Hoá học 12 · Hợp chất chứa nitrogen
Amino acid, peptide, protein và enzyme
Cấu tạo, tính lưỡng tính, phản ứng trùng ngưng của amino acid; liên kết peptide, phản ứng màu biuret; tính chất của protein và vai trò của enzyme.
Amino acid
Amino acid là hợp chất hữu cơ tạp chức, phân tử chứa đồng thời nhóm amino (–NH₂) và nhóm carboxyl (–COOH). α-Amino acid có nhóm –NH₂ gắn vào carbon ở vị trí α.
| Tên thường | Kí hiệu | Công thức |
|---|---|---|
| Glycine | Gly | H2N-CH2-COOH |
| Alanine | Ala | CH3-CH(NH2)-COOH |
| Valine | Val | (CH3)2CH-CH(NH2)-COOH |
| Lysine | Lys | H2N-[CH2]4-CH(NH2)-COOH |
| Glutamic acid | Glu | HOOC-[CH2]2-CH(NH2)-COOH |
Amino acid tồn tại chủ yếu dạng ion lưỡng cực H3N+-CH2-COO−, nên là chất rắn kết tinh, nhiệt độ nóng chảy cao, dễ tan trong nước.
Tính chất của amino acid
- Tính lưỡng tính: tác dụng với acid và base: H2N-CH2-COOH + HCl → ClH3N-CH2-COOH; H2N-CH2-COOH + NaOH → H2N-CH2-COONa + H2O.
- Tính điện di: trong điện trường, amino acid di chuyển về cực âm hoặc cực dương tuỳ pH của môi trường.
- Phản ứng ester hoá nhóm –COOH với alcohol (xúc tác HCl khí).
- Phản ứng trùng ngưng: các ε- hoặc ω-amino acid trùng ngưng tạo polyamide, ví dụ nylon-6 từ 6-aminohexanoic acid.
Peptide
Liên kết peptide là liên kết –CO–NH– giữa hai đơn vị α-amino acid. Peptide gồm từ 2 đến 50 gốc α-amino acid: dipeptide, tripeptide… Ví dụ Gly-Ala là H2N-CH2-CO-NH-CH(CH3)-COOH.
- Thuỷ phân hoàn toàn (acid, base hoặc enzyme) tạo các α-amino acid.
- Phản ứng màu biuret: peptide có từ hai liên kết peptide trở lên (tripeptide trở lên) tác dụng với Cu(OH)2 trong môi trường kiềm tạo màu tím.
Protein và enzyme
Protein là những polypeptide cao phân tử. Protein đơn giản chỉ gồm các gốc α-amino acid; protein phức tạp có thêm thành phần phi protein.
- Sự đông tụ: protein bị đông tụ khi đun nóng hoặc gặp acid, base, muối kim loại nặng (ví dụ lòng trắng trứng đông lại khi luộc, riêu cua nổi lên khi nấu).
- Thuỷ phân hoàn toàn tạo α-amino acid; có phản ứng màu biuret (màu tím).
- Tác dụng với nitric acid đặc tạo màu vàng.
Enzyme là protein có khả năng xúc tác cho các quá trình sinh hoá, có tính chọn lọc cao và làm tốc độ phản ứng tăng rất nhiều lần. Enzyme dùng trong công nghiệp thực phẩm (làm tương, nước mắm, bia), dược phẩm, chất tẩy rửa.
🧪 Thí nghiệm ảo – mô phỏng
- Chọn lòng trắng trứng và thuốc thử Cu(OH)₂/NaOH: màu tím đặc trưng của phản ứng biuret.
- Bật Đun nóng với lòng trắng trứng: protein đông tụ thành chất rắn màu trắng.
- Ở mô phỏng trùng ngưng, ghép các phân tử glycine: mỗi liên kết peptide tạo thành giải phóng một phân tử nước.
📐 Công thức cần nhớ
✍️ Ví dụ có lời giải
Ví dụ 1. Cho 7,5 gam glycine tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH. Tính khối lượng muối.
Xem lời giải
- n(Gly) = 7,5 : 75 = 0,1 mol.
- Muối H₂N–CH₂–COONa (M = 97): m = 9,7 gam.
✅ Đáp số: 9,7 gam
Ví dụ 2. Peptide mạch hở Gly-Ala-Gly có bao nhiêu liên kết peptide và có phản ứng màu biuret không?
Xem lời giải
- Có 3 gốc amino acid nên có 2 liên kết peptide.
- Tripeptide có phản ứng màu biuret.
✅ Đáp số: 2 liên kết peptide; có phản ứng biuret
⚠️ Lỗi thường gặp
- Đếm liên kết –CO–NH– giữa gốc không phải α-amino acid là liên kết peptide.
- Cho rằng dipeptide có phản ứng màu biuret.
- Quên phân tử nước khi tính khối lượng trong phản ứng thuỷ phân peptide.