protein thành phần hóa học của sinh vật protein

1. Thaønh phaàn nguyeân toá : Cô theå soáng ñöôïc caáu taïo töø khoaûng 30 loaïi nguyeân toá, ña soá laø nhöõng nguyeân toá coù phaân töû löôïng thaáp. 4 nguyeân toá chuû yeáu coù haøm löôïng lôùn nhaát laø C, H, O, N (khaùc vôùi 4 nguyeân toá chuû yeáu cuûa voû quaû ñaát laø O , Si, Al, Fe). Söï phaân boá cuûa caùc nguyeân toá trong cô theå soáng khoâng ñoàng ñeàu, coù theå phaân thaønh 3 loaïi theo haøm löôïng % Caùc nguyeân toá ña löôïng : haøm löôïng lôùn hôn 105 : C, H, O, N, S, P ,Cl, Ca, Na, K, Mg, Fe, Zn. Caùc nguyeân toá naøy chieám khoaûng 99% troïng löôïng cô theå vi sinh vaät. Nguyeân toá vi löôïng : haøm löôïng trong khoaûng 108 105 : Cu, Co, Mo, B, F, Cr, I, Mn, Al, Si, Sn, Ni. Nguyeân toá sieâu vi löôïng: haøm löôïng nhoû hôn 108 : Hg, Au, U, Ra, Se, Vd Caùc nguyeân toá vi löôïng vaø sieâu vi löôïng chieám khoaûng 1% coøn laïi cuûa cô theå soáng. Neáu haøm löôïng caùc nguyeân toá vi löôïng vaø sieâu vi löôïng taêng cao vöôït quaù bình thöôøng thì seõ gaây nhieãm ñoäc cho cô theå. Thí duï Hg laøm maát khaû naêng sinh saûn; Caùc ñoàng vò phoùng xaï U, Ra seõ taïo ra nhöõng bieán dò khoâng mong muoán nhö sinh quaùi thai hoaëc taïo ra nhöõng chöùng beänh nan y nhö ung thö, ... 2. Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa chaát soáng: Trong cô theå soáng thaønh phaàn chuû yeáu laø nöôùc. Nöôùc: chieám 60 80 % troïng löôïng cô theå, laø moät thaønh phaàn raát quan troïng giöõ nhieàu vai troø sinh hoïc. Söï soáng coù theå bò ñình chæ neáu cô theå maát ñi 12 – 15% löôïng nöôùc so vôùi troïng löôïng cô theå. Chaát khoâ : chieám 20 – 40% troïng löôïng cô theå. Chaát khoâ bao goàm taát caû caùc chaát khaùc ngoaøi nöôùc. Ñoù laø caùc chaát höõu cô, voâ cô, caùc nguyeân toá vi löôïng, sieâu vi löôïng. + Nguyeân toá vi löôïng, sieâu vi löôïng : ñaõ noùi ôû treân + Hôïp chaát voâ cô : (caùc chaát khoaùng) Chieám 2 – 6% chaát khoâ, thöôøng ôû daïng muoái nhö muoái Ca , Na, K , Cl , PO43, hoaëc ôû daïng acid HCl (ôû daï daøy). Maëc duø chieám haøm löôïng nhoû nhöng hôïp chaát voâ cô coù vai troø raát quan troïng trong hoaït ñoäng soáng cuûa sinh vaät. Chuùng coù hai chöùc naêng chính: (1) Chöùc naêng caáu truùc Canxi , photpho: taïo khung xöông. Tyû leä CaP phaûi ñöôïc coá ñònh, khoâng theå taêng giaûm. Khi thieáu Ca daãn ñeán caáu truùc xöông khoâng vöõng chaéc, raêng cuõng deã gaõy, ñau nhöùc xöông. Khi dö Ca laïi daãn ñeán xöông bò doøn, deã gaõy , neáu cô theå khoâng chuyeån hoùa heát ñöôïc Ca seõ ñoïng laïi thaønh gai treân coät soáng gaây ra beänh gai coät soáng. Fluor : taïo ngaø raêng , men raêng. Thieáu fluor lôùp ngaø, men raêng bò moûng ñi, vi sinh vaät gaây saâu raêng deã xaâm nhaäp böùc töôøng thaønh baûo veä raêng vaø gaây saâu raêng (2) Chöùc naêng ñieàu hoøa caùc hoaït ñoäng soáng Zn: coù aûnh höôûng ñeán hormon Insulin (thieáu Insulin seõ gaây ra beänh böôùu coå) Cu: tham gia vaøo thaønh phaàn caùc enzym oxy hoùa, duy trì caân baèng acidbase trong caùc moâ teá baøo, dòch baøo, taïo aùp suaát thaåm thaáu caàn thieát ñeå tieán haønh chuyeån hoùa. Fe: Tham gia vaøo thaønh phaàn Hemoglobin trong maùu giöõ nhieäm vuï vaän chuyeån oxy cung caáp cho caùc cô quan. + Hôïp chaát höõu cô: Ñaây laø thaønh phaàn chính cuûa chaát khoâ, goàm : protein, lipid, glucid, enzym, vitamin, acid nucleic, … Söï phaân boá caùc chaát naøy khaùc nhau giöõa ñoäng vaät vaø thöïc vaät