Bài tập thủy phân peptit và protein - Hoá học lớp 12

Bài tập thủy phân peptit và protein

Với Bài tập thủy phân peptit và protein Hoá học lớp 12 gồm đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa và bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập thủy phân peptit và protein từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Hoá học lớp 12.

Phản ứng thủy phân:

- Điều kiện thủy phân: xúc tác axit hoặc kiềm và đun nóng hoặc xúc tác enzim

- Sản phẩm: các α-amino axit

I. THỦY PHÂN HOÀN TOÀN

1. Thủy phân trong môi trường trung tính (xt: enzym)

Khi thủy phân hoàn toàn peptit (hoặc protein đơn giản) bằng xúc tác enzym, ta thu được hỗn hợp các ∝-amino axit ban đầu

Ví dụ: Gly-Gly-Gly + 2H₂O → 3H₂N-CH₂-COOH

Phương pháp giải:

1/ n_peptit + n_H2O = n _{α-amino axit}

2/ m_peptit + m_H2O = m α-amino axit

2. Thủy phân trong môi trường axit

Peptit (n mắt xích) + (n – 1)H₂O + aHCl → n muối của ∝-amino axit

(với a là số nguyên tử N trong X)

Ví dụ: Gly-Gly-Lys + 2H₂O + 4HCl → 2ClH₃N-CH₂-COOH + ClH₃N-[CH₂]₄-CH(NH₃Cl)-COOH

Phương pháp giải:

+ Tính số mol các chất theo hệ số cân bằng sau đó sử dụng bảo toàn khối lượng:

m_peptit + m_H2O + m_HCl = m_muối

+ Bảo toàn gốc ∝-amino axit:

Ví dụ với phương trình trên:

n_{ClH3N-CH2-COOH} = 2.n_gly-gly-lys và n_{ClH3N-(CH2)4-CH(NH3Cl)-COOH} = n_gly-gly-lys

3. Thủy phân trong môi trường kiềm

Peptit (n mắt xích) + (n - 1 + b)NaOH → n muối của ∝-amino axit + bH₂O

Trong đó: b là tổng số nhóm COOH còn tự do trong peptit (các nhóm COOH không tạo liên kết peptit)

Ví dụ: Gly-Glu-Gly có CTCT:

→ số nhóm COOH còn tự do trong peptit là b = 2

PTHH: Gly-Glu-Gly + 4NaOH → 2H₂N-CH₂-COONa + NaOOC-[CH₂]₂-CH(NH₂)-COONa + 2H₂O

Phương pháp giải:

+ Tính số mol các chất theo hệ số cân bằng sau đó sử dụng bảo toàn khối lượng: m_peptit + m_NaOH = m_muối + m_H2O

+ Bảo toàn gốc ∝-amino axit

II. THỦY PHÂN KHÔNG HOÀN TOÀN

Khi thủy phân không hoàn toàn peptit thì chúng ta thu được hỗn hợp các amino axit và các oligopeptit.

Ví dụ: Thủy phân không hoàn toàn Ala-Gly-Gly-Ala-Glu ta có thể thu được hỗn hợp các chất gồm Ala, Glu, Gly, Gly-Ala- Glu, Ala-Gly-Gly, …

+ Bảo toàn mắt xích của mỗi loại amino axit.

Phương pháp giải:

Ví dụ: n_Ala-Ala-Gly = n_Gly = ½.n_Ala

+ Bảo toàn khối lượng.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Thủy phân hết hỗn hợp gồm m gam tetrapeptit Ala-Gly-Ala-Gly (mạch hở) thu được hỗn hợp gồm 21,7 gam Ala-Gly-Ala, 7,5 gam Gly và 14,6 gam Ala-Gly. Giá trị cuả m là

Giải

Gọi số mol của tetrapeptit Ala-Gly-Ala-Gly là x

Bảo toàn nhóm Ala → 2x = 0,1 .2 + 0,1 → x = 0,15

→ m_X = 0,15.(89.2+75.2-3.18) = 41,1 gam .

Ví dụ 2: Thủy phân m gam pentapeptit A có công thức Gly-Gly-Gly-Gly-Gly thu được hỗn hợp B gồm 0,3 gam Gly; 0,792 gam Gly-Gly; 1,701 gam Gly-Gly-Gly; 0,738 gam Gly-Gly-Gly-Gly và 0,303 gam Gly-Gly-Gly-Gly-Gly. Giá trị của m là bao nhiêu?

