PHẦN 1: LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM

I. Khái niệm và cấu tạo

Protein là những hợp chất hữu cơ phức tạp có khối lượng phân tử rất lớn (từ vài chục nghìn đến hàng triệu amu), gồm nhiều đơn vị amino acid liên kết với nhau bởi liên kết peptide (–CO–NH–).

Amino acid là hợp chất hữu cơ có công thức tổng quát $NH_2–R–COOH$, trong đó:

• Nhóm $–NH_2$ (nhóm amino)
• Nhóm $–COOH$ (nhóm carboxyl)

Một số amino acid phổ biến:

Liên kết peptide (–CO–NH–) hình thành khi nhóm –COOH của amino acid này kết hợp với nhóm $–NH_2$ của amino acid kế tiếp, tách ra một phân tử $H_2O$.

Thành phần nguyên tố: Protein nhất thiết phải chứa C, H, O, N và thường có thêm một lượng nhỏ S, P, kim loại…

So sánh protein với tinh bột/cellulose: Giống nhau: đều là polymer, đều có C, H, O. Khác nhau: protein có thêm N (và S, P…); đơn vị cấu tạo của protein là amino acid, còn tinh bột/cellulose là glucose.

II. Tính chất hoá học

1. Phản ứng thuỷ phân

Protein bị thuỷ phân dưới tác dụng của acid, base hoặc enzyme, tạo ra các amino acid:

$$\text{Protein} + H_2O \xrightarrow{\text{acid/base/enzyme}} \text{Amino acid}$$

Phản ứng thuỷ phân xảy ra tại liên kết peptide (–CO–NH–).

Ứng dụng: Quá trình tiêu hoá thức ăn giàu protein trong cơ thể chính là phản ứng thuỷ phân protein thành amino acid nhờ enzyme.

2. Sự đông tụ

Protein bị thay đổi tính chất dưới tác dụng của acid, base hoặc nhiệt độ. Khi đó protein có thể bị đông tụ (kết tủa, vón cục).

Ví dụ trong đời sống:

• Luộc trứng → lòng trắng trứng (protein) đông tụ lại, chuyển từ lỏng sang rắn
• Nấu canh cua → protein đông tụ tạo “gạch cua” nổi lên
• Cho nước chanh (acid) vào sữa → sữa vón cục (protein trong sữa bị đông tụ bởi acid)

3. Phân huỷ khi đun nóng mạnh

Khi bị đun nóng ở nhiệt độ cao và không có nước, protein bị phân huỷ hoặc cháy, tạo ra các chất bay hơi có mùi khét đặc trưng.

→ Khi đốt tóc, móng tay, lông vịt, sừng động vật → đều có mùi khét (vì chứa protein).

Ứng dụng phân biệt: Đốt tơ tự nhiên (tơ tằm, len lông cừu – chứa protein) → có mùi khét, tạo tro. Đốt tơ tổng hợp (nylon) → vón cục, không có mùi khét đặc trưng. Đây là cách phân biệt tơ tự nhiên với tơ tổng hợp.

III. Vai trò và ứng dụng

Vai trò trong cơ thể:

• Cấu trúc: cấu tạo nên cơ bắp, da, tóc…
• Xúc tác: các enzyme (xúc tác phản ứng sinh hoá)
• Nội tiết tố: các hormone
• Vận chuyển: hemoglobin vận chuyển $O_2$ đến tế bào
• Kháng thể: bảo vệ cơ thể

Ứng dụng:

• Nguồn thực phẩm quan trọng (thịt, cá, trứng, sữa, đậu…)
• Nguyên liệu sản xuất tơ tự nhiên (tơ tằm, len)
• Công nghiệp da, mỹ nghệ (sừng, ngà)

Thực phẩm giàu protein: Protein động vật (thịt bò, thịt lợn, cá, trứng, sữa…); Protein thực vật (hạt đậu, đỗ, lạc, vừng…).

Câu hỏi đúng/sai – Củng cố lý thuyết

Câu 1. Xét các phát biểu:

(1) “Thành phần nguyên tố chủ yếu của protein là C, H, O, N và một lượng nhỏ S, P…” → ĐÚNG.

(2) “Đun nóng protein trong acid hoặc base → thuỷ phân sinh amino acid.” → ĐÚNG.

(3) “Đun nóng mạnh hoặc đốt cháy → protein phân huỷ, bay hơi, mùi khét.” → ĐÚNG.

