Der isoelektrische Punkt (IP) eines Proteins ist der pH-Wert , bei dem die Nettoladung des Proteins null beträgt.
Der isoelektrische Punkt ergibt sich aus der Dissoziation ionisierbarer funktioneller Gruppen, insbesondere der Aminosäuren mit sauren oder basischen Seitenketten.
Bei einem pH-Wert unterhalb des pI ist das Protein positiv geladen (kationisch), oberhalb davon negativ geladen (anionisch).
Der IP eines Proteins kann durch Titrationskurven oder rechnerische Methoden unter Berücksichtigung der pKa-Werte der ionisierbaren Gruppen bestimmt werden.
Proteine mit hohem Lysin- oder Argininanteil besitzen tendenziell einen höheren IP , während Proteine mit vielen aspartat- oder glutamathaltigen Seitenketten einen niedrigeren IP aufweisen.
Der isoelektrische Punkt ist ein entscheidender Parameter für Proteinreinigungsverfahren wie Isoelektrische Fokussierung (IEF) oder Ionenaustauschchromatographie.
Nahe dem IP ist die Löslichkeit von Proteinen oft minimal, was zur Präzipitation führen kann und in der Proteinreinigung gezielt genutzt wird.
Der IP beeinflusst die Protein-Protein-Interaktionen, die Ladungsverteilung in biologischen Membranen sowie die Enzymaktivität in Abhängigkeit vom pH-Wert.
In der biotechnologischen Aufarbeitung wird der IP genutzt, um Proteine durch gezielte pH-Änderungen zu selektiv auszufällen oder chromatographisch zu trennen.
Der isoelektrische Punkt einer Aminosäure ist der pH-Wert, bei dem sie keine Nettoladung trägt.
Aminosäuren haben eine Aminogruppe und eine Carbonsäure. Obwohl sie oft in ihrer neutralen Form dargestellt werden, lässt sich ihre Struktur in wässriger Lösung bei einem pH-Wert von 7 (physiologischer pH-Wert) genauer als „Zwitterion“ (ein inneres Salz) beschreiben – das Produkt einer Säure-Base-Reaktion zwischen der Carbonsäure und dem Amin.
Die zwitterionische Form hat zwei Punktladungen, aber eine Nettoladung von 0. In der Praxis gleichen sich die Ladungen einer Aminosäure nur bei einem bestimmten pH-Wert aus, der als isoelektrischer Punkt pI bezeichnet wird. Bei diesem pH-Wert wandert die Aminosäure in einem angelegten elektrischen Feld nicht.
Für Aminosäuren mit neutralen Seitenketten kann der pI durch Mittelung der pKa-Werte der Carbonsäure- und Ammoniumgruppen berechnet werden
Für Aminosäuren mit sauren Seitenketten kann der pI-Wert durch Mittelung der pKa-Werte der beiden sauersten Gruppen berechnet werden.
Für Aminosäuren mit basischen Seitenketten kann der pI-Wert durch Mittelung der pKa-Werte der am wenigsten sauren Gruppen berechnet werden.