Phương pháp giải bài tập peptit

Không thể tổng hợp được peptit mong muốn nhờ phản ứngtrùng ngưng các phân tử aminoaxit khác nhau, vì sẽ tạo ra hỗn hợp các peptit.. Ví dụ trường hợp đơn giản nhất là ngưng tụ hai phân tử

Nội dung Trang

Mục lục

Tác giả Kim Văn Bính

GIỚI THIỆU

Trong những năm gần đây đề thi đại học, cao đẳng và đề thi học sinh giỏi sử dụng khá nhiều bài tập về peptit và protein nhưng học sinh rất lúng túng khi gặpbài tập dạng này vì

+ Bài tập về peptit và protein là dạng bài tập khá mới

+ Đa số các em không hiểu được bản chất cấu tạo cũng như các phản ứng của peptit và protein

+ Bài tập về peptit và protein cần vận dụng kiến thức tổng hợp rất cao

+ Kiến thức trong SGK và sách tham khảo chưa có những trình bày chi tiết để các em học sinh dễ dàng vận dụng vào làm bài tập

Vì những lí do trên tôi viết chuyên đề “Phương pháp giải bài tập peptit -

protein” nhằm giúp các em khắc phục các khó khăn và tự tin khi xử lí các câu hỏi về peptit-protein trong đề thi Đại học – Cao đẳng

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh có một kiến thức cơ bản và sâu rộng một cách có hệ thống về peptit và protein, giải quyết được những khó khăn

mà các em gặp phải, cũng hy vọng đây là tài liệu tham khảo hữu ích các đồng nghiệp

Tác giả

Kim Văn Bính

Phần 1: Đặt vấn đề

2.1.1 KN và phân loại

+ Nhóm peptit là nhóm + Liên kết peptit: là liên kết của nhóm CO với NH giữa hai đơn vị α-aminoaxit

 Cần phân biệt: Nhóm peptit và nhóm amit.

 Nhóm peptit là nhóm –CONH– tạo ra bởi 2 đơn vị α-aminoaxit.aminoaxit.

 Nhóm amit là nhóm –CONH–tạo ra không phải bởi 2 đơn vị α-aminoaxit.aminoaxit.

+ Peptit là hợp chất có từ 2 đến 50 gốc α-aminoaxit liên kết với nhau bằng các liên kết peptit

+ Phân loại: có hai loại

 Oligopeptit: là peptit có từ 210 gốc α –aminoaxit được gọi là đi, tri, tetra;

…đecapeptit

Glyxylalanylvalin thu gọn là Gly-Ala-Val

Phản ứng này gọi là phản ứng màu biure vì nó tương tự phản ứng của biure

 Đipeptit không có phản ứng này

2.1.4 Tổng hợp peptit:

Khác với nhiều loại hợp chất hữu cơ khác, các phản ứng tổng hợp (điều chế)peptit rất phức tạp Không thể tổng hợp được peptit mong muốn nhờ phản ứngtrùng ngưng các phân tử aminoaxit khác nhau, vì sẽ tạo ra hỗn hợp các peptit

Ví dụ trường hợp đơn giản nhất là ngưng tụ hai phân tử aminoaxit khác nhau sẽtạo ra 4 đipeptit:

Do vậy để tổng hợp một peptit có trật tự xác định các đơn vị aminoaxit trongphân tử cần phải “bảo vệ” nhóm amino hay nhóm cacboxyl nào đó khi khôngcần chngs tham gia phản ứng tạo ra liên kết peptit Nhóm bảo vệ cần thoả mãnmột số tiêu chuẩn sau:

- Dễ gắn vào phân tử aminoaxit

- Bảo vệ được nhóm chức trong điều kiện hình thành các liên kết peptit

- Dễ loại ra mà không ảnh hưởng đến sự tồn tại của các liên kết peptit

2.1.4.a Bảo vệ nhóm amino:

Nhóm amino thường được bảo vệ bởi nhóm benzyloxicacbonyl (C6H5 - CH2O

clorua) trong dung dịch

Sau khi tổng hợp được peptit nhóm bảo vệ sẽ được loại ra khỏi phân tử peptitnhờ phản ứng hiđro phân

2.1.4.b Bảo vệ nhóm cacboxyl:

Nhóm cacbonxyl thường được bảo về bằng cách chuyển thành metyl hay etyl

hoặc benzyl este Nhóm este dễ thuỷ phân hơn nhóm peptit nên được loại rakhỏi phân tử peptit bằng cách thuỷ phân bởi dung dịch kiềm

2.1.4.c Ngưng tụ các aminoaxit đã được bảo vệ

Thực hiện phản ứng ngưng tụ các aminoaxit có nhóm chức đã được bảo vệ sẽthu được peptit mong muốn

2.1.5 Protein

2.1.5.a Khái niệm và phân loại

+ Protein là những polipetit cao phân tử có M từ vài chục nghìn đến vài triệu (= rất nhiều polipeptit cộng lại)

+ Phân loại: có hai loại

anbumin của lòng trắng trứng; insulin

 protein phức tạp: gồm protein đơn giản và phiprotein như axit nucleic; lipit; cacbohiđrat

2.1.5.b Cấu trúc

+ Protein được tạo bởi nhiều gốc α-aminoaxit

+ Nếu thay đổi số lượng và trật tự sắp xếp thì protein cũng thay đổi  chỉ có khoảng 20 α-aminoaxit mà có tới hàng tỉ loại protein khác nhau

+ Có 4 bậc cấu trúc là: cấu trúc bậc I, II, III và IV

2.1.5.c Tính chất:

 Tính chất vật lí

+ Protein tồng tại hai dạng là hình sợi(như tóc, móng, sừng) và cầu như

anbumin

+ đông tụ là quá trình chuyển từ lỏng  rắn

+ protein dễ bị đông tụ khi đun nóng; hoặc có axit, bazơ và muối

 Tính chất hóa học

 tương tự peptit protein có phản ứng thủy phân và phản ứng màu biure

Dạng 1: Bài tập thủy phân hoàn toàn peptit

H[NHCH2CO]4OH Ta có M= MGly x 4 - 3x18 = 246g/mol

H[NHCH(CH3)CO]3OH Ta có M= MAla x 3 - 2x18 = 231g/mol

H[NHCH2CO]nOH Ta có M= [MGly x n - (n-1).18]g/mol

VD1(B_2012): Đun nóng m gam hỗn hợp gồm a mol tetrapeptit mạch hở X và

2a mol tripeptit mạch hở Y với 600 ml dung dịch NaOH 1M (vừa đủ) Sau khi các phản ứng kết thúc, cô cạn dung dịch thu được 72,48 gam muối khan của các amino axit đều có một nhóm -COOH và một nhóm -NH2 trong phân tử Giá trị của m là

VD2(A_2011):Thủy phân hoàn toàn 60 gam hỗn hợp hai đipetit thu được 63,6

gam hỗn hợp X gồm các amino axit (các amino axit chỉ có một nhóm amino và

2.2 Các dạng bài tập

một nhóm cacboxyl trong phân tử) Nếu cho 1/10 hỗn hợp X tác dụng với dungdịch HCl (dư), cô cạn cẩn thận dung dịch, thì lượng muối khan thu được là :

A 7,09 gam B 16,30 gam C 8,15 gam D 7,82 gam

Giải

+ Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có

VD3(Đề thi thử chuyên Phan Bội Châu – Nghệ An – Lần 1 - 2013):

Hỗn hợp A gồm tetrapeptit X mạch hở và tripeptit Y mạch hở (X, Y đều được

trong phân tử) có tỉ lệ số mol nX : nY = 1 : 3 Đun nóng 68,10 gam hỗn hợp A

với 780 ml dung dịch NaOH 1M (vừa đủ), sau khi phản ứng kết thúc thu được

dung dịch Z Cô cạn dung dịch thu được m gam muối Giá trị của m là:

A 94,98 gam B 97,14 gam C 64,98 gam D 65,13 gam

Giải

+ Đặt a là số mol X  số mol Y là 3a Theo giả thiết ta có:

+ Áp dụng ĐLBTKL ta có : 68,1 + 0,78.40 = m + 0,24.18  m = 94,98 gam

 đáp án A

VD4(Đề HSG 12 Thái Bình 2011): X là tetrapeptit Ala-Gly-Val-Ala, Y là

tripeptit Val-Gly-Val Đun nóng m (gam) hỗn hợp chứa X và Y có tỉ lệ số molcủa X và Y tương ứng là 1:3 với dung dịch NaOH vừa đủ Phản ứng hoàn toànthu được dung dịch T Cô cạn cẩn thận dung dịch T thu được 23,745 gam chấtrắn khan Giá trị của m là

Giải

+ Đặt số mol X, Y lần lượt là x và 3x ta có:

 Số mol muối ứng với Gly = x + 3x = 4x

 Số mol muối ứng với Ala = 2x

 Số mol muối ứng với Val = x + 3x.2 = 7x

 97.4x + 111.2x + 139.7x = 23,745  x = 0,015 mol

+ Áp dụng ĐLBTKL ta có: m + 0,195.40 = 23,745 + 0,06.18  m = 17,025

 đáp án C

VD5(Đề thi thử chuyên Quốc Học – Huế – Lần 4 – 2011, thi GVG Vĩnh Phúc 2012):

Khi thuỷ phân hoàn toàn 0,1 mol peptit A mạch hở (A tạo bởi các amino axit có mộtnhóm amino và một nhóm cacboxylic) bằng lượng dung dịch NaOH gấp đôi lượngcần phản ứng, cô cạn dung dịch thu được hỗn hợp chất rắn tăng so với khối lượng A

là 78,2gam Số liên kết peptit trong A là:

+ Vậy số liên kết peptit là 9  đáp án C

VD6(Đề thi thử chuyên ĐHKHTN lần 2_ 2013): Thủy phân hoàn toàn a gam

đipeptit Glu - Gly trong dung dịch NaOH dư, đun nóng thu được 17,28 gam hỗn hợp muối Giá trị của a là:

Bài tập tự giải dạng 1

Câu 1: Thủy phân hoàn toàn 27,52 gam hỗn hợp đipeptit thì thu được 31,12

gam hỗn hợp X gồm các aminoaxit (các amino axit chỉ có một nhóm amino và một nhóm cacboxyl trong phân tử) Nếu cho lượng hỗn hợp X này tác dụng với dung dung dịch HCl dư, cô cạn cẩn thận dung dịch, thì lượng muối khan thu được là ?

Câu 2: Thủy phân hoàn toàn 12,18 gam hỗn hợp tripeptit thì thu được 14,34

gam hỗn hợp X gồm các aminoaxit (các amino axit chỉ có một nhóm amino và

dụng với dung dung dịch HCl dư, cô cạn cẩn thận dung dịch, thì lượng muối khan thu được là ?

Câu 3: Thủy phân hoàn toàn 60 gam hỗn hợp hai đipetit thu được 63,6 gam hỗn

hợp X gồm các amino axit (các amino axit chỉ có một nhóm amino và một nhóm cacboxyl trong phân tử) Nếu cho 1/10 hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HCl (dư), cô cạn cẩn thận dung dịch, thì lượng muối khan thu được là :

Câu 4: Thủy phân hoàn toàn 75,6 gam hỗn hợp hai tripeptit thu được 82,08 gam

hỗn hợp các aminoaxit (các amino axit chỉ có một nhóm amino và một nhóm cacboxyl trong phân tử) Nếu cho 1/2 hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HCl (dư), cô cạn cẩn thận dung dịch, thì lượng muối khan thu được là :

A 50,895 gam B 54,18 gam C 47,61 gam D 45,42 gam

Câu 5: Thủy phân hoàn toàn 29,76 gam hỗn hợp đipeptit thì thu được 33,36

gam hỗn hợp X gồm các aminoaxit (các amino axit chỉ có một nhóm amino và một nhóm cacboxyl trong phân tử) Nếu cho lượng hỗn hợp X này tác dụng với dung dung dịch HCl dư, cô cạn cẩn thận dung dịch, thì lượng muối khan thu được là ?

A 47,96 gam B 58,64 gam C 31,12 gam D 42,12 gam Câu 6: Khi thủy phân hoàn toàn 55,95 gam một peptit X thu được 66,75 gam

alanin (amino axit duy nhất) X là :

A tripeptit B tetrapeptit

C pentapeptit D đipeptit

Câu 7: Khi thủy phân hoàn toàn 65 gam một peptit X thu được 22,25 gam

alanin và 56,25 gam glyxin X là :

A tripeptit B. tetrapeptit

C pentapeptit D đipeptit.