Hôïp chaát höõu cô Protein Glucid Lipid Acid nucleic Ñoäng vaät 70% < 5% 10% 15% Thöïc vaät < 5% 50 70%  25% 10% THAØNH PHAÀN HOÙA HOÏC CUÛA THÖÏC PHAÅM Nguyeân lieäu chính cuûa caùc loaïi thöïc phaåm laø sinh vaät, ñoäng vaät nhö gaø vòt, heo boø, caù toâm,… thöïc vaät nhö rau caûi, caây löông thöïc, caùc loaïi quaû,… caû moät soá loaøi vi sinh vaät. Do ñoù, thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa thöïc phaåm cuõng gioáng nhö cuûa nguyeân lieäu : nöôùc, protein, glucid, lipid, khoaùng, vitamin,… Ngoaøi ra trong quaù trình taïo saûn phaåm thöïc phaåm, ngöôøi ta coøn boå sung theâm caùc chaát phuï gia taïo chaát löôïng (taïo muøi vò, maøu saéc, caáu truùc,…), taïo giaù trò dinh döôõng (protein, ñöôøng, glucid, lipid, vitamin,…) vaø caùc chaát baûo quaûn keùo daøi thôøi gian söû duïng cuûa saûn phaåm (choáng VSV, choáng oxy hoùa,… Caùc chaát naøy chuû yeáu cuõng ñöôïc taùch töø caùc nguyeân lieäu töï nhieân. Moät soá raát ít laø nhöõng chaát toång hôïp. CHÖÔNG 1 PROTEIN 1.1. ÑAÏI CÖÔNG VEÀ PROTEIN ÑÒNH NGHÓA PROTEIN Protein laø nhöõng ñaïi phaân töû sinh hoïc, chöùa nitô, ñöôïc caáu taïo töø caùc acid amin, coù troïng löôïng phaân töû lôùn hôn 5000 Danton vaø bò keát tuûa hoaøn toaøn bôûi acid tricloacetic 10% (TCA).  Ñaïi phaân töû sinh hoïc: vì ñoù laø moät loaïi polimer töø raát nhieàu caùc acid amin lieân keát laïi vôùi nhau theo moät trình töï nhaát ñònh vaø ñaëc tröng cho moãi cô theå.  Chöùa Nitô, caáu taïo töø caùc acid amin: acid amin laø loaïi acid coù chöùa nhoùm – COOH vaø nhoùm –NH2, do ñoù thaønh phaàn Nitô laø thaønh phaàn chuû yeáu vaø oån ñònh nhaát trong phaân töû protein (16%), noù ñöôïc coi laø ñaëc tröng cuûa protein.  Bò keát tuûa hoaøn toaøn bôûi acid tricloacetic 10%: ñaây laø tính chaát ñaëc tröng nhaát cuûa protein. Ngöôøi ta söû duïng tính chaát naøy ñeå ñònh tính hay ñònh löôïng protein. Khi nhoû dung dòch TCA 10% vaøo dung dòch maãu neáu coù keát tuûa traéng xuaát hieän thì trong dung dòch coù protein. Neáu duøng löôïng TCA vöøa ñuû, ta coù theå tuûa toaøn boä protein trong dung dòch, loïc laáy tuûa vaø ñònh löôïng ñöôïc protein trong dung dòch.  Trong cô theå ñoäng vaät vaø thöïc vaät löôïng protein raát khaùc nhau vaø söï phaân boå ôû caùc cô quan khaùc nhau thì raát khaùc nhau. Ñoäng vaät löôïng protein chieám 70 % chaát khoâ Thöïc vaät döôùi 5 % chaát khoâ Moät soá loaïi ñaäu (ñaäu naønh): 2436%. (Soya protein) NGUOÀN CUNG CAÁP PROTEIN  Nguoàn protein ñoäng vaät phoå bieán laø thòt caùc gia suùc, gia caàm, caù, toâm, tröùng, söõa. Caùc loaïi ñoäng vaät khaùc nhö cua, caùy, teùp, caùc ñoäng vaät thaân meàm cuõng laø nguoàn protein ñaùng löu yù khai thaùc, ñaëc bieät vôùi caùc nöôùc ñang phaùt trieån vaø coù ñoä daøi bôø bieån lôùn nhö nöôùc ta. Ngaøy nay ngöôøi ta coøn chuù yù khai thaùc caùc nguoàn protein ñoäng vaät chöa ñöôïc taän duïng hôïp lyù nhö pheá thaûi loø moå ñaëc bieät laø tieát vaø xöông.  Nguoàn protein thöïc vaät quan troïng laø haït caùc loaïi ñaäu, ñaëc bieät laø ñaäu naønh. Caùc loaïi beøo, hoa daâu, taûo, naám cuõng laø nguoàn protein quyù giaù. Ñeå taêng löôïng protein töø thöïc vaät trong khaåu phaàn aên haøng ngaøy, ngöôøi ta ñaõ tìm ra nhieàu bieän phaùp khaùc nhau (tìm ra hay lai taïo nhöõng gioáng haït, cuû, nguõ coác coù haøm löôïng protein cao; Saûn xuaát caùc cheá phaåm protein töø caùc nguyeân lieäu haït roài boå sung vaøo khaåu phaàn aên haøng ngaøy).

