高中生物蛋白質(zhì)相關(guān)計(jì)算專題

1、“蛋白質(zhì)計(jì)算”專題講練在高中生物學(xué)中，涉及蛋白質(zhì)各種因素之間的數(shù)量關(guān)系比較簡單，是同學(xué)學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是高考的考點(diǎn)與熱點(diǎn)。因此，在復(fù)習(xí)時(shí)牢牢把握氨基酸分子的結(jié)構(gòu)通式以及脫水縮合反應(yīng)的過程，恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)用相關(guān)公式是解決問題的關(guān)鍵。現(xiàn)將與蛋白質(zhì)相關(guān)的計(jì)算公式及典型例題歸析如下，以便復(fù)習(xí)參考。 一、有關(guān)蛋白質(zhì)計(jì)算的公式匯總 規(guī)律1：有關(guān)氨基數(shù)和羧基數(shù)的計(jì)算 蛋白質(zhì)中氨基數(shù)=肽鏈數(shù)+R基上的氨基數(shù)=各氨基酸中氨基的總數(shù)-肽鍵數(shù)； 蛋白質(zhì)中羧基數(shù)=肽鏈數(shù)+R基上的羧基數(shù)=各氨基酸中羧基的總數(shù)-肽鍵數(shù)； 在不考慮R基上的氨基數(shù)時(shí)，氨基酸脫水縮合形成的一條

2、多肽鏈中，至少含有的氨基數(shù)為1，蛋白質(zhì)分子由多條肽鏈構(gòu)成，則至少含有的氨基數(shù)等于肽鏈數(shù)； 在不考慮R基上的羧基數(shù)時(shí)，氨基酸脫水縮合形成的一條多肽鏈中，至少含有的羧基數(shù)為1，蛋白質(zhì)分子由多條肽鏈構(gòu)成，則至少含有的羧基數(shù)等于肽鏈數(shù)。 規(guī)律2：蛋白質(zhì)中肽鍵數(shù)及相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算 蛋白質(zhì)中的肽鍵數(shù)=脫去的水分子數(shù)=水解消耗水分子數(shù)=氨基酸分子個(gè)數(shù)-肽鏈數(shù)； 蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量=氨基酸總質(zhì)量（氨基酸分子個(gè)數(shù)×氨基酸平均相對(duì)分子質(zhì)量）-失水量（18×脫去的水分子數(shù)）。 留意：有時(shí)還要考慮其他化學(xué)變化過程，如：二硫鍵（SS）的形成等，在

3、肽鏈上消滅二硫鍵時(shí)，與二硫鍵結(jié)合的部位要脫去兩個(gè)H，謹(jǐn)防疏漏。 規(guī)律3：有關(guān)蛋白質(zhì)中各原子數(shù)的計(jì)算 C原子數(shù)=（肽鏈數(shù)+肽鍵數(shù)）×2+R基上的C原子數(shù)； H原子數(shù)=（氨基酸分子個(gè)數(shù)+肽鏈數(shù)）×2+R基上的H原子數(shù)=各氨基酸中H原子的總數(shù)-脫去的水分子數(shù)×2； O原子數(shù)=肽鏈數(shù)×2+肽鍵數(shù)+R基上的O原子數(shù)=各氨基酸中O原子的總數(shù)-脫去的水分子數(shù)； N原子數(shù)=肽鏈數(shù)+肽鍵數(shù)+R基上的N原子數(shù)=各氨基酸中N原子的總數(shù)。 留意：一個(gè)氨基酸中的各原子的數(shù)目計(jì)算： C原子數(shù)R基團(tuán)中的C原子數(shù)2；H原子數(shù)R

4、基團(tuán)中的H原子數(shù)4； O原子數(shù)R基團(tuán)中的O原子數(shù)2；N原子數(shù)R基團(tuán)中的N原子數(shù)1。 規(guī)律4：有關(guān)多肽種類的計(jì)算： 假設(shè)有n（0n20）種、m個(gè)氨基酸，任意排列構(gòu)成多肽（這里mn）： 若每種氨基酸數(shù)目無限（允許重復(fù)）的狀況下，可形成肽類化合物的種類：有nm種； 若每種氨基酸只有一個(gè)（不允許重復(fù)）的狀況下，可形成肽類化合物的種類：有n×(n-1)×(n-2)×(n-m+2)×(n-m+1)= 種。 規(guī)律5：蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目與核酸中堿基數(shù)的計(jì)算： DNA基因的堿基數(shù)（至少）：mRNA的堿基數(shù)（至少）

