Questão de Biologia — A química da vida — INSTITUTO AOCP 2019

Propriedades estruturais de proteínas e aminoácidos

Gabarito: letra D. O ponto isoelétrico (pI) de uma proteína é, por definição, o valor de pH no qual a molécula apresenta carga líquida zero e, portanto, não migra em um campo elétrico — é exatamente isso que a alternativa D afirma. As demais alternativas contêm erros conceituais: o pI de aminoácidos simples é a média aritmética dos pKa relevantes (não o produto), aminoácidos com cadeia lateral carboxílica são ácidos (não básicos), e a relação pH = pKa ocorre quando as concentrações das espécies são iguais (não pH = Ka).

O ponto isoelétrico é um conceito central na bioquímica de aminoácidos e proteínas. Aminoácidos são moléculas anfotéricas: possuem um grupo amino (−NH₂) e um grupo carboxila (−COOH) ligados ao mesmo carbono α, além de uma cadeia lateral (grupo R) que varia entre os 20 aminoácidos comuns. Em solução aquosa, dependendo do pH, esses grupos podem estar protonados ou desprotonados, e a molécula pode existir como cátion, ânion ou zwitteríon (forma com carga líquida zero). O pI é o pH em que predomina a forma zwitteriônica, ou seja, a carga líquida é nula.

Para aminoácidos sem cadeia lateral ionizável (como a leucina), o pI é calculado pela média aritmética dos dois valores de pKa que envolvem a forma zwitteriônica: o pKa do grupo carboxila (pKa₁) e o pKa do grupo amino (pKa₂). A fórmula é pI = (pKa₁ + pKa₂)/2. Já para aminoácidos com cadeia lateral ionizável (ácidos ou básicos), o pI é a média dos dois pKa mais próximos da forma zwitteriônica, considerando também o pKa da cadeia lateral.

A relação entre pH e pKa é descrita pela equação de Henderson-Hasselbalch: pH = pKa + log([base]/[ácido]). Quando as concentrações da base conjugada e do ácido são iguais, o logaritmo é zero e pH = pKa. Isso é fundamental para entender o comportamento de tampões e a ionização de grupos funcionais em biomoléculas.

A ninhidrina é um reagente clássico usado para detectar aminoácidos e proteínas, mas não reage exclusivamente com grupos carboxílicos. Ela reage com o grupo amino livre (α-amino) dos aminoácidos, produzindo um composto de cor púrpura (o "púrpura de Ruhemann"). A reação é específica para aminas primárias, e a intensidade da cor é proporcional à quantidade de aminoácido presente, sendo amplamente utilizada em cromatografia e eletroforese.

Alternativa A — ❌ Incorreta

O erro está em dizer que o pI é calculado como o produto dos dois valores de pKa. O correto é a média aritmética: pI = (pKa₁ + pKa₂)/2. Para a leucina, por exemplo, pKa₁ ≈ 2,36 e pKa₂ ≈ 9,60, resultando em pI ≈ 5,98. A banca trocou a operação matemática (produto por média), uma pegadinha clássica.

Alternativa B — ❌ Incorreta

A afirmação contém dois erros: primeiro, aminoácidos cujas cadeias laterais contêm um grupo carboxílico (como aspartato e glutamato) são ácidos, não básicos. Segundo, o valor de pKa da cadeia lateral carboxílica é relativamente baixo (em torno de 3,9–4,3), o que significa que o grupo tende a perder próton em pH fisiológico, conferindo carga negativa. A banca inverteu a classificação: cadeia lateral com COOH = aminoácido ácido, não básico.

Alternativa C — ❌ Incorreta

Quando a razão [base]/[ácido] = 1, a equação de Henderson-Hasselbalch dá pH = pKa, não pH = Ka. A banca confundiu pKa com Ka. Lembre-se: pKa = −log Ka, então pH = pKa é equivalente a pH = −log Ka, mas nunca pH = Ka (que teria unidades de concentração, não de pH).

Alternativa D — ✅ Correta ⟵ GABARITO

Esta é a definição operacional de ponto isoelétrico: o pH no qual a proteína tem carga líquida zero e, por isso, não migra em um campo elétrico. Experimentalmente, isso é determinado por técnicas como eletroforese ou focalização isoelétrica, nas quais a proteína se concentra no ponto do gradiente de pH correspondente ao seu pI. A alternativa está correta e é a única que reflete fielmente o conceito.

Alternativa E — ❌ Incorreta

A ninhidrina reage com o grupo amino (α-amino) dos aminoácidos, não com grupos carboxílicos. A reação produz um composto púrpura (púrpura de Ruhemann) e é usada para detectar e quantificar aminoácidos, peptídeos e proteínas. A banca trocou o grupo funcional alvo da reação.

Gabarito: letra D