蛋白質的相關計算

1、四、基因型頻率、基因頻率的計算【理論闡釋】1含義：計算群體中某基因型或基因出現(xiàn)的概率。2常見類型基因頻率的計算（1）常染色體上基因頻率的計算 已知個體數(shù)，在隨機交配下求概率 已知基因型頻率，在隨機交配（或自交）下求概率（2）性染色體上基因頻率的計算基因型頻率的計算（1）常染色體上基因型頻率的計算（2）性染色體上基因型頻率的計算某基因型頻率純合子基因型比率+1/2雜合子基因型比率則 AA基因型頻率q2 Aa基因型頻率2qp aa基因型頻率p21）常染色體上基因頻率的計算【例1】（2009·上海高考）某小島上原有果蠅20000只，其中基因型VV、Vv、vv的果蠅分別占15%、55%和30

2、%。若此時從島外入侵了2000只基因型為VV的果蠅，且所有果蠅均隨機交配，則F1中V的基因頻率約是A.43% B.48% C. 52% D.57% 方法一：定義公式法群體總數(shù)：20000+200022000（只）VV總數(shù)20000×15%+20005000（只）Vv總數(shù)20000×55%11000（只）vv總數(shù)20000×30%6000（只）新群體中1 / 11又因隨機交配的群體中親、子代基因頻率不變，所以，F(xiàn)1中V的基因頻率約是48%。V基因頻率例2】已知某生物種群中，AA個體占30%，Aa個體占50%，aa為20%，在自交情況下，后代中A基因占有的百分比為_。

3、解析：解答此題可用方法一，即基因型頻率法A基因頻率=純合子基因型比率+1/2雜合子基因型比率=30%+1/2×50%=55%答案：55%2）性染色體上基因頻率的計算【例3】某100人的人群中，正常女性為30人，女色盲攜帶者15人，女色盲5人，男正常40人，男色盲10人，問人群中色盲基因出現(xiàn)的頻率是多少？例5】若在果蠅種群中，XB的基因頻率為80%，Xb的基因頻率為20%，雌雄果蠅數(shù)相等，理論上，XbXb、XbY的基因型頻率依次為A. 1% 2% B. 8% 8% C. 2% 10% D.2% 8% 【解析】選C 。方法二：基因頻率法Xb基因頻率p20%則在群體（雌雄果蠅相等）中有：X

4、bXb基因型頻率p2/220%×20%/22% XbY基因型頻率p/220%/210%分別計算出遺傳病單獨出現(xiàn)的概率按要求將概率組合結論蛋白質的相關計算 在氨基酸形成蛋白質過程中存在著氨基酸數(shù)、肽鍵數(shù)、脫去水分子數(shù)、肽鏈條數(shù)等的數(shù)量對應關系；在DNA控制合成蛋白質的過程中存在著DNA的堿基、RNA的堿基及氨基酸數(shù)目之間的數(shù)量對應關系。這些數(shù)量關系的計算歷年來都是高考的重點；如果掌握不牢固也是很多學生的失分點。下面我們就從這兩個方面進行重點突破講解。一、氨基酸、肽鍵、肽鏈、水分子、蛋白質相對 分子量的相關計算.知識背景 氨基酸是組成蛋白質的基本單位。由兩個氨基酸分子縮合形成的化合物叫做

5、二肽。其中，連接兩個氨基酸分子的化學鍵(NHCO)叫做肽鍵。由多個不同種類的氨基酸分子縮合而成的化合物叫做多肽；多肽通常呈鏈狀結構，叫做肽鏈。肽鏈進一步加工，則形成蛋白質。氨基酸、多肽、肽鍵、肽鏈和蛋白質的關系可歸納成下圖： .常見計算類型（1）多肽中氨基數(shù)和羧基數(shù)及N、H、O原子數(shù)的計算（2）氨基酸、肽鍵數(shù)、失去水分子數(shù)、及肽鏈條數(shù)的相關計算（3）蛋白質相對分子質量的計算解題方法（1）多肽中氨基數(shù)和羧基數(shù)及N、H、O原子數(shù)的計算規(guī)律 由脫水縮合過程知：每兩個氨基酸分子脫去一個水分子形成一個肽鍵，每形成一個肽鍵就相應的破壞一個氨基和一個羧基。每形成一個水分子也會使原來的H和O原子數(shù)目發(fā)生相應變

