Что такое изоэлектрическая точка?
Изоэлектрическая точка (pI) — это значение pH, при котором молекула (чаще всего аминокислота, пептид или белок) не несёт суммарного электрического заряда. При таком pH положительные и отрицательные заряды уравновешивают друг друга, поэтому молекула перестаёт перемещаться в электрическом поле. Величина pI — одна из ключевых характеристик в биохимии, при очистке белков (изоэлектрическое фокусирование) и в хроматографии.
Как пользоваться калькулятором
Введите два значения pKa, между которыми находится нейтральная форма вашей молекулы. Для простой аминокислоты без ионизируемой боковой цепи это pKa карбоксильной группы (pKa1, более кислая) и pKa аминогруппы (pKa2, менее кислая). Калькулятор мгновенно выдаёт pI как среднее арифметическое этих двух значений.
Разбор формулы
Нейтральная цвиттер-ионная форма существует между двумя заряженными формами. Нижнее значение pKa (pKa1) отвечает за отщепление протона от формы с зарядом +1, а верхнее (pKa2) — за отщепление протона от нейтральной формы с образованием частицы с зарядом −1. Значение pH, при котором количество частиц с зарядом +1 и −1 одинаково — то есть точка нулевого суммарного заряда, — это просто их среднее:
$$\text{pI} = \dfrac{\text{pKa}_1 + \text{pKa}_2}{2}$$
Пример расчёта
Для глицина pKa1 (COOH) ≈ 2,34, а pKa2 (NH3+) ≈ 9,60. Изоэлектрическая точка равна
$$\text{pI} = \dfrac{2{,}34 + 9{,}60}{2} = \dfrac{11{,}94}{2} = \mathbf{5{,}97}$$Это совпадает с хорошо известным экспериментальным значением для глицина.
Частые вопросы
Какие два значения pKa использовать? Берите те два значения pKa, которые «обрамляют» форму с нулевым суммарным зарядом. Для аминокислот с ионизируемой боковой цепью выбирайте два pKa, окружающие нейтральную форму.
Подходит ли это для белков? Простое усреднение двух pKa работает для малых молекул и аминокислот без заряженных боковых цепей. Для полноценных белков необходимо суммировать вклад всех ионизируемых групп.
Что показывает pI? Оно указывает на pH, при котором молекула хуже всего растворима и не движется в электрическом поле, — это важно для осаждения и изоэлектрического фокусирования.