MỞ ĐẦUTHÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA SINH VẬT

1 Thành phần nguyên tố :

Cơ thể sống được cấu tạo từ khoảng 30 loại nguyên tố, đa số lànhững nguyên tố có phân tử lượng thấp 4 nguyên tố chủ yếu cóhàm lượng lớn nhất là C, H, O, N (khác với 4 nguyên tố chủ yếu củavỏ quả đất là O , Si, Al, Fe)

Sự phân bố của các nguyên tố trong cơ thể sống không đồng đều,có thể phân thành 3 loại theo hàm lượng %

- Các nguyên tố đa lượng : hàm lượng lớn hơn 10-5 : C, H, O, N, S, P ,Cl,

Ca, Na, K, Mg, Fe, Zn Các nguyên tố này chiếm khoảng 99% trọnglượng cơ thể vi sinh vật

- Nguyên tố vi lượng : hàm lượng trong khoảng 10-8 - 10-5 : Cu, Co, Mo,

B, F, Cr, I, Mn, Al, Si, Sn, Ni

- Nguyên tố siêu vi lượng: hàm lượng nhỏ hơn 10-8 : Hg, Au, U, Ra, Se,Vd

Các nguyên tố vi lượng và siêu vi lượng chiếm khoảng 1% còn lạicủa cơ thể sống

Nếu hàm lượng các nguyên tố vi lượng và siêu vi lượng tăng caovượt quá bình thường thì sẽ gây nhiễm độc cho cơ thể Thí dụ Hg làmmất khả năng sinh sản; Các đồng vị phóng xạ U, Ra sẽ tạo ra nhữngbiến dị không mong muốn như sinh quái thai hoặc tạo ra những chứngbệnh nan y như ung thư,

2 Thành phần hóa học của chất sống:

Trong cơ thể sống thành phần chủ yếu là nước

- Nước: chiếm 60 - 80 % trọng lượng cơ thể, là một thành phần

rất quan trọng giữ nhiều vai trò sinh học Sự sống có thể bị đìnhchỉ nếu cơ thể mất đi 12 – 15% lượng nước so với trọng lượng cơthể