(4) “Ứng dụng chính của protein là thức ăn; ngoài ra còn dùng trong dệt, da, mỹ nghệ.” → ĐÚNG.

(5) “Dấu hiệu nhận biết protein là làm dung dịch iodine đổi màu xanh.” → SAI. Đó là dấu hiệu của tinh bột. Dấu hiệu nhận biết protein là đốt cháy có mùi khét và bị đông tụ khi đun nóng.

→ Có 4 phát biểu đúng.

Câu 2. Tính chất nào không phải đặc trưng của protein?

A. “Phản ứng tráng gương.” → ĐÚNG – không phải tính chất của protein (đó là glucose).

B. “Bị đông tụ.” → Là tính chất protein.

C. “Bị phân huỷ bởi nhiệt.” → Là tính chất protein.

D. “Tham gia thuỷ phân.” → Là tính chất protein.

→ Đáp án: A.

Câu 3. Để giặt áo bằng lông cừu cần dùng xà phòng:

→ B. Trung tính. Vì lông cừu là protein, nếu dùng xà phòng có tính acid hoặc base mạnh sẽ làm protein bị biến tính (đông tụ, hỏng sợi).

Câu 4. Cho nước chanh vào sữa bò → hiện tượng:

→ A. Sữa bò bị vón cục. Nước chanh có acid citric → protein trong sữa bị đông tụ.

PHẦN 2: PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Nhận biết protein – Phân biệt tơ tự nhiên với tơ tổng hợp

Phương pháp:

Đốt cháy mẫu thử:

• Tơ tự nhiên (tơ tằm, len lông cừu): có mùi khét đặc trưng (giống mùi tóc cháy), cháy tạo tro xốp.
• Tơ tổng hợp (nylon): vón cục, co lại, không có mùi khét đặc trưng.

Ví dụ mẫu

Có hai tấm vải: một tấm dệt từ lụa tơ tằm, một tấm dệt từ sợi nylon. Nêu cách phân biệt.

Giải:

Lấy mỗi tấm một sợi nhỏ, đốt trên ngọn lửa:

• Sợi nào cháy có mùi khét đặc trưng, tạo tro → đó là lụa tơ tằm (chứa protein).
• Sợi nào cháy vón cục, co lại, không có mùi khét → đó là nylon.

Dạng 2: Xác định amino acid từ % khối lượng nguyên tố

Phương pháp:

Amino acid có CT tổng quát: $NH_2–R–COOH$ → $M = 16 + R + 45 = R + 61$

(Trong đó: $NH_2 = 16$; $COOH = 45$)

Từ % khối lượng nguyên tố (N hoặc O) → lập phương trình tìm $R$ → xác định amino acid.

$$\%N = \dfrac{14}{R + 61} \times 100\%$$

$$\%O = \dfrac{32}{R + 61} \times 100\%$$

Ví dụ mẫu 1

Amino acid $A$ có CT $NH_2RCOOH$, chứa 15,73% nitrogen. Xác định $A$.

Giải:

$$\dfrac{14}{R + 61} = 0{,}1573$$

$$R + 61 = \dfrac{14}{0{,}1573} = 89$$

$$R = 28$$

$R = 28$: tương ứng với $–CH(CH_3)–$ (vì $12 + 1 + 12 + 3 = 28$)

→ $A$ là Alanine: $NH_2CH(CH_3)COOH$

Ví dụ mẫu 2

Amino acid $B$ có CT $NH_2RCOOH$, chứa 42,67% oxygen. Xác định $B$.

Giải:

$$\dfrac{32}{R + 61} = 0{,}4267$$

$$R + 61 = \dfrac{32}{0{,}4267} = 75$$

$$R = 14$$

$R = 14$: tương ứng với $–CH_2–$

→ $B$ là Glycine: $NH_2CH_2COOH$

Dạng 3: Thuỷ phân protein – Áp dụng bảo toàn khối lượng

Phương pháp:

Khi thuỷ phân protein bằng nước:

$$\text{Protein} + (n-1)H_2O \to n \text{ Amino acid}$$

(Với $n$ là số mắt xích amino acid)

Bảo toàn khối lượng:

$$m_{\text{protein}} + m_{H_2O} = m_{\text{amino acid}}$$

Ví dụ mẫu: Thuỷ phân một protein A theo phương trình sau:

$$\text{Protein} + (n-1)H_2O \xrightarrow{\text{acid}} n \text{ Alanine}$$

Tính khối lượng $H_2O$ tham gia phản ứng, khi thuỷ phân hoàn toàn 100 gam protein thu được 89 gam alanine.

