Asam amino mengandung gugus terionisasi yang mendapatkan atau kehilangan proton tergantung pada pH lingkungannya. Memahami perilaku titrasi dan titik isoelektrik (pI) asam amino adalah fundamental dalam kimia protein dan teknik pemisahan seperti fokus isoelektrik.

Gugus Terionisasi dalam Asam Amino

Gugus Alfa-Karboksil

Setiap asam amino memiliki gugus alfa-karboksil dengan pKa sekitar 2,2. Pada pH di bawah pKa ini, gugus tersebut terprotonasi (COOH). Pada pH di atasnya, gugus tersebut terdeprotonasi (COO-).

Gugus Alfa-Amino

Setiap asam amino memiliki gugus alfa-amino dengan pKa sekitar 9,4. Pada pH di bawah pKa ini, gugus tersebut terprotonasi (NH3+). Pada pH di atasnya, gugus tersebut terdeprotonasi (NH2).

Gugus Terionisasi Rantai Samping

Tujuh asam amino memiliki gugus terionisasi tambahan di rantai sampingnya: asam aspartat (pKa ~3,9), asam glutamat (pKa ~4,1), histidin (pKa ~6,0), sistein (pKa ~8,3), tirosin (pKa ~10,1), lisin (pKa ~10,5), dan arginin (pKa ~12,5).

Kurva Titrasi

Titrasi Asam Amino Sederhana

Ketika alanin (tanpa rantai samping terionisasi) dititrasi dengan basa, ia menunjukkan dua daerah penyangga. Pada pH rendah, ia terprotonasi penuh dengan muatan +1. Saat basa ditambahkan, gugus karboksil kehilangan protonnya terlebih dahulu, menghasilkan zwitterion tanpa muatan bersih. Penambahan lebih lanjut mendeprotonasi gugus amino, memberikan muatan -1.

Titik Isoelektrik (pI)

Titik isoelektrik adalah pH di mana asam amino memiliki muatan positif dan negatif yang sama, menghasilkan tidak ada muatan bersih. Untuk asam amino tanpa rantai samping terionisasi, pI adalah rata-rata dari dua nilai pKa: pI = (pKa1 + pKa2) / 2.

pI untuk Asam Amino dengan Rantai Samping Terionisasi

Untuk asam amino asam (asam aspartat, asam glutamat), pI adalah rata-rata dari dua nilai pKa terendah. Untuk asam amino basa (lisin, arginin, histidin), pI adalah rata-rata dari dua nilai pKa tertinggi.

Aplikasi

pI sangat penting untuk pemurnian protein menggunakan fokus isoelektrik, teknik yang memisahkan protein berdasarkan pI-nya dalam gradien pH. Pada pI-nya, protein memiliki kelarutan minimal dan tidak bermigrasi dalam medan listrik.