6、化。在形成的化合物中，有以下規(guī)律：一條多肽鏈中最少有一個游離的氨基和一個游離的羧基，由n條肽鏈組成的蛋白質中，最少有n個游離的氨基和n個游離的羧基。氨基數(shù)肽鏈數(shù)R基上的氨基數(shù)各氨基酸中氨基總數(shù)肽鍵數(shù)羧基數(shù)肽鏈數(shù)R基上的羧基數(shù)各氨基酸中羧基總數(shù)肽鍵數(shù)N原子數(shù)肽鍵數(shù)肽鏈數(shù)R基上N原子數(shù)各氨基酸中N的總數(shù)O原子數(shù)肽鍵數(shù)肽鏈數(shù)× 2 R基上的O原子數(shù)各氨基酸中O的總數(shù)脫去水分子數(shù)H原子數(shù)各氨基酸中H的總數(shù)脫水數(shù)× 22）氨基酸、肽鍵數(shù)、失去水分子數(shù)及肽鏈條數(shù)的相關計算規(guī)律 由氨基酸分子脫水縮合過程可知，若該蛋白質只有一條肽鏈，肽鏈形成過程中每形成一個肽鍵，就同時失去一分子水，即形成

7、的肽鍵數(shù)=失去的水分子數(shù)=氨基酸數(shù)目-1； m個氨基酸分子形成一個由n條肽鏈組成的蛋白質時，脫去的水分子數(shù)和形成的肽鍵數(shù)為m-n。蛋白質或多肽水解形成氨基酸時，需要的水分子數(shù)與其形成時失去的水分子數(shù)相等，即m-n。3）蛋白質相對分子質量的計算規(guī)律 蛋白質的相對分子質量氨基酸的相對分子質量總和-失去的水分子的相對分子質量總和。即若氨基酸的平均相對子質量為a，該蛋白質由m個氨基酸縮合形成，共有n條肽鏈，則該蛋白質的相對分子質量為：m·a-(m-n)×18。綜上所述，由氨基酸的脫水縮合過程可總結如下規(guī)律：（僅指直鏈多肽） 一條肽鏈（R基中N、O原子數(shù)分別為x、y）n條肽

8、鏈氨基酸平均相對分子質量aa氨基酸(平均含H數(shù)目為b)數(shù)目mm肽鍵數(shù)目m-1m-n脫去水分子數(shù)目m-1m-n肽鏈(或蛋白質)的相對分子質量ma-18×(m-1)ma-18×(m-n)氨基數(shù)目至少一個（R基上還可能含有氨基）至少n個羧基數(shù)目至少一個（R基上還可能含有羧基）至少n個N原子數(shù)m+x O原子數(shù)m+1+y H原子數(shù)m·b2×(m-1) 注意：如果n個氨基酸形成若干個環(huán)狀多肽，則蛋白質分子形成過程中肽鍵數(shù)目等于氨基酸數(shù)目，可表示為：失去水分子數(shù)肽鍵數(shù)氨基酸總數(shù)環(huán)狀肽Aa1、Aa2 、Aa6表示6種氨基酸，它們相互縮合形成

9、的環(huán)狀肽如圖所示：由圖示可知： 肽鍵數(shù)=脫去水分子數(shù)=氨基酸總數(shù) 環(huán)狀肽主鏈中無氨基和羧基，環(huán)狀肽中氨基或羧基數(shù)取決于構成環(huán)狀肽的氨基酸R基團中的氨基和羧基的數(shù)目。1多肽中氨基數(shù)和羧基數(shù)及N、H、O原子數(shù)的計算【例1】（2009·上海高考）某蛋白質由m條肽鏈、n個氨基酸組成。該蛋白質至少含有氧原子的個數(shù)是An-m Bn-2m Cn+m Dn+2m解析】選C。本題考查脫水縮合后O原子數(shù)目的計算?？梢杂梦覀兦懊嬷v解的規(guī)律進行計算。方法一 ：由氨基酸的結構通式可知一個氨基酸至少有兩個O，形成蛋白質縮合過程中要脫掉水，每個水分中都有一個O原子，可以用下列公式O原子數(shù)各氨基酸中O的總數(shù)脫去水分

