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Point isoélectrique : à quel pH l'acide aminé est-il neutre ?

Trouvez le point isoélectrique de l'un des 20 acides aminés standard, ou de vos propres valeurs de pKa, et sa charge nette à un pH donné.

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Résultats

Point isoélectrique (pHi)

9,74

Charge nette à ce pH
0,97
Charge nette positive : la molécule migre vers la cathode (−) en électrophorèse et se fixe sur un échangeur de cations
pKa α-COOH utilisé
2,18
pKa α-NH₃⁺ utilisé
8,95
pKa de chaîne latérale utilisé (0 si aucun)
10,53

Qu’est-ce que le point isoélectrique ?

Un acide aminé porte des groupes ionisables : un carboxyle α (−COOH), une amine α (−NH₃⁺) et, pour certains, une chaîne latérale ionisable. La charge de chaque groupe dépend du pH. Le point isoélectrique (pHi ou pI) est le pH auquel la molécule a une charge nette nulle : elle existe surtout sous forme d’amphion (zwitterion).

Comment le calculer

Le pHi est la moyenne des deux pKa qui encadrent la forme neutre :

  • chaîne latérale non ionisable : pHi = (pKa₁ + pKa₂) ÷ 2 ;
  • chaîne latérale acide (Asp, Glu, Cys) : pHi = (pKa₁ + pKaR) ÷ 2 ;
  • chaîne latérale basique (Lys, Arg, His) : pHi = (pKa₂ + pKaR) ÷ 2.

Le groupe phénol de la tyrosine a un pKa supérieur à celui de l’amine : son pHi se calcule comme celui d’un acide aminé neutre.

Exemples

  • Glycine : (2,34 + 9,60) ÷ 2 = 5,97
  • Acide aspartique : (1,88 + 3,65) ÷ 2 = 2,77
  • Lysine : (8,95 + 10,53) ÷ 2 = 9,74
  • Histidine : (6,00 + 9,17) ÷ 2 = 7,59

Charge nette à un pH donné

Pour chaque groupe, l’équation de Henderson-Hasselbalch donne la fraction chargée. Le calculateur en fait la somme :

  • un groupe basique apporte +1 ÷ (1 + 10^(pH − pKa)) ;
  • un groupe acide apporte −1 ÷ (1 + 10^(pKa − pH)).

À pH 7,4, la lysine porte une charge nette d’environ +0,97 : son amine α et sa chaîne latérale sont presque totalement protonées, tandis que le carboxyle est totalement déprotoné.

À quoi sert-il ?

  • Électrophorèse : sous son pHi, une molécule est chargée positivement et migre vers la cathode ; au-dessus, elle est négative et migre vers l’anode. La focalisation isoélectrique sépare les protéines précisément selon leur pHi.
  • Chromatographie échangeuse d’ions : on choisit un tampon à environ une unité du pHi pour que la protéine se fixe sur la colonne.
  • Solubilité : une protéine est le moins soluble à son pHi, ce qui sert à la précipiter, par exemple la caséine du lait à pH 4,6 dans la fabrication du fromage.

Limites

Les pKa utilisés sont des valeurs de référence à 25 °C pour les acides aminés libres, celles des manuels de biochimie. Dans un peptide ou une protéine, le pKa de chaque groupe varie avec son environnement, et seuls les groupes terminaux et les chaînes latérales s’ionisent. Pour une protéine, des outils spécialisés additionnent tous les résidus ionisables.

Questions fréquentes

Comment calculer le point isoélectrique d'un acide aminé ?

Faites la moyenne des deux pKa qui encadrent la forme neutre, par exemple (pKa₁ + pKa₂) ÷ 2 pour la glycine.

Quel est le pHi de la glycine ?

Environ 5,97, soit (2,34 + 9,60) ÷ 2.

Quel acide aminé a le pHi le plus élevé ?

L'arginine, avec un pHi d'environ 10,76, grâce à sa chaîne latérale guanidinium très basique.

Quelle est la charge d'une molécule sous son pHi ?

Une charge nette positive : elle migre vers la cathode en électrophorèse.

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Résultats indicatifs fournis à titre d'information. Ils ne remplacent pas l'avis d'un professionnel.