Carica netta
1
CH3
Alanina
0,75
NH2
C
COOH
H
0,5
0,25
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
pH
-0,25
-0,5
pK 1 = 2.34
pK2 = 9.69
-0,75
-1
Carica netta
2
NH2
HN
Arginina
1,75
C
NH
1,5
(CH2) 3
1,25
NH2
C
COOH
H
1
0,75
0,5
0,25
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
-0,25
-0,5
pK 1 = 2.17
pK 2 = 9.04
-0,75
pK R = 12.48
-1
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Carica netta degli amminoacidi
1
pH
Carica netta
2
N
1,75
Istidina
NH
CH2
1,5
NH2
1,25
C
COOH
H
1
0,75
0,5
0,25
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
pH
13
pH
-0,25
-0,5
pK1 = 1.82
-0,75
pK 2 = 9.17
pK R= 6.00
-1
Carica netta
1
COOH
Acido glutammico
0,75
(CH2)2
NH2
0,5
C
COOH
H
0,25
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
-0,25
-0,5
-0,75
-1
-1,25
-1,5
pK1 = 2.19
pKR = 4.25
-1,75
pK2 = 9.67
-2
Prof. Mauro Tonellato – ITIS Natta – Padova
Carica netta degli amminoacidi
2
Carica netta degli amminoacidi
Un amminoacido possiede nella stessa molecola il gruppo carbossilico, il gruppo amminico e talvolta anche
un terzo gruppo carico. Tutti questi gruppi concorrono a determinare la carica netta complessiva
dell'amminoacido. La carica netta α è data quindi dalla carica, αi, di ciascuna forma in cui può trovarsi
l'amminoacido moltiplicata per la sua frazione molare, x i:
α = Σi xi αi
da cui, dato che xi = Ci / C, si ottiene:
α =
Σ i Ci αi
C
Il calcolo della carica netta deve essere quindi eseguito separatamente per le diverse classi di amminoacidi
(acidi, basici, con catena laterale neutra) dopo aver valutato quali sono le specie cariche presenti
all'equilibrio in soluzione nelle varie condizioni di pH.
Amminoacidi con catena laterale neutra
Le specie presenti all'equilibrio in questo caso sono:
+
NH 3
R
K1
+
NH 3
COOH
R
R
K2
COO
NH2
A−
A±
A+
Le reazioni acido base implicate sono:
A+
±
A
K1
±
A +
K2
−
A +
COO
H+
K1
H+
K2
=
±
A H+
A+
=
−
+
A H
A±
Da qui si possono ricavare le concentrazioni delle specie cariche A + e A− in funzione della specie priva di
carica A±.
A+
=
±
A H+
K1
−
A
=
A± K2
H+
L'espressione generale della carica netta trovata prima è :
α =
con
Ci = A+, A−
ottiene:
Σ i Ci αi
C
e αi = +1, −1. Sostituendo i valori trovati per A + e A− in questa espressione si
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Carica netta degli amminoacidi
3
α =
−
A+ − A
−
±
A+ + A + A
±
A H+
α =
K1
±
A
A± K2
H+
+
±
A
α =
−
K1
±
A H+
H
+
−
K1
H
+
K1
A± K2
H+
+
±
+ A
K2
H+
K2
+ + 1
H
( H + ) − K1 K2
2
( H + ) + H + K1 + K1 K2
2
α =
α =
10− (2pH) − 10− (pK 1+ pK2 )
10− (2pH) + 10− (pH + pK1 ) + 10− (pK1 + pK2 )
Questa è la relazione cercata tra carica netta α e pH. Per completare l'equazione è necessario introdurre le
costanti pK1 e pK2 relative ad ogni amminoacido. Di seguito è riportato il grafico dell'Alanina le cui costanti
sono pK1 = 2.34, pK2 = 9.69.
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Carica netta degli amminoacidi
4
1
0,75
Alanina
0,5
Carica netta
0,25
0
pH
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
-0,25
-0,5
-0,75
-1
Amminoacidi acidi
Le specie presenti all'equilibrio in questo caso sono:
COOH
+
NH 3
K1
COOH
−
COO
+
NH 3
A+
A±
Le reazioni acido base implicate sono:
A+
−
COO
COOH
K1
±
A
KR
−
A
K2
±
A +
−
A +
=
A +
H+
H+
H+
KR
−
COO
+
NH 3
COO−
K2
−
COO
NH2
A−
A=
=
±
A H+
A+
KR =
−
A H+
A±
K2
=
+
A H
A−
K1
=
eccetera… ..
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Carica netta degli amminoacidi
5
