Khi alanin phản ứng với dung dịch HCl dư, sản phẩm X tạo thành là gì?

1. Khám phá về Alanin

Amin alanin là một axit amin không thiết yếu, nghĩa là cơ thể không tự tổng hợp được mà cần phải thu nhận từ thực phẩm hoặc từ quá trình sinh tổng hợp trong cơ thể. Dù không trực tiếp tham gia vào tổng hợp protein cơ bắp, alanin rất quan trọng trong nhiều hoạt động sinh học khác.

Có hai nguồn cung cấp alanine cho cơ thể: từ thực phẩm và từ quá trình sinh tổng hợp nội bộ. Alanine từ thực phẩm được hấp thụ qua chế độ ăn uống, trong khi tổng hợp nội bộ diễn ra khi cơ thể sản xuất alanine từ các nguồn khác.

2. Sản phẩm hình thành khi alanin phản ứng với dung dịch HCl dư

Khi alanin phản ứng với dung dịch HCl dư, sản phẩm thu được sẽ là muối của axit amin do phản ứng thủy phân. Alanin, với nhóm amino (-NH₂) và nhóm carboxyl (-COOH), khi gặp HCl dư sẽ tác động vào nhóm amino của nó.

Phản ứng thủy phân giữa nhóm amino và axit sẽ tạo thành muối axit amin. Cụ thể, phản ứng của alanin với HCl được mô tả qua phương trình sau:

H2NCH(CH3)COOH + HCl → ClH3NCH(CH3)COOH (X)

Do đó, sản phẩm X ở đây là ClH3NCH(CH3)COOH

3. Các câu hỏi trắc nghiệm phổ biến

Câu 1: Công thức C3H9N có bao nhiêu đồng phân amin?

A. 5

B. 3

C. 4

D. 2

Đáp án là C, cụ thể: Có tổng cộng bốn đồng phân amin cho công thức C3H9N. Chi tiết như sau:

- Đồng phân bậc 1 có hai cấu trúc: CH3–CH2–CH2–NH2 và CH3–CH(CH3)–NH2.

- Đồng phân bậc 2 có cấu trúc: CH3–NH–CH2–CH3.

- Đồng phân bậc 3 là (CH3)3N.

Với các cấu trúc đã cho, ta có tổng cộng bốn đồng phân khác nhau của C3H9N

Câu 2. Amino axit với công thức phân tử C3H7O2N có bao nhiêu đồng phân?

A. 1

B. 3

C. 4

D. 2

Lựa chọn D: có hai đồng phân là: CH3-CH(NH2)-COOH và NH2-CH2-CH2-COOH.

Câu 3. Trong quá trình thủy phân không hoàn toàn tetrapeptit (X), ngoài các α-amino axit, các đipeptit thu được là gì?

A. Ala-Val-Phe-Gly

B. Val-Phe-Gly-Ala

C. Gly-Ala-Phe-Val

D. Gly-Ala-Val-Phe

Đáp án là C, vì: Ta có thể xác định cấu trúc của tetrapeptide (X) dựa trên các đipeptide thu được từ quá trình thủy phân không hoàn toàn.

Dựa trên các đipeptide như Gly-Ala, Phe-Val, và Ala-Phe, chúng ta có thể ghép các amino axit để xây dựng cấu trúc của tetrapeptide (X).

Gly-Ala có thể là một phần của X, và để kết hợp với các đipeptide còn lại, có thể giả định Gly ở đầu của X. Ví dụ: Gly-Ala + ? + ?

Phe-Val: Cũng có thể là một phần của X. Để kết hợp với các đipeptide khác, có thể giả định rằng Val nằm ở cuối của X. Do đó, cấu trúc có thể là Gly-Ala + ? + ? + Phe-Val

Ala-Phe: Cũng có thể là một phần khác của X. Để phối hợp với các đipeptide khác, có thể giả định rằng Ala nằm ở vị trí thứ hai trong X.

Vì vậy, cấu trúc chính xác của tetrapeptide (X) là Gly-Ala-Phe-Val

Câu 4. Chất thử nào được sử dụng để phân biệt giữa Gly-Ala-Gly và Gly-Ala?

A. Dung dịch NaOH

B. Cu(OH)2

C. Dung dịch HCl

D. Dung dịch NaCl

Chọn đáp án B.

Thuốc thử dùng để phân biệt giữa Gly-Ala-Gly và Gly-Ala là dung dịch biure Cu(OH)2/NaOH. Dưới điều kiện này, tripeptit Gly-Ala-Gly sẽ tạo phức màu xanh tím với biure Cu(OH)2/NaOH, trong khi đipeptit Gly-Ala không có phản ứng tương tự.

Để phân biệt hai chất này, bạn có thể sử dụng thuốc thử màu biure Cu(OH)2/NaOH. Khi tiếp xúc với Gly-Ala-Gly, sẽ xuất hiện phức màu xanh tím, trong khi Gly-Ala không có hiện tượng màu sắc nào.

Câu 5. Công thức phân tử C3H9N có bao nhiêu đồng phân amin?

A. 5

B. 4

C. 2

D. 3

Công thức phân tử C3H9N tương ứng với bốn đồng phân amin khác nhau, mỗi loại có cấu trúc riêng biệt:

Bậc 1: CH3–CH2–CH2–NH2; CH3–CH(CH3)–NH2

Bậc 2: CH3–NH–CH2–CH3

Bậc 3: (CH3)3N

Mỗi cấp độ thể hiện sự khác biệt trong cấu trúc của các đồng phân amin. Ở cấp độ 1, hai đồng phân có cùng tổ hợp nguyên tử nhưng khác nhau về liên kết, trong khi đồng phân ở cấp độ 2 có một nhóm metil trực tiếp gắn vào nguyên tử nitơ. Cuối cùng, đồng phân ở cấp độ 3 là amin bậc 3 với ba nhóm metil gắn vào nguyên tử nitơ.

Tổng cộng có bốn đồng phân amin phù hợp với công thức phân tử C3H9N, mỗi đồng phân có những đặc điểm riêng biệt tùy thuộc vào bậc của nguyên tử nitơ và cấu trúc của chuỗi cacbon xung quanh.

Câu 6. Phát biểu nào sau đây là sai

B. Protein có phản ứng màu biure với Cu(OH)2

C. Tất cả các protein đều hòa tan trong nước tạo thành dung dịch keo

Phát biểu 'C' là không chính xác. Các protein dạng sợi như tóc và mạng nhện không hòa tan trong nước, không phải là đặc điểm chung của tất cả các protein dạng sợi. Thực tế, mỗi loại protein dạng sợi có những tính chất hóa học khác nhau.

Một số protein dạng sợi, như collagen trong cơ thể người, có khả năng hình thành cấu trúc sợi và giữ nước. Ngược lại, một số protein khác như keratin trong tóc và fibroin trong mạng nhện có thể tan trong một số dung môi.

Do đó, khả năng hòa tan của protein dạng sợi không thể áp dụng cho tất cả các loại protein và phụ thuộc vào cấu trúc cũng như tính chất cụ thể của từng loại protein.

4. Ứng dụng của alanin trong cuộc sống

Alanin có một ứng dụng quan trọng trong thể thao và tập luyện, nơi nó được chứng minh là một chất bổ sung hữu ích để nâng cao hiệu suất vận động, đặc biệt là trong các hoạt động yêu cầu sức mạnh và sức bền. Sử dụng alanin có thể giúp giảm cảm giác mệt mỏi và cải thiện sức mạnh cũng như sự bền bỉ của cơ bắp.

Trong các sản phẩm bổ sung, alanin thường xuất hiện dưới dạng beta-alanine vì dạng này có hiệu quả và dễ hấp thu hơn so với L-alanine. Quá trình sản xuất alanin thường thông qua thủy phân không đối xứng với sự hỗ trợ của enzym acylase từ vi sinh vật.

L-alanine cũng có thể được sản xuất thông qua việc khử cacbon từ axit L-aspartic bằng enzym, với sự hỗ trợ của vi sinh vật như Pseudomonas dacunhae trong quy mô công nghiệp. Alanin đóng vai trò quan trọng trong dinh dưỡng và thể thao, góp phần duy trì sức khỏe và nâng cao hiệu suất vận động.

Beta-alanine, một amino acid quan trọng không thể tự tổng hợp bởi cơ thể, có vai trò quan trọng trong việc nâng cao sức mạnh và khả năng chịu đựng của cơ bắp. Một trong những ứng dụng chính của beta-alanine là hỗ trợ phục hồi cơ bắp nhanh chóng và giảm lượng axit lactic tích tụ trong quá trình vận động.

Cơ bắp sản xuất carnosine từ hai amino acid là beta-alanine và histidine. Tuy nhiên, vì lượng beta-alanine trong cơ bắp thường thấp hơn histidine, việc bổ sung beta-alanine có thể kích thích sản xuất carnosine. Carnosine giúp kiểm soát axit lactic, chất gây mệt mỏi khi cơ bắp làm việc mạnh, từ đó giảm cảm giác mệt mỏi và cải thiện khả năng phục hồi của cơ bắp.

Nghiên cứu cho thấy beta-alanine có thể nâng cao khả năng chịu đựng của cơ bắp. Người dùng beta-alanine thường duy trì hoạt động lâu hơn và thấy sự gia tăng sức mạnh tổng thể của cơ thể, với mức tăng có thể lên đến 14%.

Tóm lại, beta-alanine không chỉ hỗ trợ phục hồi cơ bắp mà còn nâng cao sức mạnh và khả năng chịu đựng, làm cho nó trở thành một thành phần quan trọng trong chế độ tập luyện để nâng cao hiệu suất thể thao và đạt được kết quả tốt nhất.