10、子數(shù)，也就是2n-(n-m)=n+m。方法二 ：O原子數(shù)肽鍵數(shù)+肽鏈數(shù)× 2+R基上的O原子數(shù)。肽鍵數(shù)等于氨基酸數(shù)減去肽鏈條數(shù)即（n-m）。肽鏈數(shù)是m。由于該題設問的是蛋白質至少含有的O原子的個數(shù)，所以，可以考慮R基上沒有O原子。所以本題答案是（n-m）+m×2+0=n+m。2氨基酸、肽鍵數(shù)、失去水分子數(shù)及肽鏈條數(shù)的相關計算【例2】某22肽被水解成1個4肽,2個3肽,2個6肽，則這些短肽的氨基總數(shù)的最小值及肽鍵總數(shù)依次是A.6 18 B.5 18 C.5 17 D.6 17【解析】選C。本題考查蛋白質的合成過程中氨基酸、肽鍵、氨基數(shù)目的計算。氨基酸通過脫水縮合形成多肽，每一

11、條多肽鏈上至少含有一個游離的氨基和一個游離的羧基；含有的肽鍵數(shù)氨基酸總數(shù)-1,根據(jù)題目給出的條件可知：5個多肽至少含有5個游離的氨基和17個肽鍵。3蛋白質相對分子質量的計算【例3】組成生物體某蛋白質的20種氨基酸的平均相對分子質量為128，則由100個氨基酸構成的含2條多肽鏈的蛋白質，其分子量為A. 12800 B. 11018C. 11036 D. 8800【解析】選C。本題考查蛋白質相對分子量的計算。對照關系式，要求蛋白質分子量，還應知道脫水數(shù)。由于題中蛋白質包含2條多肽鏈，所以，脫水數(shù)100-2=98，所以，根據(jù)前面蛋白質相對分子量的計算公式知：蛋白質的分子量=128×100-

12、18×98=11036，答案為C。二、氨基酸數(shù)目與mRNA及DNA中堿基數(shù)量之間的計算蛋白質是生命性狀的體現(xiàn)者，它是在DNA的控制下，經(jīng)過轉錄、翻譯過程形成的，蛋白質的氨基酸數(shù)目和DNA、RNA的堿基數(shù)目之間存在一定的規(guī)律，其過程如圖：堿基與氨基酸之間的數(shù)量關系如下：(1)轉錄時，組成基因的兩條鏈只有一條鏈能轉錄，另一條鏈則不能轉錄。因此轉錄形成的RNA分子中堿基數(shù)目是基因中堿基數(shù)目的l2。(2)翻譯過程中，信使RNA中每3個堿基決定一個氨基酸，所以經(jīng)翻譯合成的蛋白質分子中的氨基酸數(shù)目是信使RNA堿基數(shù)目的13總之，在轉錄和翻譯過程中，基因中的堿基數(shù)(指雙鏈)、 RNA分子中的堿基數(shù)

13、、蛋白質分子中的氨基酸數(shù)之比為6：3：1。見下圖。有關計算的關系式可總結為： 蛋白質中肽鏈數(shù)+肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)=1/3mRNA堿基數(shù)=1/6基因中堿基數(shù)。 因基因中存有啟動片段、終止片段等，實際上基因堿基數(shù)目和氨基酸數(shù)目的關系并不是很嚴格，因此一般命題中帶有“至少”或“最多”字樣。2.常見計算類型 以DNA的堿基數(shù)、RNA的堿基數(shù)、密碼子數(shù)、反密碼子數(shù)、氨基酸數(shù)中的任一種或幾種為已知條件，計算其他數(shù)目。3.解題方法三者的關聯(lián)計算，主要存在以下幾種情況：（1）在題目不做任何說明的情況下，就按以下規(guī)律計算：DNA堿基數(shù)2×mRNA堿基數(shù)6×密碼子數(shù)6×氨基酸數(shù)目（2）

