Cálculo del punto isoeléctrico de las biomoléculas PDF

Preview

Summary

Download Cálculo del punto isoeléctrico de las biomoléculas PDF

Description

Cálculo del punto isoeléctrico de las biomoléculas (Asegúrate de visitar antes la página “Carga eléctrica de las biomoléculas, en función de su punto isoeléctrico y del pH”, donde se presentan los conceptos y fundamentos y puedes aprender con una autoevaluación)

Punto isoeléctrico de un aminoácido 1. Lo primero es averiguar los valores de pKa de los grupos ionizables

2.

3.

4. 5.

que tenga la molécula. (Los libros de texto tienen tablas con tales valores para los 20 aminoácidos. Ejemplo.) A continuación, debemos ordenar los grupos ionizables de menor a mayor pKa. Ese sería el orden en que se desprotonarían si hiciéramos una titulación añadiendo base. Para los pH extremos y los intermedios, razonamos cuál es la carga de cada grupo ionizable (considerando la estructura química del aminoácido). Sumamos para obtener la carga neta total del aminoácido en cada condición de pH . El pI será siempre el valor medio entre dos valores de pKa, aquellos que flanqueen la carga neta cero.

Ejemplo 1: valina

Val

Datos: pKa(carboxilo α) = 2.29 ; pKa(amino α) = 9.74 pH

carga delcarga del carga neta carboxilo amino del aminoácido 0 +1 +1

2.29 −1

+1

0

−1

0

−1

pI = (2.29 + 9.74) /2 = 6.02

9.74

Ejemplo 2: lisina

Lys

Datos: pKa(carboxilo α) = 2.16 ; pKa(amino α) = 9.06 ; pKa(R) = 10.54

pH

carga carga carga carga neta del del del del carboxilo amino grupo R aminoácido +2 0 +1 +1

2.16 −1

+1

+1

+1

−1

0

+1

0

−1

0

0

−1

9.06 pI = (9.06 + 10.54) /2 = 9.80

10.54

Ejemplo 3: histidina Datos: pKa(carboxilo α) = 1.80 ; pKa(amino α) = 9.33 ; pKa(R) = 6.04 carga carga carga carga neta del del del del carboxilo amino grupo R aminoácido 0 +1 +1 +2 1.80 pH

−1

+1

+1

+1

−1

+1

0

0

−1

0

0

−1

6.04 pI = (6.04 + 9.33) /2 = 7.69

9.33

Ejemplo 4: aspártico Datos: pKa(carboxilo α) = 1.99 ; pKa(amino α) = 9.90 ; pKa(R) = 3.90 Complétalo tú y luego verifica si tus respuestas son correctas:

pH

carga del carboxilo

carga del amino

carga del grupo R

carga neta del aminoácido comprobar

Ejemplo 5: tirosina Datos: pKa(carboxilo α) = 2.20 ; pKa(amino α) = 9.21 ; pKa(R) = 10.46 Complétalo y verifica tus respuestas:

pH

carga del carboxilo

carga del amino

carga del grupo R

carga neta del aminoácido b

Punto isoeléctrico de un péptido En el caso de un péptido, el número de grupos ionizables es mayor, pero el procedimiento es similar. Aunque en realidad los pKa de los aminoácidos se modifican cuando éstos forman parte de un péptido, debido al entorno químico, no es sencillo conocer los nuevos valores de pKa, así que para estos ejercicios seguiremos usando los pKa de los aminoácidos individuales. 1. Debes recordar que en un péptido los grupos carboxilo y amino alfa de cada aminoácido están comprometidos en los enlaces peptídicos, por lo que ya no son ionizables. Las excepciones son el grupo amino del primer aminoácido y el grupo carboxilo del último. 2. En consecuencia, la lista de grupos ionizables que debemos preparar incluye el amino del primer residuo aminoácido, el carboxilo del último y las cadenas laterales de todos (si es que dichas cadenas tienen un grupo ionizable, lo cual no ocurre para todos los aminoácidos). Ordenaremos todos los grupos de acuerdo con su pKa, en orden creciente. 3. Al igual que hicimos para los aminoácidos individuales, razonamos cuál es la carga de cada grupo ionizable para los pH extremos y los intermedios. 4. Sumamos para obtener la carga neta total del aminoácido en cada condición de pH.

5. El pI será el valor medio entre los dos valores de pKa que flanqueen la carga neta cero.

Ejemplo 1: Ala–Val–Asp–Lys–Pro–Trp

N–Ala––Val––Asp––Lys––Gln––Trp–C

Datos: pKa =9.87

3.90 10.54

2.46

carga carga carga carga carga carga carga carga carga neta de de de de de de del pH del del amino Ala Val Asp Lys Gln Trp carboxilo péptido +1

0

0

0

+1

0

0

0

+2

+1

0

0

0

+1

0

0

−1

+1

2.46 3.90 +1

0

0

−1

+1

0

0

−1

0

0

0

0

−1

+1

0

0

−1

−1

0

0

0

−1

0

0

0

−1

−2

pI = (3.90 + 9.87) /2 = 6.89

9.87 10.54

Como se ve, no es necesario tener en cuenta los residuos aminoácidos cuya cadena lateral (R) no tiene grupos ionizables.

Ejemplo 2: Asp–Phe–Arg–Lys–Thr–Gly–His

N–Asp––Phe––Arg––Lys––Thr––Gly––His–C Datos: pKa =9.90 3.90 12.4810.54 6.04 1.80

pH

carga carga carga carga carga carga del de de de de del amino Asp Arg Lys His carboxilo

carga neta del péptido

+1

0

+1

+1

+1

0

+4

+1

0

+1

+1

+1

−1

+3

+1

−1

+1

+1

+1

−1

+2

+1

−1

+1

+1

0

−1

+1

0

−1

+1

+1

0

−1

0

0

−1

+1

0

0

−1

−1

0

−1

0

0

0

−1

−2

1.80 3.90 6.04 9.90 pI = (9.90 + 10.54) /2 = 10.22

10.54 12.48

Ejemplo 3: Thr–Pro–Asp–Glu–Met–Trp–Arg N–Thr––Pro––Asp––Glu––Met––Trp––Arg–C Datos: pKa =9.10 3.90 4.07 12.481.82

Complétalo tú y luego verifica si tus respuestas son correctas:

carga carga carga carga carga carga carga carga carga carga neta del del de de de de de pH de del de carbo amin Asp Glu Met Trp Arg Thr pépti Pro xilo o do comp

Ejemplo 4: Leu–Glu–Gln–His–Val–Phe–Glu N–Leu––Glu––Gln––His––Val––Phe––Glu–C Datos: pKa =9.74 4.07 6.04 4.07 2.10

Presta atención: este ejemplo tiene algo de especial, que no había sucedido hasta ahora. Completa los valores y verifica si tus respuestas son correctas: carga carga carga carga neta carga carga carga carga carga carga del del de de de del de de de pH carbo de amin pépti Gln His Val Phe Glu Leu xilo Glu o do mp

FEHLING

Sol. A. Solución al 3% de sulfato cúprico cristalizado. Pesar en un matraz 30 g de sulfato cúprico y aforar a 1 litro con agua destilada. Sol. B. Solución al 15% de sal de Rochelle (Tartrato de sodio y potasio) en solución acuosa al 5% de NaOH. Preparar un litro de hidróxido de sodio al 5% y agregarle 150 g de tartrato de sodio y potasio....