- Chất khô : chiếm 20 – 40% trọng lượng cơ thể Chất khô bao gồm

tất cả các chất khác ngoài nước Đó là các chất hữu cơ, vô

cơ, các nguyên tố vi lượng, siêu vi lượng

+ Nguyên tố vi lượng, siêu vi lượng : đã nói ở trên

+ Hợp chất vô cơ : (các chất khoáng)

Chiếm 2 – 6% chất khô, thường ở dạng muối như muối Ca , Na, K ,

Cl- , PO43-, hoặc ở dạng acid HCl (ở dạ dày)

Mặc dù chiếm hàm lượng nhỏ nhưng hợp chất vô cơ có vai tròrất quan trọng trong hoạt động sống của sinh vật Chúng có haichức năng chính:

(1) Chức năng cấu trúc

Canxi , photpho: tạo khung xương Tỷ lệ Ca/P phải được cố định,

không thể tăng giảm Khi thiếu Ca dẫn đến cấu trúc xương khôngvững chắc, răng cũng dễ gãy, đau nhức xương Khi dư Ca lại dẫn đếnxương bị dòn, dễ gãy , nếu cơ thể không chuyển hóa hết được Ca sẽđọng lại thành gai trên cột sống gây ra bệnh gai cột sống

Fluor : tạo ngà răng , men răng Thiếu fluor lớp ngà, men răng bị

mỏng đi, vi sinh vật gây sâu răng dễ xâm nhập bức tường thànhbảo vệ răng và gây sâu răng

(2) Chức năng điều hòa các hoạt động sống

Zn: có ảnh hưởng đến hormon Insulin (thiếu Insulin sẽ gây ra

bệnh bướu cổ)

Cu: tham gia vào thành phần các enzym oxy hóa, duy trì cânbằng acid/base trong các mô tế bào, dịch bào, tạo áp suấtthẩm thấu cần thiết để tiến hành chuyển hóa

Fe: Tham gia vào thành phần Hemoglobin trong máu giữ nhiệmvụ vận chuyển oxy cung cấp cho các cơ quan

+ Hợp chất hữu cơ:

Đây là thành phần chính của chất khô, gồm : protein, lipid,glucid, enzym, vitamin, acid nucleic, … Sự phân bố các chấtnày khác nhau giữa động vật và thực vật

Hợp chất

hữu cơ Protein Glucid Lipid Acid nucleic

THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA THỰC PHẨM

Nguyên liệu chính của các loại thực phẩm là sinh vật, động vậtnhư gà vịt, heo bò, cá tôm,… thực vật như rau cải, cây lương thực, cácloại quả,… cả một số loài vi sinh vật Do đó, thành phần hóa họccủa thực phẩm cũng giống như của nguyên liệu : nước, protein, glucid,lipid, khoáng, vitamin,…

Ngoài ra trong quá trình tạo sản phẩm thực phẩm, người ta còn bổsung thêm các chất phụ gia tạo chất lượng (tạo mùi vị, màu sắc, cấutrúc,…), tạo giá trị dinh dưỡng (protein, đường, glucid, lipid, vitamin,…) vàcác chất bảo quản kéo dài thời gian sử dụng của sản phẩm (chốngVSV, chống oxy hóa,… Các chất này chủ yếu cũng được tách từ cácnguyên liệu tự nhiên Một số rất ít là những chất tổng hợp

CHƯƠNG 1 PROTEIN

1.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ PROTEIN

ĐỊNH NGHĨA PROTEIN

Protein là những đại phân tử sinh học, chứa nitơ, được cấu tạo từcác acid amin, có trọng lượng phân tử lớn hơn 5000 Danton và bị kếttủa hoàn toàn bởi acid tricloacetic 10% (TCA)

− Đại phân tử sinh học: vì đó là một loại polimer từ rất nhiều các acidamin liên kết lại với nhau theo một trình tự nhất định và đặc trưngcho mỗi cơ thể

− Chứa Nitơ, cấu tạo từ các acid amin: acid amin là loại acid có chứanhóm – COOH và nhóm –NH2, do đó thành phần Nitơ là thành phầnchủ yếu và ổn định nhất trong phân tử protein (16%), nó được coi làđặc trưng của protein