14、如果題目特別強調是真核生物的DNA，因為在轉錄后存在信息RNA的剪輯。要注意其DNA堿基數(shù)應該大于6×氨基酸數(shù)目，應根據(jù)題目具體情況具體解決。3.解題方法三者的關聯(lián)計算，主要存在以下幾種情況：（1）在題目不做任何說明的情況下，就按以下規(guī)律計算：DNA堿基數(shù)2×mRNA堿基數(shù)6×密碼子數(shù)6×氨基酸數(shù)目（2）如果題目特別強調是真核生物的DNA，因為在轉錄后存在信息RNA的剪輯。要注意其DNA堿基數(shù)應該大于6×氨基酸數(shù)目，應根據(jù)題目具體情況具體解決。（3）在真核生物中，其基因中有外顯子和內含子之分，即氨基酸與基因中的脫氧核苷酸數(shù)并不成一定的比例關系，

15、題目中加了“至少”兩字后做了限定，相當于不存在內含子的計算。（4）無論真核生物還是原核生物，都要注意終止密碼子的存在，終止密碼子不編碼蛋白質，但占有DNA堿基數(shù)。（5）看清楚題目求的是氨基酸的種類還是氨基酸的個數(shù)。解析】選C。處理有關翻譯的問題，首先要找到“起始碼（AUG、GUG）”和“終止碼（UAA、UAG、UGA）”。起始碼有相應的氨基酸，終止碼不對應氨基酸。本題堿基序列中，從開始數(shù)，6、7、8三個堿基即“AUG”就是起始密碼；倒數(shù)7、6、5三堿基即“UAG”就是終止密碼。從正數(shù)6號堿基到倒數(shù)8號堿基，正好40+5+3=48個堿基。48÷3 = 16（個）【例2】（2010

16、83;徐州模擬）已知AUG、CUG為起始密碼子，UAA、UGA、UAG為終止密碼子。假設編碼某多肽分子的基因中一條鏈的堿基排列順序為ACCACGACTAGGAACTTCGAT(其中“”表示省略了214個堿基，并且不含有編碼終止密碼的序列)，若以此鏈為模板轉錄，最終形成的多肽分子中肽鍵的數(shù)目最多是 A74 B75 C77 D78解析】選A。首先寫出起始密碼子和終止密碼子所對應的基因中的堿基排列順序，分別為：TAC、GAC和ATT、ACT、ATC，然后在基因的起始端和末尾尋找與之對應的堿基排列順序，結果可以判斷出下列基因片段可以轉錄出密碼子：GACTAGGAACT。其中尾端ACT轉錄形成的是終止密

17、碼子，不編碼氨基酸，能編碼氨基酸的堿基數(shù)量為214+8=222。編碼的氨基酸數(shù)量最多為74個。例3】水蛭素是由65個氨基酸組成的蛋白質，控制該蛋白質合成的基因堿基數(shù)至少應是A.390 B.195 C.65 D.260【解析】選A。在DNA的模板鏈上3個相鄰的堿基編碼一個氨基酸，水蛭素是由65個氨基酸組成的蛋白質，則mRNA上的堿基共有195個。可推知DNA上的堿基數(shù)為195×2=390個。例1】（2010·鎮(zhèn)江模擬）如圖為某生態(tài)系統(tǒng)能量流動示意圖單位：J/（cm2·a），以下分析不正確的是A.甲的數(shù)值是1250 J/（cm2·a）B.乙到丙的傳遞效率為15%C.每一營養(yǎng)級的能量大部分用于呼吸作用和被丁利用D.乙的個體數(shù)目一定比甲少【解析】選D。D項的錯誤在于：一般情況下乙的數(shù)量比甲少，但也有特殊情況，如一株樹上有很多蟲子。確定B項正誤時，可進行如下操作：方法：同化量比值法從圖示中可以看出：乙的同化量為200，丙的同化量為3030