Bài 10. Amino axit

NHÓM 10
AXIT AMIN VÀ PROTEIN
AXIT AMIN

Định nghĩa: Axit amin là những hợp chất hữu cơ trong phân tử vừa có nhóm chức cacboxyl (-COOH) vừa có nhóm chức amino (-NH2 ).
Công thức tổng quát:
(NH2)xCnH2n+2-2a-x-y(COOH)y
Điều kiện: n≥1; a ≥ 0; x,y ≥ 1 ng.
Phân loại:
Theo vị trí nhóm amino so với nhóm cacboxyl
Tính phân cực
Tính acid,bazo trung tính




Theo vị trí nhóm amino so với nhóm cacboxyl:

O
Ԑ δ ɣ β α
6 5 4 3 2 1 O-
theo tính phân cực:
Không phân cực Phân cực

Cấu trúc:
Vd: NH2 - CH2 –COOH (glycine)
σc –c : σsp2-sp3
σc –H : σsp3-s
σc –o : σsp2-py
σo-H : σPy-s
σN-H : σsp3-s
σc-N : σsp3-sp3
∏c-o : ∏pz-pz



Phân tử amino acid có độ phân cực cao,lực hút tĩnh điện giữa các phân tử lớn. Dung dịch nước của amino acid có tính chất của các chất có momen lưỡng cực cao, các hằng số về độ bazo và độ acid đối với nhóm amino và nhóm cacboxyl đặc biệt nhỏ
 Kết tinh tồn tại ở dạng ion lưỡng cực,trong dung dịch dạng ion lưỡng cực chuyển 1 phần nhỏ thành dạng phân tử.




1. Tính chất acid-bazo:

Tác dụng lên thuốc thử: (H2N)x – R – (COOH)y. Khi:
x=y : amino acid trung tính.
x>y: amino acid có tính bazo.
x< y: amino acid có tính acid.
Tính chất lưỡng tính:
Tác dụng với bazo :
H2N – CH – CH2 – COOH + NaOH H2N – CH2 – COONa +H2O
Tác dụng với acid:
H2N – CH – CH2 – COOH + HCl  ClH3N – CH2 – COOH
Điểm đẳng điện:
Là giá trị pH thích hợp mà tại đó phân tử amino acid tồn tại ở dạng ion lưỡng cực không dịch chuyển về một điện cực nào ( vì đã cân bằng điện tích trái dấu)
Kí hiệu: pHI
Điểm đẳng điện được tính theo công thức:
pHI pKa1 + pKa2
2
pKa1 : là hằng số .phân li của nhóm – COOH
pKa2 : là hằng số .phân li của nhóm - NH3

2/ Tính chất của nhóm cacboxyl:

a) Phản ứng tạo ester với alcol:
H2N- CH2-COOH + HO-C2H5 + HCl Cl(-) H3N(+)–CH2-COO-C2H5
+ H2O

b) Đecacboxyl hóa: khi có enzim thích hợp amino acid bị tách khỏi nhóm cacboxyl tạo thành amin:

CH3CH(NH2)COOH CH3CH2NH2 + CO2






3/ Tính chất của nhóm amino:
Phản ứng với acid nitrơ:
H2 N-CH(CH3)-COOH + HONO HO-CH(CH3)-COOH + N2 +H2O
b) Phản ứng đeamin hóa: Trong cơ thể người và động vật,nhờ xúc tác của enzim acid xảy ra phản ứng loại nhóm amino của các α-amino acid tạo thành xetoaxit:

CH3 -CH(NH2)-COOH CH3 – C(O)– COOH + NH3
(Alanin) (acid piruvic)
c) Ngưng tụ với anđehit fomic:
HCH=O + H2N-CHR-COOH CH2=N-CHR-COOH + H2O
d)Phản ứng ankyl hóa: nhóm amoni của amino acid được ankyl hóa bằng dẫn xuất halogen:
C2H5I + NH2 – CH2 – COOH C2H5–NH–CH2COOH

e) Phản ứng axyl hóa: khi cho amino acid phản ứng với HCl trong môi trường kiềm thu được dẫn xuất N- axyl

C6H5COCl + H2N-CH2-COOH C6H5CONH-CH2COOH +HCl
(N- Benzoylglyxin)

Do sự liên hợp đôi e tự do của N vào nhóm C=O nên các
N –axylamino acid có tính acid mạnh tương tự như các acid cacboxylic.



4/Phản ứng của cả phân tử amino acid:
a) Phản ứng màu của acid amin: là phản ứng đặc trưng nhất của amino acid.
vd: ninhydrin phản ứng với amino acid.
Tất cả các α-a.a đều phản ứng với ninhydrin cho sp màu xanh tím ( riêng prolin cho màu vàng).
b) Tác dụng của nhiệt:

Khi đun nóng α-a.a bị tách nước giữa hai phân tử tạo ra điamit vòng 6 cạnh dicetopiperazin.
O
R-CH-CO -OH H NH C
t0 R-HC NH
HN H HO- CO-CH-R HN CH-R + 2H2O
C
O
α-amino acid dicetopiperazin
Đun β-a.a bị tách NH3 cho acid không no:
R- CH-CH-COOH
t0 R-CH=CH-COOH +NH3
NH2 H
với ɣ-,δ- ,ω- a.a bị tách nước cho monoamit vòng từ 5-7 cạnh gọi là lactam.