− Bị kết tủa hoàn toàn bởi acid tricloacetic 10%: đây là tính chất đặctrưng nhất của protein Người ta sử dụng tính chất này để định tínhhay định lượng protein Khi nhỏ dung dịch TCA 10% vào dung dịch mẫunếu có kết tủa trắng xuất hiện thì trong dung dịch có protein Nếudùng lượng TCA vừa đủ, ta có thể tủa toàn bộ protein trong dungdịch, lọc lấy tủa và định lượng được protein trong dung dịch

− Trong cơ thể động vật và thực vật lượng protein rất khác nhau và sựphân bổ ở các cơ quan khác nhau thì rất khác nhau

Động vật - lượng protein chiếm 70 % chất khô

Thực vật - dưới 5 % chất khô

Một số loại đậu (đậu nành): 24-36% (Soya protein)

NGUỒN CUNG CẤP PROTEIN

− Nguồn protein động vật phổ biến là thịt các gia súc, gia cầm, cá,tôm, trứng, sữa

Các loại động vật khác như cua, cáy, tép, các động vật thân mềmcũng là nguồn protein đáng lưu ý khai thác, đặc biệt với các nướcđang phát triển và có độ dài bờ biển lớn như nước ta

Ngày nay người ta còn chú ý khai thác các nguồn protein động vậtchưa được tận dụng hợp lý như phế thải lò mổ đặc biệt là tiết vàxương

− Nguồn protein thực vật quan trọng là hạt các loại đậu, đặc biệt làđậu nành

Các loại bèo, hoa dâu, tảo, nấm cũng là nguồn protein quý giá.Để tăng lượng protein từ thực vật trong khẩu phần ăn hàng ngày,người ta đã tìm ra nhiều biện pháp khác nhau (tìm ra hay lai tạo nhữnggiống hạt, củ, ngũ cốc có hàm lượng protein cao; Sản xuất các chếphẩm protein từ các nguyên liệu hạt rồi bổ sung vào khẩu phầnăn hàng ngày)

Hàm lượng protein trong một số nguyên liệu động vật và thực

Trứng (gà, vịt,

Công thức chung là:  

− Trong thiên nhiên, người ta đã tìm được hơn 100 loại acid amin khácnhau Tuy vậy số lượng acid amin tham gia vào cấu trúc protein chỉ có

22 loại và chỉ ở dạng  - acid amin Tuy chỉ có 22 loại nhưng sự khácnhau về thành phần và trình tự sẵp xếp của các acid amin đã dẫnđến sự đa dạng về cấu tạo của protein Hiện nay đã có 1012 loạiprotein khác nhau

Acid amin có dạng chung là

Các acid amin chỉ khác nhau gốc R.Trong dung dịch pH = 7, acid amin tồntại chủ yếu dạng ion lưỡng cực

PHÂN LOẠI :

Phân loại theo cấu tạo hóa học:

(1) Nhóm1: Monoamino Monocarboxylic - 7 acid amin mạch thẳng.

-[4] Leucin CHCH33 CH CH2 (ky) (tt).

NH2

.

-[5] Isoleucin C HCH2 35 CH (ky) (tt).

NH2

.

-[6] Serin CH2 (hao) (tt)

OH

-.[7] Threonin CH3 CH (hao) (tt)

(2) Nhóm 2 : Diamino Monocarboxylic - 2 acid amin

(3) Nhóm 3: Monoamino Dicarboxylic - 2 acid amin

(4) Nhóm 4: Amid của acid amin dicarboxylic.

(5) Nhóm 5: acid amin chứa S - 3 acid amin

(6) Nhóm 6: acid amin dị vòng - 4 acid amin

NH2

.

-CH2COOH-glu

[11] Glutamic CH COOH (-) (ky).

NH2

-.

CH2COOH-

-CH2SH

NH2

.

