Calculadora de curva carga vs pH

Cada grupo que pode ganhar ou perder um protão contribui com um degrau centrado no seu próprio pKa, que sobe para um grupo que se protona à medida que o pH desce e desce para um que perde o seu protão. A curva traçada é a soma aritmética desses degraus com o sinal que cada grupo transporta, portanto a forma do conjunto é uma leitura de quantos grupos existem e de quão afastados estão os seus valores de pKa. Um grupo cujo pKa fica numa região onde nada mais fica produz um degrau limpo só seu. Dois grupos com valores de pKa próximos produzem um degrau que parece um evento único e são na verdade dois.

É por isso que o número de degraus visíveis é normalmente menor do que o número de grupos ionizáveis. Os grupos carboxilo de um peptídeo típico ficam suficientemente perto uns dos outros para se fundirem, e quem conta três degraus na curva e conclui que existem três grupos provavelmente contou a menos. A calculadora de carga líquida conta os grupos explicitamente por incluir todos os pKa tabelados, que é a forma mais fiável de estabelecer quantos estão presentes. O guia sobre carga líquida e Henderson-Hasselbalch expõe a aritmética por grupo de que estes degraus vêm.

A curva aqui é amostrada em 29 valores de pH igualmente espaçados ao longo de uma gama de 14, o que é um ponto de meio em meio unidade de pH. Isso basta para mostrar onde estão as transições e para localizar o cruzamento com cerca de uma décima parte de uma unidade de pH. Não basta para resolver o perfil de uma transição muito íngreme. Um degrau amostrado quatro vezes pode parecer suave quando a mudança entre amostras adjacentes é grande, e dois degraus muito próximos podem cair inteiramente entre os pontos de amostragem.

Isto importa sobretudo porque o gráfico e o resolvedor dedicado não têm a mesma precisão sobre a mesma grandeza, e quem os comparar pode suspeitar de uma falha num deles. O gráfico mostra o cruzamento de forma aproximada, porque herda o intervalo de amostragem. A calculadora de ponto isoelétrico não faz amostragem: delimita a raiz e reduz a meio o intervalo até que a carga residual seja desprezável, portanto devolve o cruzamento com uma figura muito mais fina. Se os dois discordarem mais do que o intervalo de amostragem permite, a coisa a escrever de novo é a sequência e não a aritmética a duvidar.

A inclinação da curva é informativa porque é uma leitura direta de quanto carga muda por unidade de pH, o que é quantos grupos estão simultaneamente na sua região sensível. Um grupo isolado no seu próprio pKa contribui com uma inclinação máxima de cerca de 0.58 de carga por unidade de pH. Dois grupos com valores de pKa próximos somam-se, e a curva torna-se mais íngreme do que um grupo sozinho conseguiria produzir. Esse troço íngreme é a gama de pH ao longo da qual a resposta na página da carga líquida é mais sensível a um erro no pH fornecido.

Os troços planos também valem a pena ler. Longe de todos os pKa, acrescentar uma décima parte de uma unidade de pH muda muito pouco, o que torna essas regiões tolerantes e as íngremes intolerantes exatamente da maneira descrita acima. Isso explica também a inclinação global: a curva não é simétrica em torno do seu centro, porque os grupos ácidos ficam a baixo e os grupos básicos ficam a cima, portanto as duas metades da gama contribuem com quantidades diferentes de carga. Essa assimetria é a composição da sequência a aparecer, e a explicação dos pontos isoelétricos de peptídeos cobre o mesmo terreno do lado do pI.

Nos extremos a curva aproxima-se de valores simples de interpretar. A pH muito baixo quase todos os grupos estão protonados, portanto a carga aproxima-se do número de grupos básicos que o modelo conta, incluindo a extremidade N. A pH muito alto quase todos os grupos perderam o seu protão, portanto aproxima-se do negativo do número de grupos ácidos, incluindo a extremidade C. A amplitude vertical entre os dois limites é portanto o número total de grupos ionizáveis do modelo, e lê-la é uma verificação rápida de que a sequência é aquilo que se acredita que é.

Esses limites são aproximados e não atingidos, e 29 amostras não chegam lá. Uma curva que parece parar em mais um pode simplesmente acabar no pH 0.0, e o resíduo em qualquer das extremidades é aritmética real e não um artefacto do traçado. As condições de tampão em que um dado ponto da curva se realiza são uma pergunta à parte e uma aritmética à parte, e é para isso que existe a calculadora de diluição de tampão . A curva descreve a molécula; chegar a um pH escolhido é um problema prático que a curva não resolve.