Carga eléctrica de las biomoléculas,
en función de su punto isoeléctrico y del pH

Conceptos esenciales

1. Equilibrio químico (ley de acción de masas) y principio de Le Châtelier. (Si no lo conoces, busca información; ejemplo)
2. Definición de punto isoeléctrico:

   El punto isoeléctrico (pI) o pH isoeléctrico (pH_I) es aquel pH para el cual la molécula tiene carga neta cero. Es decir, puede tener grupos cargados (ionizados), pero la suma de todas las cargas positivas iguala a la de las negativas.

3. El pI es una propiedad constante de cada molécula. Depende de su estructura química, de qué grupos ionizables posea.
4. El pH es una propiedad del medio, de la disolución. Por lo tanto, es común para todas las moléculas presentes. El pH lo fijamos experimentalmente, por ej. añadiendo un ácido o una base, o una disolución tampón; no es el resultado de la ionización de las biomoléculas de la muestra.

La carga varía en función del pH

La carga de cualquier biomolécula depende del pH, porque todos sus grupos ionizables sufren equilibrios en los que participan los protones, como éstos:

• AH A⁻ + H⁺
• BH⁺ B + H⁺

En consecuencia:

• Cuando el pH sea bajo, habrá .. .. alta baja concentración de protones, y los equilibrios se desplazarán hacia la .. .. izquierda derecha
  la respuesta
• Cuanto más bajo sea el pH, la carga de la molécula (que tendrá múltiples grupos del tipo A y del B) será .. .. más positiva menos positiva o bien .. .. más negativa menos negativa
  

Simulación: (desliza el control de pH)

El valor de la carga depende del punto isoeléctrico y del pH

Como acabamos de ver, el pH determina la carga de la biomolécula; pero ¿de qué signo y magnitud será esa carga?

Nuestra referencia es que la carga es cero cuando pH=pI (por definición del punto isoeléctrico)
Lee de nuevo tu respuesta a la pregunta anterior, que dice Cuanto más bajo sea el pH, la carga de la molécula será... y aplícala ahora:

• cuando el pH sea más bajo que el pI de una molécula, ésta tendrá carga .. .. positiva negativa
• cuando el pH sea más alto que el pI de una molécula, ésta tendrá carga .. .. positiva negativa

Comparación de la carga de varias moléculas

Cuando varias moléculas diferentes están presentes en una mezcla, todas estarán sometidas al mismo pH. ¿Cómo difiere la carga de las diversas moléculas? Entender esto es importante, por ejemplo, para la posibilidad de separarlas mediante electroforesis o mediante cromatografía de intercambio iónico.

Supongamos dos proteínas, P y Q, cuyos puntos isoeléctricos sean pI_P=4.6 y pI_Q=8.7

• Si el pH de la disolución es 6.8, la carga de ambas proteínas será:
  carga de P: .. .. positiva negativa carga de Q: .. .. positiva negativa
  (consulta tus respuestas del apartado anterior para saber responder a éste)
• Si el pH de la disolución es 4.0, la carga será:
  carga de P: .. .. más positiva positiva negativa más negativa carga de Q: .. .. más positiva positiva negativa más negativa
• Si el pH de la disolución es 9.2, la carga será:
  carga de P: .. .. más positiva positiva negativa más negativa carga de Q: .. .. más positiva positiva negativa más negativa

Repasemos esto visualmente:

Observa que, para cualquier pH, la carga de la proteína P (menor pI) es siempre .. .. más positiva más negativa que la carga de la proteína Q (mayor pI), aunque varía su signo y su magnitud.

Cálculo del punto isoeléctrico

Cálculo teórico del valor de punto isoeléctrico de aminoácidos individuales y de péptidos (ejemplos guiados y problemas a resolver, con autoevaluación).