una media su una popolazione, ed è questo che lo rende frazionario, mentre ogni campione reale si trova da qualche parte su quella distribuzione e non esattamente al suo centro. Dove la risposta è vicina a zero vale la pena chiedersi quale pH servirebbe per cambiarne il segno, perché quel pH è il punto isoelettrico ed è una grandezza molto più stabile da citare di una carica a un pH arbitrario. Raggiungere un pH scelto è un’aritmetica separata, e comincia dal calcolatore di diluizione del tampone .