Punto isoelettrico

Il punto isoelettrico (pI) è il valore di pH al quale una molecola presenta carica elettrica netta nulla.^[1]

Per un amminoacido avente un solo gruppo amminico ed un solo gruppo carbossilico, il valore di pI può essere determinato dai valori della costante di dissociazione acida (pKa) di ciascuno dei due gruppi calcolandone la media

${\displaystyle pI={{pK_{COOH}+pK_{NH_{3}^{+}}} \over 2}}$ (Equazione 1)

Per quanto riguarda gli amminoacidi con più di un gruppo ionizzabile, per esempio la lisina o l'aspartato, si utilizza la stessa formula. Bisogna però considerare unicamente i pKa dei gruppi, carbossilici o amminici, maggiormente presenti; per esempio per la lisina si considerano i pKa dei gruppi amminici, e per l'aspartato il pKa dei due gruppi carbossilici.

La lisina presenta tre pKa: l'α-Carbossile 2,16; l'α-ammino gruppo 9,06 e l'ε-ammino gruppo 10,54. Il calcolo del pI prende in considerazione solamente i pKa dei due gruppi amminici, per cui:

${\displaystyle pI={{9,06+10,54} \over 2}=9,80}$

Gli amminoacidi, per un pH inferiore al pI, si presentano in forma protonata (carica positiva), mentre per un pH superiore al pI si presentano in forma deprotonata (carica negativa). È possibile calcolare analiticamente il rapporto tra la quantità di un amminoacido che si presenta in forma deprotonata e quella protonata, ad un dato pH, attraverso l'equazione di Henderson-Hasselbalch:

${\displaystyle pH=pKa+\log {\frac {[R-COO^{-}]}{[R-COOH]}}}$

Oppure per il gruppo amminico:

${\displaystyle pH=pKa+\log {\frac {[NH_{2}]}{[NH_{3}^{+}]}}}$

Dalle quali si ricava:

${\displaystyle {\frac {[R-COO^{-}]}{[R-COOH]}}=10^{pH-pKa}}$

O l'analogo:

${\displaystyle {\frac {[NH_{2}]}{[NH_{3}^{+}]}}=10^{pH-pKa}}$

Le proteine e gli amminoacidi possono essere separati in funzione del loro punto isoelettrico per elettroforesi su gel.