高中生物蛋白质相关计算专题

“蛋白质计算”专题讲练

在高中生物学中,涉及蛋白质各种因素之间得数量关系比较复杂,就是学生学习中得重点与难点,也就是高考得考点与热点。因此,在复习时牢牢掌握氨基酸分子得结构通式以及脱水缩合反应得过程,恰当得运用相关公式就是解决问题得关键。现将与蛋白质相关得计算公式及典型例题归析如下,以便复习参考。

一、有关蛋白质计算得公式汇总

★★规律1:有关氨基数与羧基数得计算

⑴蛋白质中氨基数＝肽链数+R基上得氨基数=各氨基酸中氨基得总数－肽键数;

⑵蛋白质中羧基数=肽链数＋R基上得羧基数=各氨基酸中羧基得总数-肽键数；

⑶在不考虑Ｒ基上得氨基数时，氨基酸脱水缩合形成得一条多肽链中，至少含有得氨基数为1,蛋白质分子由多条肽链构成，则至少含有得氨基数等于肽链数;

⑷在不考虑R基上得羧基数时,氨基酸脱水缩合形成得一条多肽链中,至少含有得羧基数为1,蛋白质分子由多条肽链构成,则至少含有得羧基数等于肽链数。

★★规律2:蛋白质中肽键数及相对分子质量得计算

⑴蛋白质中得肽键数＝脱去得水分子数=水解消耗水分子数=氨基酸分子个数－肽链数；

⑵蛋白质得相对分子质量＝氨基酸总质量(氨基酸分子个数×氨基酸平均相对分子质量)-失水量(1８×脱去得水分子数）。

注意:有时还要考虑其她化学变化过程,如:二硫键（—S—S—)得形成等,在肽链上出现二硫键时,与二硫键结合得部位要脱去两个Ｈ,谨防疏漏。

★★规律３:有关蛋白质中各原子数得计算

⑴C原子数=(肽链数+肽键数)×2＋Ｒ基上得C原子数;

⑵Ｈ原子数=(氨基酸分子个数＋肽链数)×２+R基上得H原子数＝各氨基酸中H原子得总数-脱去得水分子数×2;

⑶O原子数＝肽链数×２+肽键数＋R基上得O原子数＝各氨基酸中O原子得总数-脱去得水分子数；

⑷Ｎ原子数=肽链数+肽键数＋Ｒ基上得N原子数=各氨基酸中N原子得总数。

注意:一个氨基酸中得各原子得数目计算:①C原子数＝R基团中得C原子数+2;②H原子数＝R基团中得H原子数＋４；③Ｏ原子数＝R基团中得O原子数＋2;④N原子数=Ｒ基团中得N原子数+１。

★★规律4:有关多肽种类得计算:

假设有ｎ(０＜n≤2０)种、m个氨基酸,任意排列构成多肽(这里m≤n)：

⑴若每种氨基酸数目无限（允许重复)得情况下,可形成肽类化合物得种类:有n m种;

⑵若每种氨基酸只有一个（不允许重复)得情况下,可形成肽类化合物得种类:有n×(n-1）×（n-2)…×(n－m+2)×(n－ｍ+1)= 种。

★★规律5：蛋白质中氨基酸数目与核酸中碱基数得计算:

⑴ＤＮＡ基因得碱基数(至少)：mRNA得碱基数(至少):氨基酸得数目=6：3:1;

⑵肽键数(得失水数)+肽链数=氨基酸数=(ＤＮA）基因碱基数／6= mRNＡ碱基数/３。

注意:解题时瞧清就是“碱基数”还就是“碱基对数”,二者关系为：碱基数＝2×碱基对数;对于真核生物而言,上式中得DＮA片段相当于基因编码区中得外显子;关于终止密码子所占得数量，若题目中没有明确要求则不做计算。

特别提示：以上规律既适用于“链状肽”得相关计算,也适用于“环状肽”得相关计算,不过,若为环状肽,则可视为公式中得肽链数等于零,再进行相关计算。

二、典型例题呈现

例1.某肽链由5１个氨基酸组成，如果用肽酶把其分解成1个二肽、2个五肽、３个六肽、３个七肽，则这些短肽得氨基总数得最小值、肽键总数、分解成这些小分子肽所需水分子总数依次就是( ）

解析：据题意可知，短肽(包括二肽与多肽)得数目共有9个(1＋２+3+３）。因为每条短肽至少有一个氨基(不包括Ｒ基上得氨基)，故这些短肽氨基总数得最小值(即游离得氨基数量至少）为9个;由“肽键数＝氨基酸数－肽链数”,可得肽键总数就是42个(51-９)；分解成这9个短肽,需要断裂8个肽键,由肽键数=失去得水分子数知,形成这些短肽需要得水分子数量(即消耗得水分子数)就是8个。

