Amminoacidi 2 parte- Riassunto esame Biochimica canale D medicina - prof. Fontana e Blarzino

Comportamento acido-base degli amminoacidi

Gli amminoacidi presentano gruppi dissociabili che sono: gruppi carbossilici, gruppi amminici oltre alla catena laterale. In generale, il gruppo carbossilico si comporta come un acido debole (acido che non perde tutti gli atomi d'idrogeno quando disciolto in acqua, ovvero si dissocia solo parzialmente) mentre il gruppo amminico come una base debole (disciolta in acqua, si dissocia solo parzialmente, producendo ioni OH-). Quindi gli amminoacidi sono composti anfoteri.

Rappresentazione generale degli amminoacidi

Nella rappresentazione generale di un aminoacido, il gruppo carbossilico è dissociato come anione (COO-), mentre il gruppo amminico ha associato a sé un atomo di idrogeno e quindi si presenta come catione (NH3+), e l’amminoacido si presenta così a pH = 7. Ciò vuol dire che un amminoacido sciolto in acqua a pH = 7 ha una forma a zwitterione di carica totale 0 (neutro) e si può comportare o da acido (donatore di protoni) o da base (accettore di protoni). Questo è specifico per gli amminoacidi che hanno solo un gruppo carbossilico e uno amminico. Il punto isoelettrico (pI) è il pH dell’amminoacido che si trova nella forma zwitterionica, quindi a carica zero, e corrisponde alla semisomma, cioè (pK1 + pK2) / 2, dove k1 e k2 sono le costanti di dissociazione dei due gruppi.

Effetti del pH sugli amminoacidi

Quando si pone l’amminoacido in una soluzione molto acida, cioè a pH basso (in cui il numero di ioni idrogeno, cioè di protoni, è elevato), il gruppo carbossilico da COO- diventa COOH. Si ha quindi una maggioranza di cariche positive legate all’atomo di azoto del gruppo amminico, e quindi si dice che a pH acido, l’amminoacido si trova sotto la forma cationica.

Al contrario, a pH alto, cioè in una soluzione povera di ioni H+, l’amminoacido si troverà in una forma anionica perché il gruppo amminico ha ceduto il suo protone e il gruppo carbossilico si trova dissociato come COO-. Quando si ha la carica negativa, dovuta al gruppo carbossilico dissociato, abbiamo la forma anionica dell’amminoacido.

Titolazione degli amminoacidi

La presenza di gruppi dissociabili: gruppo carbossilico e gruppo amminico, essendo acidi e basi deboli, permettono all’amminoacido di essere titolato. Cioè, viene messo a reagire l’acido debole in presenza di una base forte e si osserva l'andamento del pH in seguito alle aggiunte di agente titolante, il che comporta la graduale aggiunta o rimozione di protoni ai gruppi. In ascissa vengono riportati gli equivalenti di agente titolante e in ordinata i valori di pH determinati con il pHmetro.

Ad esempio, prendendo l'aminoacido “glicina”, messo in ambiente acido e quindi dissociato in forma cationica, vengono aggiunte piccole porzioni di agente titolante (partendo da un acido si aggiunge una base come NaOH). Si verifica la variazione del pH. Ciò che emerge è una curva con una serie di punti di flesso. Il primo corrisponde al punto in cui, dopo le aggiunte, il gruppo carbossilico della glicina ha rilasciato una parte di ioni H+ e si è trasformato in gruppo COO- (ione carbossile), e si verifica a pH 2,34, corrispondente al pK1 del gruppo carbossilico della glicina.

Nel momento in cui si ha il 50% dell’amminoacido sotto forma cationica e un 50% nella forma zwitterionica, ovvero si ha una coesistenza delle due forme, l’amminoacido esercita la sua soluzione tampone proprio con il gruppo carbossilico. Si verifica quindi un punto di flesso in cui la variazione di pH avviene lentamente, dopo il quale, continuando ad aggiungere agente titolante, il pH si porta ad un valore elevato perché vuol dire che siamo al 100% dell’amminoacido in forma zwitterionica.

Continuando ad aggiungere agente titolante, si va a dissociare il protone dal gruppo amminico, quindi da NH3+ diventa NH2. Questo avviene nel punto in cui si ha pH di 9,60, che corrisponde al pK2 del gruppo amminico, e qui si ha il 50% di amminoacido sotto forma zwitterionica e il 50% sotto forma anionica. Il pH salirà completamente a 13 quando tutto l’amminoacido si troverà sotto forma anionica.

Alla fine, ciò che si fa è: titolare l’amminoacido, trovare il valore di pK e poi, su carta millimetrata, si riportano tutti i punti. Una volta ottenuti i pK dei due gruppi, si può calcolare il punto isoelettrico di quell’amminoacido, facendo la somma del pK1 (che è 2,34) più pK2 (che è 9,60) diviso 2, che è 5,96. Questo riguarda l’AA neutro, cioè con un solo gruppo carbossilico e un gruppo amminico.

Aminoacidi con altri gruppi dissociabili

Nel caso degli aminoacidi che hanno altri gruppi dissociabili oltre ai due soliti: il carbossilico e l’amminico, non c’è la forma a zwitterione perché c’è un grado in più di dissociazione. Per calcolare il punto isoelettrico di un amminoacido che presenta 2 gruppi carbossilici e 1 gruppo amminico o viceversa, si comporta in modo diverso. Si prende come esempio “l’acido glutammico con due gruppi carbossilici”.