CH2 – CH2 – CH2 CH2
t0 H2C CH2
HN H OH C = O + H2O
HN C=O
Butirolactam
c) Phản ứng tạo RCOX với PCl5 :
H2N-CH(R)COOH + PCl5 Cl(-) H3N(+) – CH(R)-COCl + POCl3

d) Tạo muối nội với cation kim loại nặng:
Vd: Glysine phản ứng với đồng II:
H2N-CH2-COOH + Cu(OH)2 CH2-NH2 O-C=O
Cu CH2
C-O NH2
O + H2O
Màu xanh thẳm
Phản ứng trùng ngưng tạo peptit:
Peptit là những amit được hình thành bằng cách ngưng tụ 2 hay nhiều phân tử α-amino acid.
Trong phân tử peptit đơn vị a.a chứa nhóm NH2 gọi là a.a “ đầu N”,còn đơn vị a.a ở cuối chứa nhóm COOH gọi là a.a “ đuôi C” .
Liên kết amit giữa hai đơn vị a.a gọi là liên kết peptit.

protein
Protein:
Là những polipeptit hợp bởi nhiều α-amino acid, nối với nhau bằng liên kết peptit, theo 1 trật tự xác định và có cấu trúc không gian đặc thù.
Hoạt tính sinh học của protein liên quan tới cấu trúc của chúng.
Các cấp cấu trúc từ đơn giản đến phức tạp của protein:
Cấu trúc bậc I
Cấu trúc bậc II
Cấu trúc bậc III
Cấu trúc bậc IV
Cấu trúc bậc I:
Là trình tự sắp xếp của các α-amino acid trong mạch polipeptit và vị trí của các liên kết disulfit.
Liên kết cơ bản của cấu trúc bậc I là liên kết peptit.
Tính đặc trưng của từng loại protein phụ thuộc vào cấu trúc bậc I.
Cấu trúc bậc II:
Dạng xoắn α (xoắn lò xo) hay dạng gấp β (dạng xoắn sơ cấp)của chuỗi polipeptit được duy trì nhờ liên kết hidro giữa C=O của một nhóm peptit với –NH- của nhóm peptit khác.
Một vòng xoắn có 3,6 gốc a.a,khoảng cách mỗi vòng xoắn là 0,54nm.

Cấu trúc bậc III:
Là hình dạng thực của đại phân tử protein trong không gian ba chiều.
Do xoắn cấp II cuộn xếp theo kiểu đặc trưng cho mỗi loại protein tạo thành những khối hình cầu.
Được duy trì nhờ nhiều loại lk: lk đisulfua,lk este,lk muối amoni,lk hidro cùng lực hút Van de walls,….
Cấu trúc bâc IV:
Các phân tử của các loại protein được tạo nên từ 1 số mạch polipeptit kết hợp với nhau bằng lk hidro,lk ion,hoặc lk kị nước.
Mỗi 1 phân tử của 2 loại protein này được tạo thành từ 1 số tiểu đơn vị.
Các tiểu đơn vị kết hợp với nhau tạo thành cấu trúc bậc IV.
Tính chất đặc trưng của protein :
1/ Tính tan:
thay đổi phức tạp phụ thuộc vào cấu trúc protein,bản chất dung môi và điều kiện hòa tan.
Có những protein tan được trong nước tạo thành dung dịch keo( vd: anbumin của lòng trắng trứng)
Một số protein chỉ tan được trong dd muối loãng.
Có những protein hoàn toàn không tan trong các loại dung môi (vd: keratin)
2/ Phản ứng thủy phân:
Diễn ra trong môi trường axit,bazo hoặc có xúc tác men:
protein(polipepetit) + H2O α-amino acid

3/ Sự biến tính:
Là sự thay đổi cấu trúc bên trong khi bị xáo trộn,1 số lk bị phá vỡ  tính chất của protein bị biến đổi
Có 2 kiểu biến tính:
Biến tính thuận nghịch: là sự biến tính cấu trúc pt protein lại trở lại dạng ban đầu.
Biến tính bất thuận nghịch: là sự biến tính của các pt protein không có khả năng trở lại dạng ban đầu.
4/ Tính chất lưỡng tính:
vì trong phân tử của protein có các nhóm acid và amin tự do  protein có tính chất lưỡng tính.
5/ Các phản ứng màu đặc trưng của protein:
a/ Phản ứng màu Biure: Đây là phản ứng đặc trưng cho nhóm chức -CONH- trong phân tử peptit.
Vd:
b/ Phản ứng xantoprotein:
Protein phản ứng với HNO3 đặc tạo kết tủa màu vàng. Thật chất đây là phản nitro hóa nhân thơm có trong protein như phenyalanin, tyrosin,trytophan.