Protein và Enzyme
Khái niệm, cấu tạo, phân loại protein; tính chất vật lí (hình sợi – hình cầu); tính chất hoá học (thuỷ phân, phản ứng màu biuret, xanthoproteic, đông tụ); vai trò của protein; enzyme và phương pháp giải bài tập
Mỗi chuỗi polypeptide gồm các đơn vị α-amino acid liên kết với nhau qua liên kết peptide $\text{-CO-NH-}$ theo một trật tự xác định.
▸ Ví dụ: cấu tạo của Insulin
Insulin là hormone bản chất protein, do tuyến tụy tiết ra, có chức năng điều hoà chuyển hoá glucose trong cơ thể.
| Đặc điểm | Mạch A | Mạch B |
|---|---|---|
| Số đơn vị amino acid | 21 | 30 |
| Tổng số amino acid | 21 + 30 = 51 | |
| Liên kết giữa 2 mạch | 2 liên kết disulfide $\text{-S-S-}$ giữa các gốc Cysteine | |
Dựa vào thành phần cấu tạo, protein được chia thành 2 loại:
| Loại | Đặc điểm | Ví dụ |
|---|---|---|
| Protein đơn giản | Khi thuỷ phân chỉ cho hỗn hợp các α-amino acid | Albumin (lòng trắng trứng), globulin, insulin |
| Protein phức tạp | Tạo thành từ protein đơn giản kết hợp với thành phần "phi protein" | Nucleoprotein (+ nucleic acid), lipoprotein (+ lipid), glycoprotein (+ carbohydrate) |
Theo cấu trúc không gian, protein được chia thành 2 dạng có tính chất vật lí khác nhau:
▸ a) Protein dạng hình sợi (fibrous protein)
| Đặc điểm | Chi tiết |
|---|---|
| Cấu trúc | Các chuỗi polypeptide xoắn dài, xếp song song |
| Độ tan | Không tan trong nước và dung môi thông thường |
| Chức năng | Tạo cấu trúc, bảo vệ cơ thể |
| Ví dụ | Keratin (tóc, móng, sừng), collagen (da, gân, sụn), myosin (cơ bắp) |
▸ b) Protein dạng hình cầu (globular protein)
| Đặc điểm | Chi tiết |
|---|---|
| Cấu trúc | Các chuỗi polypeptide cuộn lại thành dạng cầu |
| Độ tan | Tan trong nước tạo dung dịch keo |
| Chức năng | Vận chuyển, xúc tác, điều hoà |
| Ví dụ | Hemoglobin (vận chuyển $\text{O}_2$, $\text{CO}_2$), albumin, enzyme |
Hình sợi (keratin, collagen, myosin) → không tan
Hình cầu (hemoglobin, albumin) → tan (dung dịch keo)
▸ a) Phản ứng thuỷ phân
Tương tự peptide, protein bị thuỷ phân bởi acid, base hoặc enzyme. Thuỷ phân hoàn toàn cho hỗn hợp các α-amino acid:
Trong cơ thể, quá trình tiêu hoá protein chính là phản ứng thuỷ phân nhờ enzyme:
▸ b) Phản ứng màu
Phản ứng màu biuret (với $\text{Cu(OH)}_2$/$\text{NaOH}$): protein tạo dung dịch màu tím đặc trưng.
| Bước | Thao tác | Hiện tượng |
|---|---|---|
| 1 | Cho dung dịch $\text{NaOH}$ + $\text{CuSO}_4$ vào ống nghiệm | Kết tủa xanh lơ $\text{Cu(OH)}_2$ |
| 2 | Thêm lòng trắng trứng, lắc đều | Kết tủa tan, dung dịch chuyển màu tím |
Giải thích: ion $\text{Cu}^{2+}$ tạo phức với các liên kết peptide $\text{-CO-NH-}$ trong protein cho màu tím. Phản ứng dùng để nhận biết protein và peptide (từ tripeptide trở lên).
Phản ứng xanthoproteic (với $\text{HNO}_3$ đặc): protein tạo kết tủa màu vàng.
| Bước | Thao tác | Hiện tượng |
|---|---|---|
| 1 | Cho lòng trắng trứng vào ống nghiệm | Dung dịch trong suốt |
| 2 | Thêm vài giọt $\text{HNO}_3$ đặc | Kết tủa màu vàng |
Giải thích: phản ứng nitro hoá các gốc amino acid chứa vòng benzene (Phe, Tyr, Trp) kèm sự đông tụ protein trong môi trường acid. Dùng để nhận biết protein chứa amino acid có vòng thơm.
▸ c) Phản ứng đông tụ
Đông tụ là hiện tượng protein bị biến đổi cấu trúc không gian (biến tính) và kết tủa lại dưới tác dụng của tác nhân vật lí hoặc hoá học.
| Tác nhân | Ví dụ | Hiện tượng |
|---|---|---|
| Nhiệt độ | Đun nóng lòng trắng trứng | Trứng từ lỏng → đặc, trắng đục |
| Acid | Thêm acid vào sữa | Sữa vón cục (làm sữa chua) |
| Base (kiềm) | Thêm $\text{NaOH}$ đặc vào albumin | Protein kết tủa |
| Muối kim loại nặng | $\text{Pb}^{2+}$, $\text{Hg}^{2+}$, $\text{Cu}^{2+}$ | Protein kết tủa (ngộ độc kim loại nặng) |
Nhiệt · Acid · Muối kim loại nặng · Base mạnh
| Phản ứng | Điều kiện | Hiện tượng / Sản phẩm |
|---|---|---|
| Thuỷ phân | $\text{H}^+$, $\text{OH}^-$, enzyme | α-amino acid |
| Màu biuret | $\text{Cu(OH)}_2$/$\text{NaOH}$ | Dung dịch màu tím |
| Xanthoproteic | $\text{HNO}_3$ đặc | Kết tủa màu vàng |
| Đông tụ | Nhiệt, acid, base, muối KL nặng | Protein kết tủa |
Protein có vai trò rất quan trọng với sự sống, là nguồn dinh dưỡng không thể thiếu đối với con người.