CH2CH

CH2 S S

CH NH2COOH-

-Opro

N COOHH

OH

(7) Nhóm 7: Acid amin nhân thơm - 2 acid amin

Phân loại theo bản chất gốc R: Háo nước – Kỵ nước

Phân loại theo khả năng tích điện: Kiềm – Acid – Trung tính

Khả năng tổng hợp của cơ thể: Thay thế - Không thaythế

(Val, Leu, Ileu, Met, Thr, Phe, Try, Lys, His, Arg )

TÍNH CHẤT VẬT LÝ :

− Acid amin có dạng tinh thể, màu trắng, bền ở nhiệt độ 20-250C, ởnhiệt độ 100-2000C chỉ có một số acid amin bị khép vòng như acidglutamic, glutamin

− Đa số các acid amin đều có vị ngọt, nhiều acid amin được ứng dụngtrong công nghệ thực phẩm làm chất tạo vị (acid glutamic

glutamat Na - bột ngọt, Asp, Lys)

− Độ hòa tan: tan khá tốt trong nước, mức độ tan có khác nhau Dạngmuối thường tan tốt hơn dạng acid amin tự do

Độ hòa tan của acid amin trong nước [g/100g nước]

Acid amin 0 Nhiệt độ [ 25 50 o 75 C] 100

L-Alanine 12,7

3 16,51 21,79 28.51 37.30L-Cistine 0,00

5 0,011 0,024 0,052 0,114L-Glutamic acid 0,34

1 4,117 4,818 6,076 8,255L-Leucine 2,27

0 2,19 2,66 3,823 5,638L-Methionine 1,81

8 3,381 6,070 10,52 17,60L-Phenylalanine 1,98

3 2,965 4,431 6,624 9,900L-Proline 127, 162, 206, 239,

CH COOH

NH2

.

-CH2Tyr

4 3 7 0L-Serine 2,20

4 5,023 10,34 19,21 32,24L-Tryptophane 0,82

3 1,136 1,706 2,795 4,987L-Tyrosine 0,02

0 0,045 0,105 0,244 0,565L-Valine 8,34 8,85 9,62 10,2

4

− Phổ hấp thu: đa số acid amin có vùng hấp thu tử ngoại 240-280 nm.Acid amin nhân thơm như tyr, phe có phổ hấp thu ở 280nm Tính chấtnày được ứng dụng để định lượng acid amin hòa tan và protein

− Tính hoạt quang: trừ glycin, các acid amin khác đều có C bất đối nênđều có tính chất hoạt quang Có hai dạng đồng phân quang học :dạng D và L

Tính chất hoạt quang là khả năng làm quay mặt phẳng phân cựcánh sáng

Tất cả các acid amin trong protein chỉ ở dạng L, động vật và thựcvật cũng chỉ hấp thu được dạng L, dạng D đôi khi còn có ảnh hưởngxấu đến quá trình trao đổi chất

Góc quay của mặt phẳng phân cực [α] D trong những hệ dung

môi khác nhau

152220

+14,7+2,7+3,0

Glutamic 6M HClNước

L-1M NaOH

22,41818

+31,2+11,5+10,96L-Histidin 6M HCl

Nước0,5MNaOH

22,72520

+13,0-39,01-10,9

Leucine 6M HClNước

L-3M NaOH

25,924,720

+15,1-10,8+7,6

L-Cystine 1,02M

HCl 24 214,

-4

− Tính bền với acid, base:

Dưới tác dụng của acid ở nhiệt độ cao (HCl 6N, 100-1070C, 20-72giờ)protein bị thuỷ phân, đa số acid amin không bị phân hủy, các acidamin có S bị oxy hóa 10-30%, riêng tryptophan bị phân hủy hoàntoàn, không xảy ra hiện tượng racemic hóa (chuyển từ dạng L sangD)

C* HR

N

H2COOH(L.a.acid)

C* NH2R

HCOOH

(D.a.acid)

Dưới tác dụng của kiềm (NaOH 4-8N, Ba(OH)2 14%, đun sôi trong 29giờ) khi thuỷ phân protein, acid amin bị racemic hóa, các oxy acid bịdeamin hóa (khử amin), một phần cys và cystin bị phá hỏng, Argphân hủy thành Ornitin và Ure Vậy tác dụng của kiềm sẽ làmmất giá trị dinh dưỡng của acid amin , khi làm chuyển từ dạng L sangDù

18-TÍNH CHẤT HOÁ LÝ :