5、：氨基酸的數(shù)目6：3：1； 肽鍵數(shù)（得失水?dāng)?shù)）肽鏈數(shù)=氨基酸數(shù)=（DNA）基因堿基數(shù)/6= mRNA堿基數(shù)/3。 留意：解題時(shí)看清是“堿基數(shù)”還是“堿基對(duì)數(shù)”，二者關(guān)系為：堿基數(shù)=2×堿基對(duì)數(shù)；對(duì)于真核生物而言,上式中的DNA片段相當(dāng)于基因編碼區(qū)中的外顯子；關(guān)于終止密碼子所占的數(shù)量，若題目中沒有明確要求則不做計(jì)算。 特殊提示：以上規(guī)律既適用于“鏈狀肽”的相關(guān)計(jì)算，也適用于“環(huán)狀肽”的相關(guān)計(jì)算，不過，若為環(huán)狀肽，則可視為公式中的肽鏈數(shù)等于零，再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。 二、典型例題呈現(xiàn)  例1某肽鏈由51個(gè)氨基酸組成，假如用肽酶把其分解

6、成1個(gè)二肽、2個(gè)五肽、3個(gè)六肽、3個(gè)七肽，則這些短肽的氨基總數(shù)的最小值、肽鍵總數(shù)、分解成這些小分子肽所需水分子總數(shù)依次是（   ）  解析：據(jù)題意可知，短肽（包括二肽和多肽）的數(shù)目共有9個(gè)（1+2+3+3）。由于每條短肽至少有一個(gè)氨基（不包括R基上的氨基），故這些短肽氨基總數(shù)的最小值（即游離的氨基數(shù)量至少）為9個(gè)；由“肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)”，可得肽鍵總數(shù)是42個(gè)（51-9）；分解成這9個(gè)短肽，需要斷裂8個(gè)肽鍵，由肽鍵數(shù)=失去的水分子數(shù)知，形成這些短肽需要的水分子數(shù)量（即消耗的水分子數(shù)）是8個(gè)。 警示：此題的關(guān)鍵是“分解成這些小分子肽所需的水

7、分子總數(shù)”中的“分解成”，往往誤認(rèn)為是“分解”從而導(dǎo)致出錯(cuò)。雖然是一字之差，結(jié)果卻是大不相同。 答案：C 例2有一條多肽鏈由12個(gè)氨基酸組成，分子式為CxHyNzOwS（z>12，w>13），這條多肽鏈經(jīng)過水解后的產(chǎn)物中有5種氨基酸：半胱氨酸（C3H7NO2S）、丙氨酸（C3H6NO2）、天門冬氨酸（C4H7N04）、賴氨酸（C6H14N202）、苯丙氨酸（C9H11NO2）。水解產(chǎn)物中天門冬氨酸的數(shù)目是（   ） Ay+12個(gè)        Bz+12個(gè)

8、0;        Cw+13個(gè)        D(w-13)/2個(gè) 解析：據(jù)題干供應(yīng)的5種氨基酸，可知天門冬氨酸中含有4個(gè)氧原子，而其他氨基酸中僅有2個(gè)氧原子，這說明天門冬氨酸中多的2個(gè)氧原子是存在于R基中的（由于一個(gè)氨基酸在不考慮R基中含氧原子時(shí)，僅羧基中含有2個(gè)氧原子）。因此我們可以依據(jù)脫水縮合反應(yīng)前后的氧原子數(shù)守恒進(jìn)行計(jì)算。設(shè)組成該多肽的天門冬氨酸為n個(gè)，則有：反應(yīng)前氨基酸中的氧原子數(shù)=2×12（組成每分子多肽的氨基酸數(shù)）+2&