Câu 8: Lấy 8,76 g một đipeptit tạo ra từ glyxin và alanin cho tác dụng vừa đủ

với dung dịch HCl 1M Thể tích dung dịch HCl tham gia phản ứng là:

A 0,12 lít B 0,24 lít C 0,06 lít D 0,1 lít

Câu 9(Đề thi thử chuyên Vĩnh Phúc 2012 – lần 2): Hỗn hợp M gồm một

peptit X và một peptit Y (chúng cấu tạo từ 1 loại aminoaxit, tổng số nhóm –

toàn m gam M thu được 81 gam glixin và 42,72 gam alanin m có giá trị là :

A 116,28 gam B 110,28 gam C 109,5 gam D 104,28 gam Câu 10: X là đipeptit Ala-Glu, Y là tripeptit Ala-Ala-Gly Đun nóng m (gam)

hỗn hợp chứa X và Y có tỉ lệ số mol của X và Y tương ứng là 1:2 với dung dịch NaOH vừa đủ Phản ứng hoàn toàn thu được dung dịch T

Cô cạn cẩn thận dung dịch T thu được 56,4 gam chất rắn khan Giá trị của m là:

A 45,6 B 4 0 ,2 7 C 39,12 D 38,68

Câu 11(Chuyên Nguyễn Huệ - 2013): Hh M gồm một peptit X và một peptit Y

(đều tạo từ 1 loại aminoaxit, tổng số nhóm - CO-NH- trong 2 phân tử là 5) với tỉ

lệ số mol nX : nY = 1: 2 Khi thủy phân hết m gam M thu được 12 gam glyxin và5,34 gam alanin Giá trị của m là

A.

14,46g B 1 1 0 ,2 8 g C 16,548 D 15,86g

Câu 12: Thủy phân hoàn toàn đipeptit X trong 100ml dd HCl (pH=1) được dd

Y Dd Y pư vừa đủ với 200ml dd NaOH pH=13 thu được dd Z Cô cạn Z thuđược 1,555 gam chất rắn khan Đipeptit X là

A Ala-Ala B Gly-Gly C Ala-Gly D Gly-Ala.

Câu 13(A_2013): Cho X là hexapeptit Ala-Gly-Ala-Val-Gly-Val và Y làtetrapeptit Gly-Ala-Gly-Glu Thủy phân hết m gam hh gồm X và Y thu được 4amino axit, trong đó có 30 gam glyxin và 28,48 gam alanin Giá trị của m là

Dạng 2: Bài tập thủy phân không hoàn toàn peptit

Ghi nhớ : Khi thủy phân không hoàn toàn một peptit ta thường thu được hh gồm

aminoaxit và peptit nhỏ hơn Tổng số mol mắt xích được bảo toàn.

VD : ta có X – X-aminoaxit X-aminoaxit X : a mol

VD1(A_2011)Thủy phân m gam tetrapeptit Ala-Ala-Ala-Ala (mạch hở) thu

được hỗn hợp gồm 28,48 gam Ala; 32 gam Ala-Ala và 27,72 gam Ala-Ala-Ala.Giá trị của m là

Giải

+ Ta có: Ala-Ala-Ala-Ala

Ala : 0,32 mol Ala Ala : 0,20 mol Ala Ala Ala : 0,12 mol

VD2(Đề thi thử chuyên ĐH Vinh lần 4 – 2012): Tripeptit M và tetrapeptit Q

trăm khối lượng của N trong X là 18,667% Thuỷ phân không hoàn toàn m gamhỗn hợp M, Q (tỉ lệ mol 1 : 1) trong môi trường axit thu được 0,945 gam M;4,62 gam đipeptit và 3,75 gam X Giá trị của m là

Giải

+ Gọi x là số mol M và Q Theo giả thiết ta có sơ đồ:

Gly Gly Gly : x mol Gly Gly Gly Gly : x mol

VD3(Thi HSG VP 2012): Khi thủy phân không hoàn toàn một peptit A có khối

lượng phân tử 293 thu được 2 peptit B và C Mẫu 0,472 gam peptit B phản ứngvừa đủ với 18 ml dung dịch HCl 0,222 M khi đun nóng và mẫu 0,666 gampeptit C phản ứng vừa đủ với 14,7 ml dung dịch NaOH 1,6% (khối lượng riêng

là 1,022 g/ml) khi đun nóng Xác định công thức cấu tạo và gọi tên A, biết rằngkhi thủy phân hoàn toàn A thu được hỗn hợp 3 amino axit là glyxin, alanin vàphenyl alanin

Giải + Ta thấy: MGly + MAla + MPhe – 2MH2O = 293 đvC = MA  A là tripepit tạo nên bởi 3 aminoaxit trên; B và C đều là đipepit.

tạo bởi Ala và Phe (*)

+ Khi C phản ứng với NaOH ta có: C + 2NaOH → sản phẩm Vì số mol NaOH

tạo bởi Gly và Phe (**)

+ Từ (*) và (**) suy ra A là: Ala – Phe – Gly hoặc Gly – Phe – Ala

VD4(Đề thi thử chuyên Nguyễn Huệ – HN - lần 2 - 2011): X là một tetrapeptit

tripeptit; 25,6 gam đipeptit và 92,56 gam A Giá trị của m là:

A 149 gam B 161 gam C 143,45 gam D 159 gam.

Giải

+ Gọi x là số mol X Theo giả thiết ta có sơ đồ:

Ala – Ala – Ala – Ala: x mol

Ala : 1,04 mol Ala Ala : 0,16 mol Ala Ala Ala : 0,18 mol

VD5(HSG Thái Bình -2013): Thực hiện tổng hợp tetrapeptit từ 3,0 mol glyxin;

4,0 mol alanin và 6,0 mol valin Biết phản ứng xảy ra hoàn toàn Khối lượngtetrapeptit thu được là

A 1510,5 gam B 1120,5 gam.

C 1049,5 gam D 1107,5 gam.

Giải

+ Tổng khối lượng hỗn hợp ban đầu = 117.6 + 4.89 + 3.75 = 1283 gam

Bài tập tự giải dạng 2

Câu 1: Thủy phân m gam tetrapeptit: Gly-Gly-Gly-Gly (mạch hở) thu được hỗn

hợp gồm 30 gam Gly; 21,12 gam Gly-Gly và 15,12 gam Gly-Gly-Gly Giá trịcủa m là

Câu 2(Đề thi thử chuyên Trần Phú – Hải Phòng lần 2_ 2013): Thuỷ phân

hoàn toàn một tetrapeptit thu được hai loại aminoaxit là glyxin và alanin Hỏi tetrapeptit trên có bao nhiêu công thức cấu tạo?

Câu 3(Đề thi thử chuyên Bắc Ninh lần 1_ 2013): Thủy phân không hoàn toàn

pentapeptit X người ta thu được tripeptit là Ala-Glu-Gly và các đipeptit là Val-Ala,Glu-Gly và Gly-Ala Vậy công thức cấu tạo của X là

A Ala-Val-Glu-Gly-Ala B Gly-Ala-Val-Ala-Glu

C Val-Ala-Glu-Gly-Ala D Ala-Glu-Gly-Ala-Val

Câu 4(Đề thi thử chuyên Nguyễn Huệ lần 1_ 2013): Khối lượng tripeptit được

tạo thành từ 178 gam alanin và 75 gam glyxin là:

Câu 5(Đề thi thử chuyên ĐHKHTN lần 7_ 2011): Khi thủy phân một octapetit

X mạch hở, có công thức cấu tạo là Gly-Phe-Tyr-Lys-Gly-Phe-Tyr-Ala thì thuđược bao nhiêu tripeptit có chứa Gly?