Tính điện ly lưỡng cực

Vì trong phân tử acid amin mang đồng thời hai nhóm chức là nhóm –COOH và nhóm –NH2 thể hiện tính acid và bazơ Do đó acid amin có tínhlưỡng tính :

Trong dung dịch nó tồn tại 2 dạng - dạng phân tử và dạng ion lưỡngcực

Trong dung dịch, tùy thuộc pH (acid hay kiềm) mà sự phân ly của acidamin khác nhau và sẽ thể hiện tính acid hay kiềm

− Trong môi trường acid (H+) sự phân ly nhóm -COOH sẽ bị kìm hãm,phân tử acid amin tích điện (+) , tác dụng như một base Nếu đặtvào một điện trường, nó sẽ chạy về phía cực (-) cathod

− Trong môi trường kiềm (dư -OH- ) thì quá trình sẽ ngược lại, sự phân

ly nhóm -NH2 bị kìm hãm, phân tử acid amin tích điện (-), tác dụngnhư một acid, trong điện trường nó sẽ di chuyển về cực (+) anod

A1A A

A A

Anod

(-) Cathod

Điểm đẳng điện (pI)

Mỗi acid amin sẽ tồn tại một pH ở đó phân tử acid amin sẽ trunghòa về điện , được gọi là điểm đẳng điện (pI), khi đó tổng điện tích (-)và (+) sẽ bằng không Acid amin sẽ đứng yên không dịch chuyển về

PHB : pH tại đó phân tử acid amin bắt đầu tích điện (-)

Ví dụ: Glycine : pHA = 2.34 , pHB = 9.60 pI = 5.67

Đa số acid amin trung tính có pI ở vùng pH acid amin yếu

Acid aspartic, glutamic có hai nhóm -COOH có tính acid mạnh hơn, pI nằmtrong vùng acid mạnh; pI(aspartic) = 2.77

Arg, Lysin, … lại có hai nhóm -NH2 thể hiện tính kiềm mạnh, pI nằmtrong vùng kiềm;

pI (arginin) = 10.76

Điểm đẳng điện của một số acid amin

Acid amin pI Acid amin pI Acid amin pI

GlycineHistidine4-

hydroxyprolineIsoleucineLeucineLysineMethioninePhenylalnine

6,07,55,76,06,09,65,75,5

ProlineSerineThreonineTryptophaneTyrosineValine

β-Alanine

6,35,75,65,95,76,06,9

CÁC PHẢN ỨNG ĐẶC TRƯNG CỦA ACID AMIN

Phản ứng với acid, base:

Vì acid amin là chất lưỡng tính cho nên chúng có thể tạo muối khitác dụng với acid hay base

Phản ứng với acid Nitrơ HNO 2 :

Trừ prolin và oxyprolin (iminoacid), các acid amin khác là amin bậcnhất có khả năng phản ứng với acid nitrơ để giải phóng khí nitơ vàoxy acid:

Căn cứ vào lượng Nitơ thoát ra , người ta có thể định lượng acid aminvà protein có trong dung dịch (phương pháp Van-Slyke)

Phản ứng với Formol (formaldehyd):

Khi thêm lượng dư formol trung tính vào dung dịch acid amin, formol sẽtác dụng với nhóm –NH2 tạo dẫn xuất metylen hóa, khi đó tính acidsẽ tăng lên do chỉ còn lại nhóm –COOH tự do Acid này có thể địnhphân bằng NaOH

Phản ứng desamin hóa

Desamin hóa theo phản ứng thuỷ phân

Phản ứng chuyển hóa gốc R

Tùy thuộc vào gốc R mà có các phản ứng khác nhau Thường làcác phản ứng chuyền từ acid amin này sang acid amin khác

Acid pyruvic Ala

COOH

C NH2

CH3(alanin)

COOH

CH2

CH2CHNH2COOH(a glutamic)

Phản ứng với ninhydrin:

Đây là phản ứng màu đặc trưng của acid amin

OH OH O

O

NH2

H OH O

O +H2O

-NH3 -CO2 + R CHO

Ninhydrin (oxh)ninhydrin (khử)

Khi pH môi trường lớn hơn 4, sẽ xảy ra phản ứng tiếp theo Khi đóninhydrin khử và NH3 sẽ tiếp tục phản ứng với ninhydrin tạo ra mộtphức có màu xanh tím

