Os aminoácidos contêm grupos ionizáveis que ganham ou perdem prótons dependendo do pH do ambiente. Compreender o comportamento de titulação e o ponto isoelétrico (pI) dos aminoácidos é fundamental para a química de proteínas e técnicas de separação como o foco isoelétrico.
Grupos Ionizáveis em Aminoácidos
O Grupo Alfa-Carboxila
Todo aminoácido tem um grupo alfa-carboxila com pKa em torno de 2,2. Em valores de pH abaixo deste pKa, o grupo está protonado (COOH). Em valores de pH acima, está desprotonado (COO-).
O Grupo Alfa-Amino
Todo aminoácido tem um grupo alfa-amino com pKa em torno de 9,4. Em valores de pH abaixo deste pKa, o grupo está protonado (NH3+). Em valores de pH acima, está desprotonado (NH2).
Grupos Ionizáveis da Cadeia Lateral
Sete aminoácidos têm grupos ionizáveis adicionais em suas cadeias laterais: ácido aspártico (pKa ~3,9), ácido glutâmico (pKa ~4,1), histidina (pKa ~6,0), cisteína (pKa ~8,3), tirosina (pKa ~10,1), lisina (pKa ~10,5) e arginina (pKa ~12,5).
Curva de Titulação
Titulação de um Aminoácido Simples
Quando a alanina (sem cadeia lateral ionizável) é titulada com base, ela mostra duas regiões tamponantes. Em pH baixo, ela está completamente protonada com carga +1. À medida que a base é adicionada, o grupo carboxila perde seu próton primeiro, produzindo um zwitterion com carga líquida zero. A adição adicional desprotona o grupo amino, resultando em carga -1.
O Ponto Isoelétrico (pI)
O ponto isoelétrico é o pH no qual o aminoácido tem cargas positivas e negativas iguais, resultando em carga líquida zero. Para aminoácidos sem cadeias laterais ionizáveis, o pI é a média dos dois valores de pKa: pI = (pKa1 + pKa2) / 2.
pI para Aminoácidos com Cadeias Laterais Ionizáveis
Para aminoácidos ácidos (ácido aspártico, ácido glutâmico), o pI é a média dos dois menores valores de pKa. Para aminoácidos básicos (lisina, arginina, histidina), o pI é a média dos dois maiores valores de pKa.
Aplicações
O pI é fundamental para a purificação de proteínas usando foco isoelétrico, uma técnica que separa proteínas com base em seu pI em um gradiente de pH. Em seu pI, as proteínas têm solubilidade mínima e não migram em um campo elétrico.
