A lisina tem três grupos ionizáveis pK1 = 2,2 ; pK2 = 9,2 ; pKr = 10,8. Sobre este aminoácido, responda ao que se pede:

A lisina é um aminoácido que possui cadeia lateral (também chamada de grupo R) ionizável. Isso quer dizer que ela pode protonar e desprotonar, atuando como aceptor ou doador de prótons de \(H⁺\). Desta forma, ela contribui para a carga total do aminoácido, característica básica para responder aos itens deste exercício.

Antes de começar, vamos discutir algumas características deste aminoácido que serão importantes para compreender as resoluções dos itens. Como a lisina possui três grupos ionizáveis, então estão associados a ela três valores de pKa, cada um vinculado a um grupo ionizável. O \(pK_1\)refere-se ao grupo Carboxílico; o \(pK_2\), ao grupo Amino e o \(pK_R\), à cadeia lateral. Lembre-se que um valor de \(pK\) é um valor de pH específico, que representa o ponto de desprotonamento do grupo ionizável a ele associado. Lembre-se, por fim, que os limites das faixas de tamponamento diferem de 1 unidade de pH em torno de cada valor de pK. É nessas faixas que o tamponamento de um aminoácido é eficiente. No caso da lisina, então, temos que as faixas de tamponamento são: (1,2 ~ 3,2), (8,2 ~ 10,2) e (9,8 ~ 11,8).

A curva de titulação do aminoácido deve representar seus valores de pK e suas faixas de tamponamento. Veja abaixo:

Fonte da Imagem: https://es.slideshare.net/josemanuel7160/tema-4-protenas

Note que as faixas de tamponamento relacionadas aos valores de \(pK_2\) e \(pK_R\) se misturam, pelo fato de que seus limites compreenderam alguns valores iguais de pH.

O ponto isoelétrico é o ponto no qual a carga total do aminoácido é nula. Para calculá-lo, devemos inicialmente saber qual é a forma predominante deste aminoácido para cada estado de ionização. Isto é, para responder ao item b), é melhor responder antes ao item c). Lembre-se que abaixo do menor valor de pK, todos os grupos ionizáveis estão protonados, e acima do maior valor de pK, todos os grupos ionizáveis estão desprotonados. Sabendo disso e levando em consideração o que já foi dito sobre os valores de pK associados a cada grupo, temos os seguintes estados para a lisina e suas respectivas cargas líquidas são:

Fonte da Imagem: Criação Própria

Agora, note que a carga neutra se encontra na situação em que pH está entre 9,2 e 10,8. Por conveniência, define-se o ponto isoelétrico como a média aritmética desses dois limites, garantindo uma simetria. Assim, afirmamos que 

\( pI = \dfrac{9.2+10.8}{2} =\boxed{10}\).

Para o item d), como já discutido antes, sabemos que as faixas de tamponamento de um aminoácido são as faixas de valores de pH onde o tamponamento é eficiente. É natural que quanto mais distante o valor de pH for de um pK, menor seja o poder tamponante da solução. Então, é correto afirmar que os pontos com maior capacidade tamponante são os valores de pH = pK, qualquer que seja o pK.

Por fim, para o item e), verificamos que a forma predominante da lisina quando pH > pI, ou seja, quando pH > 10, pode ter carga nula ou carga negativa. É mais provável que tenha carga negativa, já que fora do ponto isoelétrico não se garante uma carga completamente nula do composto. Portanto, em um campo elétrico, a lisina tenderia a deslocar-se em direção contrária ao vetor campo elétrico.