9、#215;n（天門冬氨酸數(shù)）；反應(yīng)后生成物中的氧原子數(shù)=w（多肽中氧原子數(shù)）+11（脫下水中的氧原子數(shù)）。所以，由“=”得:n=（w-13）/2。 點(diǎn)撥：依據(jù)其他元素在反應(yīng)前后數(shù)量不變可以求出肽鏈中的另外幾種氨基酸的數(shù)目。本題也可以依據(jù)反應(yīng)前后各種原子個(gè)數(shù)不變，設(shè)5種氨基酸個(gè)數(shù)依次為m、n、o、p個(gè)，然后列方程組計(jì)算?？傊梦镔|(zhì)守恒的思想是解決此類問題的關(guān)鍵。 答案：D 例3 某條多肽的相對(duì)分子質(zhì)量為2778，若氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為110，如考慮終止密碼子，則編碼該多肽的基因長度至少是（   ） A75對(duì)堿基 

10、60;  B78對(duì)堿基    C90對(duì)堿基    D93對(duì)堿基 解析：本題考查了有關(guān)蛋白質(zhì)合成過程中與核酸相關(guān)問題的計(jì)算。DNA基因的堿基數(shù)（至少）：mRNA的堿基數(shù)（至少）：蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)目6（若為堿基對(duì)數(shù)則為3）：3：1，據(jù)題意，若求基因的長度首先應(yīng)計(jì)算出氨基酸的個(gè)數(shù)（設(shè)為n）,則有n×110-(n-1)×18=2778，推出n=30，又由于題干中給出“考慮終止密碼子”，所以密碼子數(shù)為n+1=31個(gè)。 綜上，在僅考慮基因中的編碼區(qū)編碼該多肽的基因長度至少是31×3=9

11、3對(duì)堿基。 答案：D 備注：把握中心法則及計(jì)算中的對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)留意看清是堿基數(shù)，還是堿基對(duì)數(shù)的比值，是否考慮終止密碼，所求解的內(nèi)容示意為“最多”還是“至少”等等?？隙ㄒ荛_數(shù)量關(guān)系不清楚而出錯(cuò)。 三、技能提升訓(xùn)練 1 如圖表示一個(gè)由153個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成的蛋白質(zhì)分子。下列敘述正確的是（   ） A該分子中含有 152 個(gè)肽鍵 B參與構(gòu)成該分子的氨基酸中至少有 1個(gè)酸性氨基酸和 1 個(gè)堿性氨基酸  C該分子中有 1 個(gè)氨基酸殘基含硫  D該分子徹底水解將產(chǎn)生153 種氨基酸 2 全世界

12、每年有成千上萬人由于吃毒蘑菇而身亡，其中鵝膏草堿就是一種毒菇的毒素，它是一種環(huán)狀八肽。若20種氨基酸的平均分子量為128，則鵝膏草堿的分子量約為(  ) A 1024     B  898    C 880     D  862 3 有一多肽，其分子式是C55H70O19N10，將其徹底水解后，只得到下列四種氨基酸：谷氨酸（C2H5O4N）、丙氨酸（C3H7O2N）、谷氨酸（C5H9O4N）和苯丙氨酸（C9H11O2N）。下列有關(guān)該多肽

13、的敘述中，正確的是（  ）  A該多肽是九肽   B該多肽在脫水縮合過程中肯定是4種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA參與轉(zhuǎn)運(yùn)相應(yīng)的氨基酸  C該多肽徹底水解可得到3個(gè)谷氨酸  D4種氨基酸縮合成該多肽時(shí)，相對(duì)分子量削減了162 4 1965年我國科學(xué)家在世界上首次合成結(jié)晶牛胰島素，它是由兩條肽鏈共51氨基酸組成的具有生物活性的蛋白質(zhì)，假如打算該牛胰島素的基因（包括3個(gè)終止密碼）中堿基A占25%，那么按理論計(jì)算堿基C的數(shù)目是(  ) A  81 個(gè)  

14、0; B  76 個(gè)     C 153個(gè)     D 324個(gè)  5胰島素是一種蛋白質(zhì)分子，它含有2條多肽鏈，A鏈含有21個(gè)氨基酸，B鏈含有30個(gè)氨基酸，2條多肽鏈間通過2個(gè)二硫鍵(二硫鍵是由2個(gè)-SH連接而成的)連接，在A鏈上也形成1個(gè)二硫鍵，如右圖所示為結(jié)晶牛胰島素的平面結(jié)構(gòu)示意圖，據(jù)此回答:  (1)這51個(gè)氨基酸形成胰島素后，分子質(zhì)量比原來削減了       。 (2)胰島素分子中含有肽鍵      個(gè)，肽鍵可表示為           。 (3)從理論上分析，胰島素分子至少有