Công thức của alanin là gì?

1. Công thức của alanin là gì?

Alanin là một loại axit amin không bắt buộc, có nghĩa là cơ thể có thể tự sản xuất nó mà không cần nhận từ thức ăn. Công thức hóa học của alanin là C3H7NO2 và công thức cấu tạo là CH3CH(NH2)COOH, có cấu trúc như sau:

    H   H   O

    |   |  //

H – N – C – C

    |   |

    H   H – C – OH

            |

            H

2. Khái quát về Alanin:

2.1. Định nghĩa:

Alanin là một axit α-amin được sử dụng trong quá trình sinh tổng hợp protein. Alanin chứa một nhóm α-amino (ở dạng proton, − NH3 +, trong điều kiện sinh học), một nhóm axit α- carboxylic (ở dạng giảm proton, − COO−, trong điều kiện sinh học), và một chuỗi bên nhóm methyl, làm cho amino acid này trở thành một amino acid không phân cực, mạch hở. Đây là amino acid không thiết yếu của con người vì: cơ thể có thể tự tổng hợp nó, nó không cần nhất thiết phải có mặt trong chế độ ăn uống. Amino acid này được mã hóa bởi tất cả các codon bắt đầu bằng GC (tức GCU, GCC, GCA và GCG). Đồng phân L của alanine (tức đồng phân “tay trái”) là hợp chất giúp tạo nên protein. L-Alanine chỉ đứng sau leucine với tỷ lệ xuất hiện, với 7,8% trong cấu trúc bậc một trong 1.150 mẫu protein được khảo sát. 

Alanin có ba cách gọi tên khác nhau: tên thay thế là axit 2-aminopropanoic, tên bán hệ thống là axit α-aminopropioic và tên thông thường là alanin. Kí hiệu của alanin là Ala hoặc A.  

Alanin có tính chất lưỡng tính do có cả nhóm amino và nhóm carboxyl trong phân tử. Alanin có thể phản ứng este hóa và trùng ngưng để tạo ra các hợp chất khác. Alanin cũng có vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa năng lượng và tạo cơ bắp. Alanin có trong nhiều loại thực phẩm, chẳng hạn như thịt, cá, đậu hà lan, đậu nành và hạt quinoa.

2.2. Tính chất vật lí:

– Khối lượng phân tử của alanin là 89 g/mol

– Nhiệt độ nóng chảy của alanin là cao, khoảng 258°C, do nó tồn tại ở dạng ion lưỡng cực trong dung dịch nước. 

– Có dạng bột kết tinh màu trắng, có vị ngọt và không tan trong dung môi hữu cơ như benzen hay ete. 

– Tan tốt trong nước và có thể tồn tại ở dạng ion alaninat (CH3CH(NH2)COO-) trong dung dịch kiềm hoặc axit yếu. 

– Có độ axit pKa của nhóm carboxyl là 2,35 và độ bazơ pKb của nhóm amino là 9,69. 

– Alanin có khả năng tạo kết tủa với các ion kim loại nặng như Cu2+ hay Fe3+.

2.3. Tính chất hóa học:

* Tác dụng với dung dịch bazơ (do có nhóm COOH):

Analin là một axit yếu có nhóm COOH và nhóm NH2. Khi tác dụng với dung dịch bazơ, analin sẽ cho phản ứng trung hòa, tạo ra muối và nước. Ví dụ, khi cho C3H7NO2 tác dụng với NaOH, ta có phương trình:

C3H7NO2 + NaOH -> C3H7NO2Na + H2O

Trong phương trình này, C3H7NO2Na là muối của axit C3H7NO2 và bazơ NaOH. Muối này có tính chất lưỡng tính, có thể phản ứng với cả axit và bazơ mạnh. Ngoài ra, C3H7NO2 còn có thể tạo liên kết hiđrô với nước do có nhóm COOH và nhóm NH2, làm tăng độ tan của nó trong dung môi phân cực.

* Tác dụng với dung dịch axit (do có nhóm NH2):

C3H7NO2 là một hợp chất hữu cơ có nhóm chức amin (-NH2) và nhóm chức axit (-COOH). Khi tác dụng với dung dịch axit, C3H7NO2 sẽ phản ứng với ion H+ của axit để tạo thành muối và nước. Phương trình phản ứng có dạng:

C3H7NO2 + HX -> C3H7NO2H+ + X-

Trong đó, X là gốc của axit, ví dụ như Cl, NO3, SO4, …

Phản ứng này là phản ứng trung hòa, tức là phản ứng giữa một bazơ yếu (C3H7NO2) và một axit mạnh (HX) để tạo ra muối và nước. Phản ứng này xảy ra nhanh và hoàn toàn trong dung dịch nước.

