Bài giảng Hoá học hữu cơ 2: Chương 26 - TS. Trần Hoàng Phương

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:86

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Hoá học hữu cơ 2 - Chương 26: Phân tử sinh học amino acid, peptide và protein, cung cấp cho người học những kiến thức như: Cấu trúc của amino acid; amino acid, phương trình henderson – hasselbalch và điểm đẳng điện; tổng hợp amino acid; peptide và protein; phân tích amino acid của peptide;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hoá học hữu cơ 2: Chương 26 - TS. Trần Hoàng Phương

Trường Đại Học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa Học – Bộ môn Hóa Học Hữu cơ HÓA HỌC HỮU CƠ 2 1
2
PHÂN TỬ SINH HỌC: AMINO ACID, PEPTIDE VÀ PROTEIN 3
Chương 26 – PHÂN TỬ SINH HỌC: AMINO ACID, PEPTIDE VÀ PROTEIN Ø Protein xuất hiện trong mỗi cơ thể sống, và có nhiều loại khác nhau với chức năng sinh học khác nhau. Ø Tất cả protein đều được tạo thành từ các amino acid liên kết với nhau thành một mạch dài. Ø Amino acid có hai chức năng do có chứa cả nhóm amino có tính base, lẫn nhóm carboxyl có tính acid. 4
Ø Vai trò của amino acid như là các vật liệu xây dựng để tạo ra các protein. Ø Đối với mục đích phân loại, những mạch có ít hơn 50 amino acid được gọi là peptide, trong khi tên gọi protein được sử dụng cho những mạch lớn hơn. 5
26.1 CẤU TRÚC CỦA AMINO ACID : Ø Amino acid tồn tại trong dung dịch chủ yếu ở dạng ion lưỡng cực, hay zwitterion. 6
Bảng 26.1 Các amino acid thông thường trong protein 7
8
9
10
Ø Ngoại trừ glycine (H2NCH2CO2H), carbon a của các amino acid đều là những tâm thủ tính. Ø Tuy nhiên trong tự nhiên chỉ sử dụng một dạng đối phân để tạo thành protein. Ø Do có hóa học lập thể tương tự như đường L (Mục 25.3) nên các a-amino acid xuất hiện trong tự nhiên thường được cho là L amino acid. 11
26.2. AMINO ACID, PHƯƠNG TRÌNH HENDERSON – HASSELBALCH VÀ ĐIỂM ĐẲNG ĐIỆN Ø Để áp dụng phương trình Henderson-Hasselbalch vào amino acid, hãy xác định dạng nào của alanine tồn tại trong dung dịch 1,00M tại pH=9,00. Theo bảng 26.1, alanine đã được proton hóa [+H3NCH(CH3)CO2H] có pKa1=2,34, và alanine zwitterionic trung hòa [+H3NCH(CH3)CO2-] có pKa2=9,69. 12
Ø Khi pH dung dịch gần pKa2 hơn pKa1 thì chúng ta cần sử dụng pKa2 để tính toán. Từ phương trình Henderson- Hasselbalch, ta có: Ø Do đó: Ø Kết quả cho thấy [HA]=0,83 và [A-]=0,17. Tại pH=9,00, 83% phân tử alanine trong dung dịch 1,00M tồn tại ở dạng trung hòa (zwitterionic), và 17% còn lại ở dạng deproton hóa. 13
Ø Cách tính tương tự có thể sử dụng với pH khác và kết quả được mô phỏng trong đường cong chuẩn độ như được trình bày trên hình 26.1: Hình 26.1 Đường cong chuẩn độ của aniline 14
Ø Bước nhảy đầu tiên, từ pH 1 đến 6, tương ứng với sự phân ly của alanine đã proton hóa, H2A+. Ø Bước nhảy thứ hai, từ pH 6 đến 11, tương ứng với sự phân ly của alanine zwitterionic, HA. Ø Nếu chúng ta bắt đầu với H2A+ tại pH thấp và sau đó chuẩn độ với NaOH. Khi thêm 0,5 đương lượng NaOH, quá trình deproton hóa H2A+ hoàn thành và HA chiếm ưu thế, khi thêm 1,5 đương lượng NaOH, quá trình deproton hóa HA đã tiến hành được 50%, và khi thêm 2 đương lượng NaOH, hoàn thành quá trình deproton hóa HA. 15
Ø Ở đường cong chuẩn độ trên hình 26.1, trong dung dịch acid, amino acid bị proton hóa và tồn tại chủ yếu ở dạng cation. Ø Trong dung dịch base, amino acid được deproton hóa và tồn tại chủ yếu ở dạng anion. Ø Giữa hai dạng này là một pH trung gian, tại đó amino acid tồn tại ở cân bằng của hai dạng anion và cation, chủ yếu là trung hòa, zwitterion lưỡng cực. pH này được gọi là điểm đẳng điện của amino acid (pI) và có giá trị 6,01 đối với trường hợp alanine. 16
Ø Điểm đẳng điện của amino acid tùy thuộc vào cấu trúc của chúng, giá trị điểm đẳng điện của 20 amino acid phổ biến cho bởi bảng 26.1. Ø 15 loại amino acid trung hòa có điểm đẳng điện gần với vùng trung hòa, pH 5.0 đến 6.5. Ø Hai amino acid mang tính acid có điểm đẳng điện tại pH thấp để quá trình deproton hóa của –CO2H mạch nhánh không diễn ra tại pI của chúng. Ø Ba loại amino acid có tính base có điểm đẳng điện tại pH cao hơn để quá trình proton hóa nhóm amino mạch nhánh không diễn ra tại pI của chúng. 17
Ø Cụ thể hơn, pI của các amino acid là trung bình của hai hằng số phân ly acid, bao gồm zwitterion trung hòa. Ø Đối với 13 amino acid có mạch nhánh trung hòa, pI có giá trị trung bình của pKa1 và pKa2. Ø Đối với bốn amino acid mang mạch nhánh có tính acid mạnh hoặc yếu, thì pI là trung bình của hai giá trị pKa thấp nhất. 18
Ø Với ba amino acid mang mạch nhánh có tính base, thì pI là trung bình của hai giá trị pKa cao nhất. Ø Sự khác biệt về điểm đẳng điện tạo điều kiện thuận lợi để phân tách protein thành những thành phần tinh khiết. 19
Ø Bằng cách sử dụng kĩ thuật điện di (electrophoresis), hỗn hợp protein được đặt gần tâm của dải giấy hay gel. Giấy hoặc gel được làm ẩm với dung dịch đệm của pH đã cho, và các điện cực được nối với đầu giấy. Ø Khi áp vào một điện thế, các protein với điện tích âm (các protein được deproton hóa do pH đệm nằm trên điểm đẳng điện) di chuyển từ từ về phía điện cực dương. Cùng lúc đó, các acid amin với điện tích dương (các protein bị proton hóa do pH đệm nằm dưới điểm đẳng điện) di chuyển về phía điện cực âm. Ø Các protein khác nhau di chuyển với tốc độ khác nhau, phụ thuộc vào điểm đẳng điện của chúng và pH dung dịch đệm, phân tách hỗn hợp thành những thành phần 20 tinh khiết.