警示:此题得关键就是“分解成这些小分子肽所需得水分子总数”中得“分解成”,往往误认为就是“分解”从而导致出错。虽然就是一字之差,结果却就是大不相同。

答案:C

例2.有一条多肽链由１2个氨基酸组成,分子式为CｘHyＮｚＯwS(z>１2，w>13）,这条多肽链经过水解后得产物中有5种氨基酸:半胱氨酸(C3H7NO2S)、丙氨酸(C３H6NO２）、天门冬氨酸(Ｃ4H7Ｎ04)、赖氨酸(C6H１4N202）、苯丙氨酸(C９H11NO2）。水解产物中天门冬氨酸得数目就是（ )

A.y+1２个

B.z＋12个

C.w+1３个

D.(w-１3)/2个

解析：据题干提供得5种氨基酸,可知天门冬氨酸中含有4个氧原子,而其她氨基酸中仅有２个氧原子，这说明天门冬氨酸中多得２个氧原子就是存在于R基中得(因为一个氨基酸在不考虑Ｒ基中含氧原子时,仅羧基中含有２个氧原子)。因此我们可以根据脱水缩合反应前后得氧原子数守恒进行计算。设组成该多肽得天门冬氨酸为ｎ个，则有:①反应前氨基酸中得氧原子数＝２×12（组成每分子多肽得氨基酸数)+2×n(天门冬氨酸数);②反应后生成物中得氧原子数＝w(多肽中氧原子数）＋１1(脱下水中得氧原子数)。所以,由“①＝②”得:n ＝（w-13)/2。

点拨:根据其她元素在反应前后数量不变可以求出肽链中得另外几种氨基酸得数目。本题也可以根据反应前后各种原子个数不变，设５种氨基酸个数依次为m、n、o、p个，然后列方程组计算。总之利用物质守恒得思想就是解决此类问题得关键。

答案：Ｄ

例3. 某条多肽得相对分子质量为27７８,若氨基酸得平均相对分子质量为１10,如考虑终止密码子，则编码该多肽得基因长度至少就是( ）

A.75对碱基Ｂ．78对碱基 C.90对碱基Ｄ．93对碱基

解析:本题考查了有关蛋白质合成过程中与核酸相关问题得计算。ＤＮＡ基因得碱基数(至少）:mRNA得碱基数（至少）:蛋白质中氨基酸得数目＝6（若为碱基对数则为3):３:１,据题意,若求基因得长度首先应计算出氨基酸得个数（设为n),则有n×1１0-（n－1)×１８＝2778,推出n=30,又因为题干中给出“考虑终止密码子”,所以密码子数为n+1=31个。

综上,在仅考虑基因中得编码区编码该多肽得基因长度至少就是31×3=９3对碱基。

答案:D

备注:把握中心法则及计算中得对应关系，同时注意瞧清就是碱基数,还就是碱基对数得比值，就是否考虑终止密码,所求解得内容示意为“最多”还就是“至少”等等。一定要避免数量关系不清楚而出错。

三、技能提升训练

１．如图表示一个由153个氨基酸残基构成得蛋白质分子。下列叙述正确得就是( ）

A．该分子中含有 1５2 个肽键

B.参与构成该分子得氨基酸中至少有1个酸性氨基酸与 1 个碱性氨基酸

Ｃ.该分子中有 1 个氨基酸残基含硫

D.该分子彻底水解将产生153 种氨基酸

2. 全世界每年有成千上万人由于吃毒蘑菇而身亡,其中鹅膏草碱就就是一种毒菇得毒素，它就是一种环状八肽。若20种氨基酸得平均分子量为１28,则鹅膏草碱得分子量约为（ )

Ａ. 1024 B. 89８Ｃ． 88０ D. 862

３. 有一多肽，其分子式就是C５5Ｈ70O19N１０,将其彻底水解后,只得到下列四种氨基酸:谷氨酸（Ｃ２H5O4N)、丙氨酸(C3Ｈ7O2N）、谷氨酸(C5H9O4N)与苯丙氨酸(Ｃ９H11O2N)。下列有关该多肽得叙述中,正确得就是( )

A．该多肽就是九肽

B.该多肽在脱水缩合过程中一定就是4种转运ＲNA参与转运相应得氨基酸

C.该多肽彻底水解可得到3个谷氨酸

D.４种氨基酸缩合成该多肽时,相对分子量减少了16２

4. 1965年我国科学家在世界上首次合成结晶牛胰岛素，它就是由两条肽链共51氨基酸组成得具有生物活性得蛋白质,假若决定该牛胰岛素得基因(包括3个终止密码)中碱基A 占25％,那么按理论计算碱基C得数目就是( )

A． 81 个 B. 76 个Ｃ. 15３个Ｄ. 324个

5.胰岛素就是一种蛋白质分子,它含有２条多肽链,A链含有21个氨基酸，B链含有3０个氨基酸,2条多肽链间通过2个二硫键(二硫键就是由2个-SH连接而成得)连接,在A链上也形成1个二硫键,如右图所示为结晶牛胰岛素得平面结构示意图,据此回答:

(１)这51个氨基酸形成胰岛素后,分子质量比原来减少了。

(2)胰岛素分子中含有肽键个,肽键可表示为。

(3）从理论上分析,胰岛素分子至少有个-NH2，至少有个-ＣＯOＨ。

参考答案:１.B 2.C 3.D 4.A 5． (1) 888;(2）4９-CO－ＮH-;（３) 2 2