Một số ví dụ cụ thể của phản ứng này là:

C3H7NO2 + HCl -> C3H7NO2H+ + Cl-

C3H7NO2 + HNO3 -> C3H7NO2H+ + NO3-

C3H7NO2 + H2SO4 -> C3H7NO2H+ + HSO4-

* Phản ứng este hóa nhóm COOH:

Phản ứng este hóa nhóm COOH của C3H7NO2 là một phản ứng hóa học trong đó nhóm COOH của axit amin C3H7NO2 được thay thế bằng một nhóm R-O- (R là một gốc hiđrocacbon) để tạo ra một este. Phản ứng này có thể được thực hiện bằng cách đun nóng C3H7NO2 với một axit cacboxylic R-COOH hoặc một anhydrit R-CO-O-CO-R’ (R’ là một gốc hiđrocacbon khác) trong môi trường axit. Sản phẩm của phản ứng này là một este R-CO-O-CH2-CH(NH2)-CH3 và một nước hoặc một axit cacboxylic R’-COOH. Phản ứng este hóa nhóm COOH của C3H7NO2 có thể được sử dụng để điều chế các chất hữu cơ có tính chất sinh học, như các loại thuốc kháng sinh, chất ức chế men, hoặc các chất tạo mùi.

Ví dụ, khi R là gốc phenyl, sản phẩm este có tên là N-phenylglycinyl ethyl ester, là một chất ức chế men penicillinase. Khi R là gốc metyl, sản phẩm este có tên là N-methylglycinyl methyl ester, là một chất tạo mùi có hương vị trái cây.

2.4. Cách điều chế analin:

Alanin được sử dụng trong quá trình tổng hợp protein và có thể được tự sản xuất bởi cơ thể người hoặc tách chiết từ các nguồn tự nhiên. Alanin có thể được điều chế bằng các phương pháp sau:

– Điều chế từ axit pyruvic và ammoni: Axit pyruvic là một sản phẩm trung gian của quá trình chuyển hóa đường trong cơ thể. Axit pyruvic phản ứng với ammoni để tạo ra alanin theo phương trình:

CH3COCOOH + NH3 → CH3CH(NH2)COOH + H2O

– Điều chế từ hydrolyzat protein: Hydrolyzat protein là sản phẩm thu được sau khi thực hiện quá trình thủy phân protein bằng acid hoặc enzyme. Hydrolyzat protein chứa nhiều loại axit amin, trong đó có alanin. Alanin được tách chiết và tinh chế từ hydrolyzat protein bằng các phương pháp lọc, cô đặc, kết tinh hoặc sắc ký.

– Điều chế từ các nguồn tự nhiên: Alanin được tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm như đậu nành, hạt dẻ, mì tôm, cá, thịt và sữa. Alanin có thể được tách chiết từ các nguồn tự nhiên bằng các phương pháp như nghiền, trích ly, lắc, lọc và sấy khô.

2.5. Ứng dụng của alanin:

Chất alanin có nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm:

– Alanin là một trong 20 axit amin cơ bản, cần thiết cho cơ thể con người và động vật. Nó là một phần quan trọng của protein và tham gia vào quá trình xây dựng và sửa chữa cơ bắp, tế bào, da, tóc, móng và nhiều cấu trúc tế bào khác.

– Alanin được sử dụng như một phần của các loại supplement thể thao để hỗ trợ tăng cường sức mạnh và chịu đựng của cơ bắp trong quá trình tập luyện.

– Được sử dụng trong ngành công nghiệp chăm sóc sức khỏe, đặc biệt là để sản xuất các sản phẩm chăm sóc da và tóc.

– Sử dụng như một thành phần trong một số loại thuốc dùng để điều trị tình trạng y tế khác nhau.

– Được sử dụng như một chất bảo quản và cũng có thể được thêm vào các loại thực phẩm và đồ uống để tăng cường hương vị và chất lượng.

– Tạo ra một số kỹ thuật di truyền liên quan đến phosphoryl hóa. Một số kỹ thuật liên quan đến việc tạo ra một thư viện gen, mỗi gen có đột biến điểm tại một vị trí khác nhau trong khu vực gen mà ta quan tâm. 

3. Vai trò của analin:

Alanin có vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp protein, là những phân tử lớn được tạo thành từ các chuỗi polypeptit. Mỗi chuỗi polypeptit được liên kết bởi các liên kết peptit giữa các nhóm amino và carboxyl của các amino axit. Alanin có nhóm bên là một nhóm metyl (-CH3), nên nó là một amino axit không phân cực và kỵ nước. Alanin thường được tìm thấy ở vị trí thứ hai trong các chuỗi polypeptit, sau khi được gắn vào nhóm amino của amino axit đầu tiên.

Alanin cũng có vai trò trong quá trình chuyển hoá của cơ thể, đặc biệt là trong việc duy trì đường huyết và năng lượng cho cơ bắp. Alanin có thể được tổng hợp từ pyruvate, một sản phẩm của quá trình glycolysis, hoặc từ các nguồn khác như tryptophan và uracil. Alanin cũng có thể bị phân hủy để tạo ra pyruvate, hoặc được chuyển đổi thành glucose thông qua quá trình gluconeogenesis. Tuy nhiên, khi nguồn glucose trong cơ thể giảm, alanin giúp cơ bắp chuyển đổi axit lactic (sản phẩm phụ của quá trình trao đổi chất) thành glucose, giúp duy trì năng lượng cho cơ bắp.

Ngoài ra, alanin còn tham gia vào quá trình tổng hợp một số chất khác như tryptophan, pyridoxine (vitamin B6) và carnosine. Alanin có tác dụng đào thải độc tố khỏi cơ thể bằng cách chuyển hóa thành ammoniac và ure. Alanin được cung cấp cho cơ thể thông qua chế độ ăn uống giàu protein, như thịt, cá, sữa, trứng, đậu và hạt.