Come calcolare il punto isoelettrico di un amminoacido

La chimica è la materia scolastica che gli alunni delle superiori adorano oppure detestano. La chimica si divide in più branche e generalmente si occupa di analizzare le proprietà di atomi, molecole, ioni, specie chimiche e rispettive componenti (miscele, materiali). Per diventare esperti in questo settore occorre laurearsi in chimica, chimica industriale (trasformazione materie prime, processi ed impianti chimici) o tecnologie farmaceutiche (studio di medicinali e prodotti destinati al benessere fisico). Una branca della chimica famosa è la biochimica, ovvero la scienza che studia la biologia e la chimica relazionate al funzionamento degli organismi viventi (compreso naturalmente l'essere umano). Precisamente la biochimica si occupa di studiare le reazioni chimiche generanti la vita terrena. Quest'ultima costituisce una materia piuttosto estesa, complessa e versatile dove risultano assimilate le trasformazioni di cellule od ulteriori biomolecole. Le macromolecole molto rilevanti sono certamente le proteine, che formano degli enzimi capaci di permettere all'organismo vivente di funzionare al meglio. Le presenti biomolecole rappresentano delle complesse strutture composte da un insieme di amminoacidi connessi attraverso legami chimici detti giunti peptidici. Nei passaggi successivi di questo articolo vediamo come calcolare il punto isoelettrico (PI) di un amminoacido. Non resta che leggere attentamente ed approfondire prima qualche concetto basilare della biochimica.

• Libro di chimica organica, biochimica o biologia
• Amminoacido
• Formule chimiche

Prima di calcolare il punto isoelettrico di un amminoacido, è fondamentale comprendere il significato di questi termini. Il punto isoelettrico rappresenta un valore di pH abbastanza particolare, in quanto corrisponde al valore del pH di una molecola avente una carica elettrica neutra. Gli amminoacidi costituiscono invece una famiglia di molecole che si possono trovare libere o collegate da legami più o meno complessi. Precisamente si tratta dell'unità strutturale primaria delle proteine, la quale ha un gruppo acido ed un gruppo basico. Quando risultano connessi tra loro, gli amminoacidi assumono il nome di peptidi. Ne esistono di molte tipologie diverse fra loro attraverso le strutture, le conformazioni chimiche e la classe della quale fanno parte. Gli amminoacidi risultano strutturati da un gruppo amminico, un gruppo carbossilico, dal carbonio, dall'idrogeno e dal gruppo R.

Una volta comprese le nozioni di punto isoelettrico ed amminoacido, è possibile trattare il metodo di calcolo. Come detto in precedenza, calcolare il punto isoelettrico richiede di fare la media dei PK. La formula da impiegare è quindi PI = (PK1 + PK2) / 2. Prendendo come esempio la fenilalanina, tale amminoacido presenta un PK1 = 2,58 ed un PK2 = 9,24. Sostituendo i valori alla formula citata, si ottiene PI = (2,58 + 9,24) / 2 = 5,91. Non essendo un amminoacido di tipo neutro, la fenilalanina avrà un punto isoelettrico maggiore di zero. Il procedimento appena illustrato risulta veramente semplice. Questo perché nella struttura dell'amminoacido considerato è presente un gruppo R, ovvero una catena laterale non polare.

La procedura da seguire diventa lievemente complicata qualora l'atomo di carbonio fosse un centro chirale otticamente attivo. Quest'ultimo lega quattro atomi differenti ed il suo gruppo R assume le caratteristiche polari, basici o acidi. In questa situazione, il gruppo R diventa un terzo valore indicato con PKr. Per calcolare il punto isoelettrico, bisogna fare la media del PK2 (l'amminico) e del PKr. Questo perché il pH è compreso fra il PK1 ed il PK2, e il residuo è basico. Prendendo come esempio l'istidina, questo amminoacido ha un PK2 = 9,18 ed il PKr = 6,10. Sostituendo i valori, si ottiene PI = (9,18 + 6,10) / 2 = 7,64. Cosa fare se il residuo dovesse risultare acido? Occorre prendere in considerazione i valori più bassi ed eseguire lo stesso procedimento.

• Studiare la biochimica iniziando dalle basi della chimica e della biologia.

• Punto isoelettrico | Wikipedia
• Punto isoelettrico | Chimica-Online
• Calcolo del punto isoelettrico degli amminoacidi | Digilander Libero