Come calcolare il punto isoelettrico di un amminoacido

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Difficoltà: media
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Introduzione

Come voi lettori e lettrici probabilmente saprete, la biochimica è una scienza branca della chimica, la quale si occupa dello studio della biologia e della chimica relazionate al funzionamento degli organismi viventi, tra cui ovviamente l'uomo. Più precisamente, la biochimica studia le reazioni chimiche che generano la vita. Essa è una materia estremamente vasta, versatile e complessa in cui vengono assimilate la trasformazioni delle cellule e di altre bio-molecole. Tra le macromolecole più importanti vi sono certamente le proteine, che formano enzimi in grado di consentire all'organismo di funzionare. Le proteine non sono altro che delle strutture complesse formate da una serie di amminoacidi legati con legami chimici (peptidici). Vediamo allora come calcolare il punto isoelettrico di un amminoacido.

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Occorrente

  • Un libro di chimica organica\biochimica\biologia.
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Definizione di amminoacidi

Innanzitutto è fondamentale che voi comprendiate cosa si intende con il termine "amminoacido" e con il termine "punto isoelettrico".
Gli amminoacidi sono una famiglia di molecole che possono trovarsi o libere o unite con legami complessi o meno. Essi sono particolari perché possiedono un gruppo acido ed un gruppo basico. Quando sono legati tra loro, gli amminoacidi prendono il nome di peptidi o proteine. Né esistono moltissimi tipi, differenti tra loro attraverso le strutture, le conformazioni chimiche e la classe a cui appartengono. Sono strutturati da un gruppo amminico, da uno carbossilico, dal carbonio, dall'idrogeno e dal gruppo R.
Il punto isoelettrico (PI), invece, è un valore di pH piuttosto particolare: esso infatti coincide con il valore del pH di una molecola, che ha una carica elettrica neutra.

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Calcolo del punto isoelettrico

Ora che avete compreso cosa è un amminoacido ed il suo punto isoelettrico, dunque, possiamo passare al metodo per calcolare il punto isoelettrico.
Come abbiamo precedentemente detto, il punto isometrico si calcola facendo la media dei PK. La formula è:
PI = (PK1 + PK2) / 2.
Prendiamo come esempio la Fenilalanina.
Questa presenta PK1 pari a 2.58 e il PK2 pari a 9.24.
La procedura sarà: PI = (2.58 + 9.24) / 2 = 5.91.
Ovviamente, in questo caso il Punto Isoelettrico, non essendo l’amminoacido di tipo neutro, avrà come valore 5.91. Questo procedimento risulta essere piuttosto semplice, avviene perché nella struttura dell’amminoacido è presente un gruppo R, cioè una catena laterale, che non è polare.

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Calcolo del punto isoelettrico caso di molecola chirale

La situazione cambia e si complica leggermente se l’atomo di carbonio è un centro chirale, cioè lega quattro atomi diversi (e quindi la molecola è chirale, otticamente attiva), ed il suo gruppo R assume le caratteristiche polari, basici o acidi. In questo caso il gruppo R diventa un terzo valore PKr o PK3.
Per calcolare il PI bisogna fare la media del PK2 (cioè l’amminico), e del PKr, in quanto il PH è compreso tra il PK1 e il PK2, e il residuo è basico. Quindi la formula sarà: PI = (PK2 + PKr) / 2.
Prendiamo come esempio l’ Istidina che presenta PK1 pari a 1.77, il PK2 pari a 9.18 e il PKr pari a 6.10. La procedura sarà: PI = (9.18 + 6.10) /2 = 7.64. Se, invece il residuo è acido si prenderanno in considerazione i valori più bassi e si esegue lo stesso procedimento.

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