Câu 6(HSG Thái Bình 2011): Cho một đipeptit Y có công thức phân tử

Câu 7: Brakiđinin có tác dụng làm giảm huyết áp Đó là một nonapeptit có

công thức là: Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg Khi thuỷ phân không hoàn toàn brakiđinin có thể thu được tối đa số tripeptit có chứa phenyl alanin (Phe) là

Câu 8:(B_2010) Thủy phân hết 1 mol pentapeptit X, thu được 2 mol glyxin

(Gly), 1 mol alanin (Ala), 1 mol valin (Val) và 1 mol phenylalanin (Phe) Thủy phân không hoàn toàn X thu được đipeptit Val-Phe và tripeptit Gly-Ala-Val nhưng không thu được đipeptit Gly-Gly X có công thức là

A Gly-Phe-Gly-Ala-Val B Gly-Ala-Val-Val-Phe

C Gly-Ala-Val-Phe-Gly D Val-Phe-Gly-Ala-Gly.

Câu 9: (CĐ_2010) Thuỷ phân không hoàn toàn pentapeptit

Gly-Ala-Gly-Ala-Gly thì thu được tối đa bao nhiêu đipeptit khác nhau?

A 3 B 1 C 2 D 4

Câu 10: (A_2010)Có bao nhiêu tripeptit (mạch hở) khác loại mà khi thuỷ phân

hoàn toàn đều thu được 3 aminoaxit: glyxin, alanin và phenylalanin?

A 3 B 9 C 4 D 6 Câu 11(Đề thi thử chuyên ĐH Vinh lần 2_ 2013): Khi thủy phân pentapeptit X

(Gly-Ala-Val-Ala-Gly) thì thu được tối đa bao nhiêu sản phẩm chứa gốc glyxyl

mà dung dịch của nó có phản ứng màu biure?

Câu 12(Đề thi thử chuyên ĐH Vinh lần 1_ 2013): Số tripeptit mạch hở tối đa

thu được từ hỗn hợp chỉ gồm glyxin và alanin là

Câu 13: X là một tetrapeptit cấu tạo từ aminoaxit A, trong phân tử A có 1(-NH2)

+ 1(-COOH), no, mạch hở Trong A oxi chiếm 42,67% khối lượng Thủy phân m gam X trong môi trường axit thì thu được 28,35(g) tripeptit; 79,2(g) đipeptit và 101,25(g) A Giá trị của m là?

A 184,5 B 258,3 C 405,9 D

202,95

Câu 14(HSG Thái Bình -2013): Thực hiện tổng hợp tetrapeptit từ 3,0 mol

glyxin; 4,0 mol alanin và 6,0 mol valin Biết phản ứng xảy ra hoàn toàn Khốilượng tetrapeptit thu được là

A 1510,5 gam B 1120,5 gam.

C 1049,5 gam D 1107,5 gam.

Câu 15(Đề thi thử chuyên Quốc Học – Huế - lần 4 - 2011): Tripeptit M và

tetrapeptit Q đều được tạo ra từ một amino axit X mạch hở, phân tử có một

hoàn toàn m gam hỗn hợp M, Q (tỉ lệ mol 1 : 1) trong môi trường axit thu được0,945 gam M ; 4,62 gam đipeptit và 3,75 gam X Giá trị của m là

Câu 16(Đề thi thử chuyên Nguyễn Huệ – HN - lần 2 - 2011): X là một

tetrapeptit cấu tạo từ một amino axit (A) no, mạch hở có 1 nhóm –COOH; 1 nhóm –

axit thu được 41,58 gam tripeptit; 25,6 gam đipeptit và 92,56 gam A Giá trị của m là:

Câu 17: Cho 3 amino axit sau: C2H5CH(NH2)COOH (X); CH3CH(NH2)COOH

hoặc 3 trong số 3 aminoaxit trên là:

Câu 18: Thủy phân m gam pentapeptit A có công thức Gly-Gly-Gly-Gly-Gly

thu được hỗn hợp B gồm 3 gam Gly; 0,792 gam Gly-Gly; 1,701 gam Gly; 0,738 gam Gly-Gly-Gly-Gly; và 0,303 gam Gly-Gly-Gly-Gly-Gly Giá trịcủa m là

Gly-Gly-A 5,8345 gam B 6,672 gam C 5,8176 gam D 8,5450 gam

Câu 19 Một heptapeptit có công thức: Pro-Pro-Gly-Arg-Phe-Ser-Phe -Pro Khi

thuỷ phân không hoàn toàn peptit này thu được tối đa mấy loại peptit cóaminoaxit đầu N là phenylalanin (Phe)?