H OH O

O

+

HO HO O

PhứcRuheman (xanh tím)

Trong giới hạn nhất định, cường độ màu này tỉ lệ thuận với NH3

tham gia phản ứng, tức là tỉ lệ với acid amin ban đầu Ta dùng nguyêntắc này để định lượng acid amin tự do bằng phương pháp sắc ký

Acid aspartic khi tác dụng với ninhydrin giải phóng 2 CO2

Prolin và oxyprolin sẽ tạo hợp chất màu vàng và không giải phóng

NH3

O

O O

Ninhydrin

COOH Proline

- H2O - CO2

O

O N

Phứ c màu vàng

Ninhydrin có thể thay thế bằng izatin, có công thức cấu tạo gầngiống ninhydrin Cơ chế phản ứng giống như ninhydrin

Tạo phức với kim loại nặng:

Acid amin có thể tác dụng với kim loại nặng, nhất là kim loại hóa trị

II tạo ra muối nội phức (Pb, Hg, Cu,…) đặc biệt với Cu Người ta áp dụngphản ứng này để định tính acid amin vì phức của từng loại acid amin sẽcó màu đặc trưng

Khi đun sôi acid amin với một lượng dư Cu(OH)2 và CuCO3 ta có phức

Sự tạo thành ester:

Acid amin có thể tác dụng với rượu tạo thành ester Ester của acidamin đều là những chất lỏng dễ bay hơi, có tính kiềm, dễ điều chếbằng cách cất ở trong chân không.

- Phản ứng tạo muối do nhóm –NH2 , -COOH

- Phản ứng oxy hóa khử do nhóm –SH ,

-S-S Phản ứng alkyl hóa , acid hóa , ester hóa do nhóm –NH2 , -OH ,-COOH,

- Phản ứng amid hóa do nhóm –COOH

- Phản ứng nitro hóa, halogen hóa do có vòng thơm

- Phản ứng khử amin hóa do có nhóm –NH2

- Phản ứng phosphoryl hóa và sulpho hóa do nhóm –OH

- Phản ứng kết hợp chất diazot do có vòng thơm và dị vòng

CÁC KIỂU LIÊN KẾT HÓA HỌC CỦA ACID AMIN :

Liên kết peptide:

Một trong những phản ứng quan trọng nhất của acid amin là sự tổnghợp các peptide, khi đó gốc –COOH của acid amin này sẽ kết hợp vớigốc α-NH2 của acid amin khác, loại đi một phân tử nước

Liên kết thứ cấp:

Là các liên kết nối liền giữa các acid amin ở các vị trí khác nhautrong cùng một chuỗi polypeptid hay liên kết giữa các acid amin củacác chuỗi khác nhau, được gọi là liên kết ngang Liên kết ngang giữ vaitrò quan trọng trong việc hình thành cấu trúc không gian của phân tửprotein Các liên kết thứ cấp bao gồm:

(1) Liên kết Hydro:

OH

lk H2 Là liên kết được tạo thành giữa O thừa điện (-) và

nguyên tử H+ thừa điện (+) Liên kết này là liênkết yếu, không bền (8-12 KJ/mol) Tuy vậy số lượngliên kết này rất lớn nên đó là một liên kết quantrọng trong việc hình thành cấu trúc không gian củaprotein

(2) Liên kết disulphua (cầu disulphua)

-S-S-Đây là liên kết đồng hóa trị, rất bền vững (300 KJ/mol) Liên kếtnày gắn kết các acid amin chứa S trong phân tử protein và làm chophân tử protein bị gấp khúc

(3) Liên kết ion ( liên kết muối)

Còn gọi là liên kết tĩnh điện, tạo bởi các gốc phân cực, mang điệntích (+), (-) có trong phân tử protein : OH-, NH3+ , COO-, …Liên kết này khábền (>160 KJ/mol)

(4) Liên kết kỵ nước (lực Waldervalse)

Giữa các nhóm kỵ nước cũng có thể có mối liên kết hóa học,liên kết này không bền

(4-8.5KJ/mol) ( -CH3, -C2H5 , -C6H5 )