A. 14   B. 11   C. 13   D. 12

Hướng dẫn giải:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

$$m_{\text{protein}} + m_{H_2O} = m_{\text{alanine}}$$

$$\Rightarrow m_{H_2O} = 100 – 89 = 11 \text{ gam}$$

Đáp án: B. 11 gam

Bài tập tương tự

Thuỷ phân hoàn toàn 7,1018 gam protein $A$ (gồm $n$ mắt xích alanine) trong acid, thu được 8,9 gam alanine. Tìm $n$.

Giải:

Bảo toàn khối lượng: $m_{H_2O} = 8{,}9 – 7{,}1018 = 1{,}7982$ gam

$n_{H_2O} = \dfrac{1{,}7982}{18} = 0{,}0999$ mol

Số mol $H_2O$ = $n – 1$ lần cho 1 phân tử protein.

$n_{\text{alanine}} = \dfrac{8{,}9}{89} = 0{,}1$ mol → $n$ mắt xích trong 1 phân tử = $\dfrac{0{,}1}{n_{\text{protein}}}$

Từ: $n_{H_2O} = (n-1) \times n_{\text{protein}}$

Và: $n_{\text{alanine}} = n \times n_{\text{protein}} = 0{,}1$

$n_{\text{protein}} = \dfrac{0{,}1}{n}$

$0{,}0999 = (n-1) \times \dfrac{0{,}1}{n} = \dfrac{0{,}1(n-1)}{n}$

$0{,}0999n = 0{,}1n – 0{,}1$

$0{,}0001n = 0{,}1$ → $n = 1000$

Dạng 4: Hiện tượng thực tế liên quan đến protein (đông tụ, phân huỷ)

Phương pháp:

Dạng bài giải thích hiện tượng thực tế, cần nắm vững 3 tính chất:

1. Đông tụ bởi acid/base/nhiệt → vón cục, kết tủa
2. Thuỷ phân bởi acid/base/enzyme → amino acid
3. Phân huỷ khi đun nóng mạnh → mùi khét

Ví dụ mẫu 1

Khi nấu canh cua, tại sao xuất hiện “gạch cua” nổi lên?

Giải:

Nước cua chứa protein. Khi đun nóng, protein bị đông tụ bởi nhiệt, kết tụ thành các mảng rắn (gạch cua) và nổi lên trên.

Ví dụ mẫu 2

Khi đốt tóc, móng tay, lông vịt, sừng động vật → hiện tượng chung là gì?

Giải:

Tất cả đều chứa protein. Khi đốt, protein bị phân huỷ tạo chất bay hơi có mùi khét đặc trưng. Sản phẩm cháy có màu đen, mềm, xốp.

SƠ ĐỒ TƯ DUY

1. Khái niệm và cấu tạo

• 1.1. Hợp chất hữu cơ phức tạp, $M$ rất lớn (vài chục nghìn – hàng triệu amu)
• 1.2. Gồm nhiều đơn vị amino acid ($NH_2–R–COOH$) liên kết bởi liên kết peptide (–CO–NH–)
• 1.3. Thành phần: C, H, O, N (+ S, P…)

2. Tính chất hoá học

• 2.1. Thuỷ phân: acid/base/enzyme → amino acid
• 2.2. Đông tụ: acid/base/nhiệt độ → vón cục, kết tủa
• 2.3. Phân huỷ khi đun nóng mạnh → mùi khét

3. Vai trò

• 3.1. Cấu trúc: cơ bắp, da, tóc
• 3.2. Xúc tác: enzyme
• 3.3. Nội tiết: hormone
• 3.4. Vận chuyển: hemoglobin ($O_2$)

4. Ứng dụng

• 4.1. Thực phẩm (thịt, cá, trứng, sữa, đậu…)
• 4.2. Tơ tự nhiên (tơ tằm, len)
• 4.3. Da, mỹ nghệ (sừng, ngà)

5. Phân biệt tơ tự nhiên vs tơ tổng hợp

• Đốt: tơ tự nhiên → mùi khét; tơ tổng hợp → vón cục, không mùi khét

SAI LẦM THƯỜNG GẶP

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu