Bioquímica · Prácticas Húmedas · Unidad 1 (Biomoléculas)

Práctica 10 — Aminoácidos: titulación y punto isoeléctrico

Laboratorio virtual: titula aminoácidos y localiza sus pKa, calcula la carga neta y el punto isoeléctrico con Henderson-Hasselbalch, predice la migración electroforética y repasa la clasificación por cadena lateral.

Duración105 min
Facultad de Medicina · UNAMDepartamento de Bioquímica

Titulación de aminoácidos

Un aminoácido es un anfótero: se comporta como ácido y como base. Al titularlo con NaOH aparece un escalón por cada grupo ionizable, y en cada pKa coexisten a partes iguales las formas protonada y desprotonada. Selecciona un aminoácido y recorre la curva.

⚗️ Estado del aminoácido

pH del medio6.00
014
Especie predominante a este pH
—0
Carga neta a este pH0.00
Grupos ionizables2
Valores de pKa2.3 · 9.6
Punto isoeléctrico (pI)5.95
Dominios de carga a lo largo del pH
0714

📈 Curva de titulación

pH vs. equivalentes de OH⁻ pKa (zona amortiguadora) pI Punto actual
5.95
En el pI la carga neta es cero (forma zwitteriónica)

📋 Conceptos clave

⚖️
Zwitterión
A pH fisiológico un aminoácido está como ion dipolar: el grupo α-carboxilo cede su protón (−COO⁻) y el α-amino lo capta (−NH₃⁺). La carga neta es cero pero la molécula tiene ambas cargas: por eso es tan soluble en agua.
🎯
Punto isoeléctrico (pI)
Es el pH al que la carga neta es cero. Se calcula promediando los dos pKa que flanquean a la especie neutra. En el pI el aminoácido no migra en un campo eléctrico y suele tener su mínima solubilidad: base de la electroforesis y del enfoque isoeléctrico.
🧫
Poder amortiguador
Cada grupo ionizable amortigua en un rango de pKa ± 1. La histidina (pKa de la cadena lateral ≈ 6.0) es clave: es el único aminoácido que amortigua cerca del pH fisiológico, lo que explica su papel en la hemoglobina y en muchos sitios activos enzimáticos.

Carga neta y punto isoeléctrico

La carga de una molécula depende del pH. Con la ecuación de Henderson-Hasselbalch se puede calcular la carga neta exacta sumando la contribución fraccionaria de cada grupo ionizable. Ajusta el pH y observa cómo cambia la carga y hacia qué electrodo migraría el aminoácido.

🔬 Cálculo de carga neta

pH del medio7.00
0.00
Carga neta calculada (Henderson-Hasselbalch)
Migración electroforéticaNo migra
pI del aminoácido7.59
¿pH mayor o menor que pI?pH ≈ pI

📉 Carga neta en función del pH

Carga neta pI (carga 0) Punto actual
Cómo se lee la migración
A pH < pI la molécula está protonada → carga positiva → migra al cátodo (−). A pH > pI está desprotonada → carga negativa → migra al ánodo (+). En el pI no migra. Así separa la electroforesis a las proteínas según su pI.

🧮 Cómo se calcula el pI

2️⃣
Aminoácido neutro
Con solo dos grupos (α-COOH y α-NH₃⁺), el pI = (pK₁ + pK₂)/2. Ejemplo, glicina: (2.34 + 9.60)/2 = 5.97. Se promedian los pKa que rodean a la especie de carga cero.
➖
Aminoácido ácido
Con un carboxilo extra (Asp, Glu), la especie neutra está flanqueada por los dos pKa más ácidos. Ejemplo, ácido aspártico: pI = (1.88 + 3.65)/2 = 2.77. Su pI es bajo.
➕
Aminoácido básico
Con un grupo básico extra (Lys, Arg, His), se promedian los dos pKa más básicos. Ejemplo, lisina: pI = (8.95 + 10.53)/2 = 9.74. Su pI es alto.

Clasificación de los aminoácidos

Los 20 aminoácidos proteinogénicos se agrupan por la naturaleza de su cadena lateral. Explora la tabla de pKa y la clasificación por polaridad y carga. Haz clic en una fila para ver sus valores.