| Vai trò | Chi tiết | Ví dụ |
|---|---|---|
| Xây dựng tế bào | Thành phần cấu tạo chính của tế bào | Collagen, keratin |
| Chuyển hoá vật chất | Xúc tác các phản ứng sinh hoá | Enzyme tiêu hoá |
| Vận chuyển | Vận chuyển các chất trong cơ thể | Hemoglobin (vận chuyển $\text{O}_2$) |
| Điều hoà | Điều hoà các quá trình sinh lí | Insulin (điều hoà đường huyết) |
| Bảo vệ | Chống lại tác nhân có hại | Kháng thể (immunoglobulin) |
| Vận động | Tạo sự co cơ, vận động | Myosin, actin |
▸ Nguồn thực phẩm giàu protein
| Nguồn động vật | Nguồn thực vật |
|---|---|
| Thịt (bò, lợn, gà), cá, hải sản, trứng, sữa, phô mai | Đậu nành, đậu phụ, các loại đậu hạt, ngũ cốc |
▸ Đặc điểm của enzyme
- Làm tăng tốc độ phản ứng sinh hoá (có thể tăng hàng triệu lần).
- Có tính đặc hiệu cao: mỗi enzyme chỉ xúc tác cho một loại phản ứng (một cơ chất) nhất định.
- Hoạt động trong điều kiện êm dịu (nhiệt độ cơ thể, pH sinh lí).
▸ Các enzyme tiêu hoá quan trọng
| Enzyme | Cơ chất | Sản phẩm |
|---|---|---|
| Amylase | Tinh bột | Maltose, glucose |
| Protease (pepsin, trypsin) | Protein | Peptide, amino acid |
| Lipase | Lipid (chất béo) | Glycerol, acid béo |
| Maltase | Maltose | Glucose |
| Lactase | Lactose | Glucose, galactose |
▸ Sơ đồ tiêu hoá thức ăn
▸ Ứng dụng của enzyme
| Lĩnh vực | Ví dụ enzyme |
|---|---|
| Công nghệ thực phẩm | Amylase (bia, bánh mì), protease (làm mềm thịt), pectinase (làm trong nước quả) |
| Dược phẩm | Insulin tái tổ hợp, enzyme tiêu hoá |
| Công nghiệp tẩy rửa | Bột giặt sinh học: protease, lipase, amylase |
| Công nghiệp giấy | Cellulase, xylanase (tẩy trắng giấy) |
▸ Dạng 1: Nhận biết protein bằng thuốc thử
| Chất | Thuốc thử | Hiện tượng |
|---|---|---|
| Protein | $\text{Cu(OH)}_2$/$\text{NaOH}$ (biuret) | Màu tím |
| Protein có vòng thơm | $\text{HNO}_3$ đặc | Màu vàng |
| Tinh bột | $\text{I}_2$ (iodine) | Màu xanh tím |
| Glucose | $\text{AgNO}_3$/$\text{NH}_3$ (hoặc $\text{Cu(OH)}_2$, $t^{\circ}$) | $\text{Ag}\downarrow$ (hoặc $\text{Cu}_2\text{O}\downarrow$ đỏ gạch) |
▸ Dạng 2: Giải thích hiện tượng đông tụ
▸ Dạng 3: Bài toán thuỷ phân & phân tử khối protein
Nếu mỗi phân tử protein chứa x nguyên tử nguyên tố E: $M_{\text{protein}} = \dfrac{x \times M_E}{\%E}$
| Nội dung | Ghi nhớ |
|---|---|
| Cấu tạo protein | Nhiều chuỗi polypeptide, liên kết peptide $\text{-CO-NH-}$ |
| Phân loại | Đơn giản (chỉ amino acid) · Phức tạp (+ phi protein) |
| Hình sợi / hình cầu | Sợi → không tan · Cầu → tan (dung dịch keo) |
| Biuret | $\text{Cu(OH)}_2$/$\text{NaOH}$ → màu tím |
| Xanthoproteic | $\text{HNO}_3$ đặc → màu vàng |
| Đông tụ | Nhiệt, acid, base, muối KL nặng → kết tủa (không thuận nghịch) |
| Thuỷ phân | Protein → α-amino acid |
| Enzyme | Xúc tác sinh học, bản chất protein, đặc hiệu cao |
Biuret ($\text{Cu(OH)}_2$/$\text{NaOH}$) → tím
Xanthoproteic ($\text{HNO}_3$ đặc) → vàng
▸ Một số lỗi thường gặp
| Lỗi sai | Cần nhớ đúng |
|---|---|
| Cho protein + $\text{Cu(OH)}_2$ ra màu xanh lam | Ra màu tím (biuret), không phải xanh lam |
| Cho protein + $\text{HNO}_3$ đặc ra màu tím | Ra màu vàng (xanthoproteic) |
| Cho mọi protein đều tan trong nước | Protein hình sợi (keratin…) không tan |
| Cho đông tụ là quá trình thuận nghịch | Đông tụ không thuận nghịch |
| Cho enzyme là chất vô cơ | Enzyme bản chất phần lớn là protein |
Cùng luyện Bài 10 – Protein và Enzyme!
26 câu: 21 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 3 tự luận
Tuyệt vời!
ThS. Lê Thị Mai Nhi
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Hoá Học THPT
Trình độ: Thạc sĩ Hóa học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Chuyên Nguyễn Huệ