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 độ 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: HN(CH)CH(NH)COOH (Lysine); HOOC(CH)CH(NH)COOH (Glutamic acid). 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:
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 độ 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: HN(CH)CH(NH)COOH (Lysine); HOOC(CH)CH(NH)COOH (Glutamic acid). 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:
Các mệnh đề Đúng / Sai:
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 HOOC-CH-CH-CH(NH)-COO 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.
Đáp án chính thức: a:Đ,b:S,c:S,d:Đ
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
a) Ở pH = 1 nhỏ hơn pI của cả hai amino acid (3,2 và 9,7) nên cả glutamic acid và lysine đều tồn tại chủ yếu dạng cation (các nhóm -COOH không phân ly, các nhóm -NH₂ dạng -NH₃⁺), do đó đều di chuyển về cực âm (cathode). Nhận định ĐÚNG. b) Ở pH = 13 > pI = 3,2, glutamic acid tồn tại chủ yếu dạng anion nhưng cả hai nhóm carboxyl đều phân ly và nhóm amino ở dạng -NH₂ (không còn H⁺), tức dạng ⁻OOC-CH₂-CH₂-CH(NH₂)-COO⁻ chứ không phải HOOC-CH₂-CH₂-CH(NH₂)-COO⁻ như đề nêu (dạng đó chỉ có ở pH trung tính, khi nhóm -NH₂ proton hóa thành -NH₃⁺). Nhận định SAI. c) Ở pH = 6: glutamic acid có pH > pI (6 > 3,2) nên tồn tại dạng anion, di chuyển về cực dương; lysine có pH < pI (6 < 9,7) nên tồn tại dạng cation, di chuyển về cực âm. Nhận định nêu ngược lại nên SAI. d) Ở pH = 6, glutamic acid dạng anion di chuyển về cực dương còn lysine dạng cation di chuyển về cực âm, hai chất di chuyển về hai phía khác nhau nên có thể tách bằng điện di. Nhận định ĐÚNG.
a) (AI giải đề cho tôi)
pH = 1 < pI của cả hai amino acid nên cả hai đều dạng cation, di chuyển về cực âm (cathode).
b) (AI giải đề cho tôi)
Ở pH = 13 glutamic acid dạng anion ⁻OOC-CH₂-CH₂-CH(NH₂)-COO⁻ (cả hai nhóm COOH phân ly, nhóm NH₂ không proton hóa), không phải dạng HOOC-CH₂-CH₂-CH(NH₂)-COO⁻ như nêu.
c) (AI giải đề cho tôi)
pH = 6: glutamic acid (pI = 3,2) dạng anion di chuyển về cực dương; lysine (pI = 9,7) dạng cation di chuyển về cực âm. Nhận định nêu ngược.
d) (AI giải đề cho tôi)
Ở pH = 6 hai chất tồn tại dạng ion trái dấu, di chuyển về hai điện cực khác nhau nên tách được bằng điện di.
a) Ở pH = 1 nhỏ hơn pI của cả hai amino acid (3,2 và 9,7) nên cả glutamic acid và lysine đều tồn tại chủ yếu dạng cation (các nhóm -COOH không phân ly, các nhóm -NH₂ dạng -NH₃⁺), do đó đều di chuyển về cực âm (cathode). Nhận định ĐÚNG. b) Ở pH = 13 > pI = 3,2, glutamic acid tồn tại chủ yếu dạng anion nhưng cả hai nhóm carboxyl đều phân ly và nhóm amino ở dạng -NH₂ (không còn H⁺), tức dạng ⁻OOC-CH₂-CH₂-CH(NH₂)-COO⁻ chứ không phải HOOC-CH₂-CH₂-CH(NH₂)-COO⁻ như đề nêu (dạng đó chỉ có ở pH trung tính, khi nhóm -NH₂ proton hóa thành -NH₃⁺). Nhận định SAI. c) Ở pH = 6: glutamic acid có pH > pI (6 > 3,2) nên tồn tại dạng anion, di chuyển về cực dương; lysine có pH < pI (6 < 9,7) nên tồn tại dạng cation, di chuyển về cực âm. Nhận định nêu ngược lại nên SAI. d) Ở pH = 6, glutamic acid dạng anion di chuyển về cực dương còn lysine dạng cation di chuyển về cực âm, hai chất di chuyển về hai phía khác nhau nên có thể tách bằng điện di. Nhận định ĐÚNG.
a) (AI giải đề cho tôi)
pH = 1 < pI của cả hai amino acid nên cả hai đều dạng cation, di chuyển về cực âm (cathode).
b) (AI giải đề cho tôi)
Ở pH = 13 glutamic acid dạng anion ⁻OOC-CH₂-CH₂-CH(NH₂)-COO⁻ (cả hai nhóm COOH phân ly, nhóm NH₂ không proton hóa), không phải dạng HOOC-CH₂-CH₂-CH(NH₂)-COO⁻ như nêu.
c) (AI giải đề cho tôi)
pH = 6: glutamic acid (pI = 3,2) dạng anion di chuyển về cực dương; lysine (pI = 9,7) dạng cation di chuyển về cực âm. Nhận định nêu ngược.
d) (AI giải đề cho tôi)
Ở pH = 6 hai chất tồn tại dạng ion trái dấu, di chuyển về hai điện cực khác nhau nên tách được bằng điện di.