📊 Valores de pKa y pI

CódigoAminoácidopK₁ (COOH)pK₂ (NH₃)pKRpI

🧬 Grupos por cadena lateral

No polar Polar sin carga Ácido (−) Básico (+)

📋 Aminoácidos con relevancia clínica

🩸
Esenciales
Nueve no se sintetizan y deben venir de la dieta: His, Ile, Leu, Lys, Met, Phe, Thr, Trp, Val. Su carencia limita la síntesis proteica. Regla mnemotécnica frecuente en clase para no olvidarlos en la evaluación nutricional.
🧠
Precursores de señales
La Tyr origina catecolaminas y melanina; el Trp, la serotonina y la melatonina; la His, la histamina; la Gly y el Glu, neurotransmisores. Por eso ciertos errores del metabolismo de aminoácidos dan síntomas neurológicos.
⚕️
Errores congénitos
La fenilcetonuria (fallo de la fenilalanina hidroxilasa) acumula Phe y exige dieta restringida; el albinismo afecta la ruta Tyr→melanina. El tamiz neonatal busca justamente estas alteraciones del metabolismo de aminoácidos.

Banco de problemas

Diez ejercicios de pI, carga neta, relaciones de especies, migración electroforética y titulación. Ingresa tu resultado, verifica y consulta el procedimiento si lo necesitas.

Bibliografía científica

Fuentes que sustentan esta práctica: estructura y propiedades ácido-base de los aminoácidos, cálculo del punto isoeléctrico, curvas de titulación y clasificación por cadena lateral. Los enlaces dirigen al DOI o a PubMed.

📘 Aminoácidos y proteínas: libros de texto

  • Nelson DL, Cox MM. Lehninger. Principios de bioquímica. 8.ª ed. Barcelona: Ediciones Omega; 2021. (Cap. 3: Aminoácidos, péptidos y proteínas; titulación y curvas de pKa.)
  • Rodwell VW, Bender DA, Botham KM, Kennelly PJ, Weil PA. Harper. Bioquímica ilustrada. 31.ª ed. México: McGraw-Hill; 2018. (Aminoácidos y péptidos.)
  • Berg JM, Tymoczko JL, Gatto GJ, Stryer L. Bioquímica. 9.ª ed. Barcelona: Reverté; 2023.
  • Martínez F, Pardo JP, Riveros H. Bioquímica de Laguna y Piña. 8.ª ed. México: Editorial Manual Moderno; 2018.

🧮 Equilibrios ácido-base y punto isoeléctrico

  • Henderson LJ. Concerning the relationship between the strength of acids and their capacity to preserve neutrality. Am J Physiol. 1908;21(2):173–179. DOIclásico
  • Nozaki Y, Tanford C. Examination of titration behavior. Methods Enzymol. 1967;11:715–734. DOI
  • Grimsley GR, Scholtz JM, Pace CN. A summary of the measured pK values of the ionizable groups in folded proteins. Protein Sci. 2009;18(1):247–251. DOIvalores de pKa

🧫 Electroforesis y enfoque isoeléctrico

  • Righetti PG. Isoelectric focusing: theory, methodology and applications. Amsterdam: Elsevier Biomedical Press; 1983.
  • O’Farrell PH. High resolution two-dimensional electrophoresis of proteins. J Biol Chem. 1975;250(10):4007–4021. DOI2D-PAGE

⚕️ Relevancia clínica del metabolismo de aminoácidos

  • Blau N, van Spronsen FJ, Levy HL. Phenylketonuria. Lancet. 2010;376(9750):1417–1427. DOIfenilcetonuria
  • Wu G. Amino acids: metabolism, functions, and nutrition. Amino Acids. 2009;37(1):1–17. DOI

Nota docente: las referencias de libros de texto corresponden a ediciones representativas de uso corriente; verifica la edición disponible en la biblioteca. Los valores de pKa empleados en el simulador son los tabulados en Lehninger (8.ª ed.) para los aminoácidos libres; en el interior de una proteína los pKa se desplazan por el microambiente (Grimsley, Scholtz y Pace, 2009). La carga neta se calcula sumando la contribución fraccionaria de cada grupo mediante la ecuación de Henderson-Hasselbalch, y el pI como promedio de los dos pKa que flanquean a la especie de carga cero.