Giải

B chứa:

Bảo toàn Gly:

5n_A = 0,004 + 0,006.2 + 0,009.3 + 0,003.4 + 0,001.5

→ n_A = 0,012 mol

→ m_A = 0,012.(75.5 - 18.4) = 3,636 gam

Ví dụ 3: Thủy phân hoàn toàn 143,45 gam hỗn hợp A gồm hai tetrapeptit thu được 159,74 gam hỗn hợp X gồm các Aminoaxit (Các Aminoacid chỉ chứa 1nhóm -COOH và 1 nhóm -NH₂ ). Cho tòan bộ X tác dụng với dung dịch HCl dư, sau đó cô cạn dung dịch thì nhận được m(gam) muối khan. Tính khối lượng nước phản ứng và giá trị của m lần lượt bằng?

A. 8,145(g) và 203,78(g).

B. 32,58(g) và 10,15(g).

C. 16,2(g) và 203,78(g)

D. 16,29(g) và 203,78(g).

Giải :

Đặt Công thức chung cho hỗn hợp A là H[NHRCO]₄OH

Ta có phản ứng: H[NHRCO]₄OH + 3H₂O → 4 H₂NRCOOH

Bài tập vận dụng

Câu 1:Thủy phân không hoàn toàn pentapeptit mạch hở: Gly-Ala-Gly-Ala-Gly có thể thu được tối đa bao nhiêu đipeptit?

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Lời giải:

Thủy phân không hoàn toàn Gly-Ala-Gly-Ala-Gly thu được 2 đipeptit khác nhau (Gly Ala và Ala-Gly).

→ Đáp án B

Câu 2:Thủy phân hoàn toàn 14,6g Gly-Ala trong dung dịch HCl dư, thu được m gam muối. Giá trị của m là:

A. 11,15g

B. 12,55g

C. 18,6gam

D. 23,7 gam.

Lời giải:

Công thức Gly- Ala: H₂NCH₂CONHCH(CH₃)COOH.

M _Gly-Ala= M_Gly + M_ala – 18.(2-1) = 75 + 89 -18 = 146

Ta có m muối = mpeptit + m H2O + m HCl= 14,6 + 0,1.18 + 0,2. 36,5 = 23,7 g

→ Đáp án D

Câu 3:Đun nóng m gam hỗn hợp gồm a mol tetrapeptit mạch hở X và 2a mol tripeptit mạch hở Y với 600 ml dung dịch NaOH 1M (vừa đủ). Sau khi các phản ứng kết thúc, cô cạn dung dịch thu được 72,48 gam muối khan của các amino axit đều có một nhóm –COOH và một nhóm –NH₂ trong phân tử. Giá trị của m là

A. 54,30.

B. 66,00.

C. 44,48.

D. 51,72.

Lời giải:

Do X, Y tạo thành từ các amino axit có 1 nhóm -COOH và 1 nhóm -NH₂, nên:

X         +         4NaOH → muối         +         H₂O

a mol             4a mol                                 a mol

Y         +         3NaOH → muối        +         H₂O

2a mol             6a mol                                2a mol

n_NaOH = 10a = 0,6 mol → a = 0,06 mol

Bảo toàn khối lượng:

m + m_NaOH = m_muối + m_H2O

→ m + 0,6.40 = 72,48 + 18.3.0,06 → m = 51,72 gam.

→ Đáp án D

Câu 4: Cho 24,36 gam tripeptit mạch hở Gly-Ala-Gly tác dụng với lượng dung dịch HCl vừa đủ, sau phản ứng thu được dung dịch Y chứa m gam muối. Giá trị m là:

A. 37,50 gam

B. 41,82 gam

C. 38,45 gam

D. 40,42 gam

Lời giải:

n_Gly-Ala-Gly = 0,12 mol

Vì Glyxin và Alanin đều chứa 1 nhóm -NH₂ trong phân tử nên ta có:

Gly-Ala-Gly + 3HCl + 2H₂O → muối

    0,12                 0,36                 0,24

BTKL: m_muối = m_Gly-Ala-Gly + m_HCl + m_H2O = 24,36 + 36,5.0,36 + 18.0,24 = 41,82 gam.

→ Đáp án B

Câu 5: Thủy phân hoàn toàn 32,55 gam tripeptit mạch hở (Ala-Gly-Ala) bằng dung dịch NaOH (vừa đủ), sau phản ứng thu được dung dịch X. Cô cạn X thu được m gam muối khan. Giá trị m là:

A. 47,85 gam

B. 42,45 gam

C. 35,85 gam

D. 44,45 gam

Lời giải:

n_Ala-Gly-Ala = 0,15 mol. Vì Glyxin và Alanin đều chứa 1 nhóm –COOH trong phân tử nên ta có:

Ala-Gly-Ala + 3NaOH → muối + H₂O

    0,15 mol             0,15.3 mol                     0,15 mol

BTKL: 32,55 + 0,45.40 = m_muối + 0,15.18 → m_muối = 47,85 gam.

