Bài tập tính điện di của amino acid lớp 12 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Bài tập tính điện di của amino acid lớp 12 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Bài tập tính điện di của amino acid.

A. Lý thuyết và phương pháp giải

Các amino acid có khả năng di chuyển khác nhau trong điện trường tuỳ thuộc vào pH của môi trường (tính chất điện di).

Ví dụ: Ở pH ~ 6, Gly tồn tại chủ yếu ở dạng ion lưỡng cực có tổng điện tích bằng không. Khi đặt trong điện trường, Gly hầu như không di chuyển; ở pH < 6, Gly nhận proton, trở thành cation và di chuyển về cực âm (-); còn ở pH > 6, Gly nhường proton, trở thành anion và di chuyển về cực dương (+).

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Histidine là một trong những amino acid thiết yếu đối với cơ thể con người. Với mỗi môi trường có giá trị pH bằng 4,0; 7,6; 12,0 coi histidine chỉ tồn tại ở dạng cho dưới đây:

Trong quá trình điện di, ion sẽ di chuyển về phía điện cực trái dấu với ion.

Cho các nhận định sau về quá trình điện di của histidine:

(a) Với môi trường pH = 7,6 thì dạng (II) hầu như không dịch chuyển về các điện cực.

(b) Với môi trường pH = 4,0 thì dạng (I) di chuyển về phía cực âm.

(c) Với môi trường pH = 12,0 thì dạng (III) di chuyển về phía cực dương.

(d) Với môi trường pH = 7,6 thì dạng (II) di chuyển về phía cực âm.

Các nhận định đúng là

A. (a), (b), (d).

B. (a), (c), (d).

C. (b), (c), (d).

D. (a), (b), (c).

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Các nhận định a, b, c đúng.

Ví dụ 2: Leucine là một amino acid thiết yếu (tức là cơ thể người không tổng hợp được mà phải lấy từ thức ăn. Leucine là loại amino acid duy nhất có khả năng điều hòa sự tổng hợp protein của cơ, là amino acid quan trọng nhất trong việc rèn luyện cơ bắp, leucine còn được biết đến là thành phần cơ bản trong các thực phẩm bổ sung chế độ ăn kiêng. Leucine có công thức cấu tạo như sau:

${\left({\text{CH}}_{\text{3}}\right)}_{\text{2}}{\text{CHCH}}_{\text{2}}\text{CH}\left({\text{NH}}_{\text{2}}\right)\text{COOH}$

Chọn phát biểu sai về Leucine trong các phát biểu sau?

A. Leucine có công thức phân tử C₆H₁₃O₂N.

B. Leucine là một loại amino acid mà cơ thể người không tự tổng hợp được, đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển cơ bắp ở người.

C. Leucine là một loại amino acid.

D. Ở pH = 3, Leucine tồn tại ở dạng anion và sẽ đi chuyển về cực dương trong điện trường.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Ở pH = 3 (môi trường acid), leucine tồn tại ở dạng cation ${\left(C{H}_3\right)}_{2}CHC{H}_{2}CH\left(N{H}_3^{+}\right)COOH$ nên di chuyển về cực âm trong điện trường.

C. Bài tập vận dụng

Câu 1: Đặt dung dịch hỗn hợp các amino acid gồm lysine, alanine, valine và glutamic acid ở pH = 6,0 vào trong một điện trường. Amino acid sẽ dịch chuyển về phía cực dương là

A. glutamic acid.        

B. lysine.

C. valine.

D. alanine.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Ở pH = 6:

+ Valine, alanine không bị dịch chuyển trong điện trường.

+ Lysine dịch chuyển về phía cực âm.

+ Glutamic acid dịch chuyển về phía cực dương.

Câu 2: Với mỗi môi trường pH khác nhau, các amino acid tồn tại ở các dạng như sau:

Cho các phát biểu sau:

    (a) Với môi trường pH = 2,98 thì threonine tồn tại chủ yếu dưới dạng cation.

    (b) Với môi trường pH = 5,60 thì aspartic acid tồn tại chủ yếu dưới dạng anion.

    (c) Với môi trường pH = 5,60 thì lysine tồn tại chủ yếu dưới dạng anion.

    (d) Với môi trường pH = 9,74 thì aspartic acid bị di chuyển về phía cực dương của điện trường.

Số nhận định đúng là

A. 4.

B. 1.

C. 3.

D. 2.

Hướng dẫn giải

Có hai phát biểu đúng là: (a) và (d).

Câu 3: Serine là một α-aminoacid được sử dụng trong quá trình tổng hợp protein. Ở pH = 5,68 thì serine tồn tại chủ yếu ở dạng ion lưỡng cực:

Hiện tượng nào sau đây đúng khi đặt serine trong điện trường ở pH = 5,68.

A. Serine sẽ chuyển hoàn toàn về dạng cation.

B. Serine sẽ di chuyển về phía cực âm của điện trường.

C. Serine sẽ di chuyển về phía cực dương của điện trường.

D. Serine hầu như không di chuyển dưới tác dụng của điện trường.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Tại pH = 5,68 thì serine dạng ion lưỡng cực có tổng điện tích bằng 0 nên hầu như không di chuyển dưới tác dụng của điện trường.

Câu 4: Cho hình vẽ sau của amino acid X trong môi trường pH = 6 dưới tác dụng của điện trường:

Chất X không thể là

A. glycine.

B. lysine.

C. alanine.

D. valine.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Ở pH = 6, X không di chuyển trong điện trường nên X không thể là lysine vì lysine tồn tại ở dạng cation tại pH = 6 và di chuyển về cực âm.

Các amino acid còn lại tồn tại ở dạng ion lưỡng cực tại pH = 6 nên không di chuyển trong điện trường.

Câu 5: Giá trị pH mà khi đó amino acid có nồng độ ion lưỡng cực là cực đại được gọi là điểm đẳng điện (kí hiệu là pI). Khi pH < pI thì amino acid đó tồn tại chủ yếu ở dạng cation, còn khi pH > pI thì amino acid đó tồn tại chủ yếu ở dạng anion. Khi đặt trong một điện trường dạng anion sẽ di chuyển về cực (+) còn dạng cation sẽ di chuyển về cực (−). Tính chất này được gọi là tính điện di và được dùng để tách, tinh chế amino acid ra khỏi hỗn hợp của chúng. Cho các giá trị pI của các chất sau:

Trong các giá trị pH cho dưới đây, giá trị nào là tối ưu nhất để tách ba chất trên ra khỏi dung dịch hỗn hợp của chúng?

A. pH = 14.                

B. pH = 9,7.               

C. pH = 3,2.               

D. pH = 6,0.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Tại pH = 6: glycine hầu như không dịch chuyển; lysine dịch chuyển về cực âm; glutamic acid dịch chuyển về phía cực dương.

Câu 6: Khảo sát một số tính chất của ba chất X, Y, Z được ghi lại trong bảng sau:

	Nhiệt độ nóng chảy (oC)	Dung dịch quỳ tím
X	-6,3	Không đổi màu
Y	233	Không đổi màu
Z	247	Màu hồng

Biết X, Y, Z là một trong ba chất glycine, aniline, glutamic acid.

Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Các chất Y, Z là chất rắn ở điều kiện thường.

B. Tên bán hệ thống của Z là a-amino glutaric acid.

C. Pha dung dịch B gồm Z và NaOH tỉ lệ mol 1:1 được chất hữu cơ T. Khi đặt trong điện trường chất T di chuyển về cực dương.

D. Có 2 công thức A thoả mãn:

- Thuỷ phân hoàn toàn 1,0 mol peptide A thu được 3,0 mol Y và 2,0 mol Z.

- Thuỷ phân không hoàn toàn A thu được hỗn hợp các peptide và các α- amino acid, trong đó có tripeptide Gly-Glu-Glu.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

- Glycine và glutamic acid tồn tại ở dạng ion lưỡng cực nên có nhiệt độ nóng chảy cao ⇒ X là aniline.

- Glycine không làm đổi màu quỳ tím, glutamic acid làm quỳ tím chuyển sang màu hồng ⇒ Y là glycine; Z là glutamic acid.

Phát biểu A đúng. Y là glycine, Z là glutamic acid đều là chất rắn ở điều kiện thường.

Phát biểu B đúng. Z là glutamic acid, có tên bán hệ thống là a-amino glutaric acid.

Phát biểu C đúng. T là monosodium glutamate nên Z đang tồn tại ở dạng anion và di chuyển về cực dương, cation Na⁺ di chuyển về cực âm.

Phát biểu D không đúng. A dạng (Gly)₃(Glu)₂ trong đó A có đoạn Gly-Glu-Glu nên A có 3 cấu tạo phù hợp:

Gly-Gly-Gly-Glu-Glu; Gly-Gly-Glu-Glu-Gly; Gly-Glu-Glu-Gly-Gly.

Câu 7: Trong dung dịch, tồn tại cân bằng hóa học giữa ion lưỡng cực với các dạng ion của amino acid đó. Ví dụ:

Các amino acid có khả năng di chuyển khác nhau trong điện trường tùy thuộc vào pH của môi trường (tính chất điện di). Cho các nhận định sau:

    (a) Trong môi trường acid mạnh (pH khoảng 1 – 2), glycine tồn tại chủ yếu ở dạng cation, bị di chuyển về phía điện cực âm của điện trường.  

    (b) Ở pH khoảng 6, glycine tồn tại chủ yếu ở dạng ion lưỡng cực, không bị di chuyển trong điện trường.

    (c) Ở pH lớn hơn 10, glycine tồn tại chủ yếu ở dạng anion, bị di chuyển về phía điện cực dương của điện trường.

    (d) Ở pH = 6, ion tồn tại chủ yếu đối với Ala là cation. Vì vậy, khi đặt trong điện trường sẽ di chuyển về cực âm.

Các nhận định đúng là

A. (a), (b), (c).            

B. (a), (c), (d).            

C. (b), (c), (d).            

D. (a), (b), (d).

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Phát biểu (d) sai. Ở pH = 6, Ala tồn tại chủ yếu ở dạng ion lưỡng cực.

Câu 8: Trong dung dịch, dạng tồn tại của mỗi amino acid tùy thuộc vào giá trị pH của dung dịch đó. Giá trị pH mà khi đó amino acid tồn tại chủ yếu ở dạng ion lưỡng cực (nồng đô ion lưỡng cực là cực đại) được gọi là điểm đẳng điện (pI). Khi pH > pI thì amino acid tồn tại chủ yếu ở dạng anion, pH < pI thì amino acid tồn tại chủ yếu ở dạng cation. Khi đặt dung dịch amino acid trong một điện trường thì dạng lưỡng cực không di chuyển về phía điện cực nào cả (nằm giữa hai điện cực), dạng anion sẽ di chuyển về phía cực dương còn dạng cation sẽ di chuyển về phía cực âm. Cho hai amino acid sau:

Một nhóm học sinh nghiên cứu về tính điện di của glutamic acid (pI = 3,2) và lysine (pI = 9,7) rồi đưa ra kết luận:

a). Khi pH = 1 thì glutamic acid và lysine đều di chuyển về cực âm (cathode).

b). Khi pH = 13 thì glutamic acid tồn tại chủ yếu dạng anion là: $HOOC-C{H}_2-C{H}_2-CH\left(N{H}_2\right)-CO{O}^{-}$ và di chuyển về phía cực dương.

c). Khi pH = 6 thì glutamic acid di chuyển về phía cực âm còn lysine di chuyển về phía cực dương.

d). Có thể tách được glutamic acid và lysine ra khỏi hỗn hợp trong dung dịch ở pH = 6 bằng phương pháp điện di.

Số kết luận đúng là

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

a. Đúng. Khi pH = 1 thì glutamic acid và lysine đều di chuyển về cực âm (cathode) do pH < pI amino acid tồn tại chủ yếu ở dạng cation.

b. Sai. Khi pH = 13 thì glutamic acid tồn tại chủ yếu dạng anion  và di chuyển về phía cực dương.

Dạng anion: ${}^{-}OOC-C{H}_2-C{H}_2-CH\left(N{H}_2\right)-CO{O}^{-}$.

c. Sai. Khi pH = 6, glutamic acid chuyển về cực dương (do pH > pI); lysine di chuyển về cực âm (do pH < pI).

d. Đúng. Có thể tách được glutamic acid và lysine ra khỏi hỗn hợp trong dung dịch ở pH = 6 bằng phương pháp điện di.

Vậy có 2 phát biểu đúng.

Câu 9: Điểm đẳng điện pI là giá trị pH mà tại đó tổng điện tích của một phân từ amino acid bằng không.

Các giá trị pI của amino acid được cung cấp trong bảng như sau:

Amino acid	Gly	His	Arg
pI	5,97	7,59	10,76

Một học sinh tiến hành thực nghiệm thí nghiệm điện di.

Phát biểu nào sau đây không đúng?

A. Nếu tiến hành điện di hỗn hợp 3 amino acid trong môi trường có pH = 8,0 thì sẽ có hai amino acid di chuyển về phía cực dương.

B. Nếu điện di ở pH = 6,5 sẽ thấy Gly di chuyển về phía cực dương còn His và Arg di chuyển về phía cực âm.

C. Điểm đẳng điện (pI) của amino acid là pH mà tại đó phân tử không di chuyển trong điện trường.

D. Không có giá trị pH nào để cả 3 amino acid cùng di chuyển về phía cực dương.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Phát biểu A đúng. Nếu tiến hành điện di hỗn hợp 3 amino acid trong môi trường có pH = 8,0 thì có Gly và His di chuyển về phía cực dương.

Phát biểu B đúng. Nếu điện di ở pH = 6,5 sẽ thấy Gly (pI = 5,97) di chuyển về phía cực dương còn His (pI = 7,59) và Arg (pI = 10,76) di chuyển về phía cực âm.

Phát biểu C đúng. Điểm đẳng điện (pI) của amino acid là pH mà tại đó phân tử không di chuyển trong điện trường.

Phát biểu D không đúng. Tại pH > 10,76 cả 3 amino acid cùng di chuyển về phía cực dương.

Câu 10: Glutamic acid là một amino acid thiên nhiên có trong nhiều loại thực phẩm. Trong dung dịch, glutamic acid có thể tồn tại dưới dạng ion khác nhau phụ thuộc vào pH môi trường. Glutamic acid có cấu trúc gồm một nhóm amino (–NH₂) và hai nhóm carboxyl (–COOH). Điểm đẳng điện (pI) của glutamic acid là 3,08 (pI là giá trị pH mà khi đó amino acid có nồng độ ion lưỡng cực là cực đại). Khi pH < pI thì amino acid tồn tại chủ yếu ở dạng cation, còn khi pH > pI thì amino acid tồn tại chủ yếu ở dạng anion.

Cho các nhận định sau:

(a) Glutamic acid thuộc loại hợp chất hữu cơ đa chức, trong phân tử chứa hai loại nhóm chức.

(b) Ở pH = 3,08 thì glutamic acid tồn tại chủ yếu ở dạng anion.

(c) Khi đặt trong một điện trường ở pH = 7,0 thì glutamic acid di chuyển về phía cực dương.

(d) Trong dung dịch pH = 6,0 có thể tách hỗn hợp gồm glutamic acid và lysine (pI = 9,74) bằng phương pháp điện di.

Các nhận định đúng là

 A. (a), (b). 

B. (a), (c).

C. (b), (d).

D. (c), (d).

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Loại A và B do phát biểu (a) sai, glutamic acid là hợp chất tạp chức.

Loại C do phát biểu (b) sai, khi ở pH = 3,08 (= pI) thì glutamic acid tồn tại chủ yếu ở dạng lưỡng cực.

Xem thêm Phương pháp giải các dạng bài tập Hóa học 12 hay, chi tiết khác:

• Bài tập về tính lưỡng tính của amino acid
• Bài tập thủy phân peptide
• Bài toán tính số mắt xích polymer
• Bài toán điều chế polymer
• Bài tập pin điện
• Bài tập điện phân

---