→ Đáp án A

Câu 6: Cho X là pentapeptit Ala–Gly–Ala–Val–Gly và Y là tripeptit Gly–Ala–Gly. Thủy phân hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm X và Y thu được 3 loại amino axit, trong đó có 30 gam glyxin và 26,7 gam alanin. Giá trị của m là

A.56,7.

B. 54,0.

C. 55,8.

D. 57,2

Lời giải:

Đặt n_{Ala–Gly–Ala–Val–Gly} = a mol và n_{Gly–Ala–Gly} = b mol

→ Bảo toàn Gly ta có: n_Glyxin: 2a + 2b = 0,4

→ Bảo toàn Ala ta có: n_Alanin = 2a + b = 0,3

→ a = b = 0,1 mol

→ m = 0,1 . (445 – 18.4 + 239 – 18.2) = 57,6 gam

→ Đáp án A

Câu 7: Đun nóng 32,9 gam một peptit mạch hở X với 200 gam dung dịch NaOH 10% (vừa đủ). Sau phản ứng thu được dung dịch Y. Cô cạn dung dịch Y thu được 52 gam muối khan. Biết răng X tạo thành từ các α-amino axit mà phân tử chứa 1 nhóm NH2 và 1 nhóm COOH. Số liên kết peptit trong X là:

A. 10

B. 9

C. 5

D. 4

Lời giải:

m_NaOH = 20 gam; Gọi số gốc amino axit trong X là n

Do X tạo thành từ các amino axit có 1 nhóm -COOH và 1 nhóm -NH₂, nên:

X + n NaOH → muối + H₂O

        0,5                     0,05

BTKL: m_X + m_NaOH = m_muối + m_nước

→ m_H2O = 32,9 + 20 – 52 = 0,9 gam → n_H2O = 0,05 mol

Ta có: 0,05.n = 0,5 → n = 10.

X là peptit mạch hở tạo thành từ n gốc amino axit thì số liên kết peptit là n – 1

Vậy trong trường hợp này số liên kết peptit trong X là 9 liên kết.

→ Đáp án B

Câu 8: X là đipeptit Ala-Glu, Y là tripeptit Ala-Ala-Gly. Đun nóng m (gam) hỗn hợp chứa X và Y có tỉ lệ số mol của X và Y tương ứng là 1:2 với dung dịch NaOH vừa đủ. Phản ứng hoàn toàn thu được dung dịch T. Cô cạn cẩn thận dung dịch T thu được 56,4 gam chất rắn khan. Giá trị của m là:

A. 45,6

B. 40,27.

C. 39,12.

D. 38,68.

Lời giải:

Gọi nAla-Glu = x mol và nAla-Ala-Gly = 2x mol

→ T chứa AlaNa (5x), GlyNa (2x) và GluNa₂ (x)

m _rắn = 111.5x + 97.2x + 191x = 56,4 gam

→ x = 0,06 mol

→ m = 0,06.(89 + 147 - 18) + 0,12.(89.2 + 75 - 2.18) = 39,12 gam

→ Đáp án C

Câu 9: Cho X là hexapeptit, Ala-Gly-Ala-Val-Gly-Val và Y là tetrapeptit Gly-Ala-Gly-Glu. Thủy phân hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm X và Y thu được 4 amino axit, trong đó có 30 gam glyxin và 28,48 gam alanin. Giá trị của m là

A. 77,6

B. 83,2

C. 87,4

D. 73,4

Lời giải:

Đặt x, y là số mol X, Y

Bảo toàn Gly → n_Gly = 2x + 2y = 0,4 mol

Bảo toàn Ala → n_Ala = 2x + y = 0,32 mol

→ x = 0,12 và y = 0,08

→ m = 472x + 332y = 83,2g

→ Đáp án B

Câu 10: Đun nóng m gam hỗn hợp gồm a mol tetrapeptit mạch hở X và 2a mol tripeptit mạch hở Y với 600 ml dung dich NaOH 1M vừa đủ. Sau khi các phản ứng kết thúc, cô cạn dung dịch thu được 72,48 gam muối khan của các amino axit đều có một nhóm -COOH và một nhóm -NH2 trong phân tử. Giá trị của m là:

A. 51,72.

B. 54,30.

C. 66,00.

D. 44,48.

Lời giải:

X + 4NaOH → 4Muối + H₂O

a             4a                 a

Y + 3NaOH → 3Muối + H₂O

2a           6a                 2a

Ta có: n_NaOH= 10a = 0,6 → a = 0,06 mol

BTKL: m + 0,6.40 = 72,48 + 0,18.18 ⇒ m= 51,72 gam

→ Đáp án A