相關(guān)蛋白質(zhì)的計(jì)算與推斷

相關(guān)蛋白質(zhì)的計(jì)算與推斷蛋白質(zhì)是生命物質(zhì)的承擔(dān)者，是生命現(xiàn)象的體現(xiàn)者，在原生質(zhì)中占干重的50%以上，是細(xì)胞的重要組成部分，具有催化、調(diào)節(jié)、免疫、運(yùn)輸?shù)裙δ埽虼艘渤蔀楦咧猩锝滩闹械闹攸c(diǎn)和難點(diǎn)，尤其是相關(guān)蛋白質(zhì)的一些計(jì)算與推斷，令一部分同學(xué)摸不著頭緒，為方便學(xué)習(xí)與掌握，現(xiàn)歸納總結(jié)如下：一、正確識別肽鍵肽鍵的結(jié)構(gòu)為：—CO—NH—，不論如何變形，大部分同學(xué)仍能認(rèn)識，這里需要強(qiáng)調(diào)的是肽鍵是蛋白質(zhì)分子中用來連接兩個(gè)氨基酸的化學(xué)鍵，如果在某物質(zhì)中該結(jié)構(gòu)連接的不是兩個(gè)氨基酸，則不能稱其為肽鍵。例如中=1\*GB3①、=2\*GB3②為肽鍵，=3\*GB3③則不是。又如：據(jù)下列結(jié)構(gòu)式，回答問題：（1）該化合物中有種氨基酸。（2）該化合物中有個(gè)肽鍵。（3）該化合物是由個(gè)氨基酸失去分子水而形成的，這樣的反應(yīng)叫做。（4）該化合物叫做.【答案】（1）3、（2）2、（注意：=3\*GB3③不是）（3）3、2、脫水縮合（4）三肽。二、掌握氨基酸特點(diǎn)組成蛋白質(zhì)的氨基酸大約有二十種。各種氨基酸分子在結(jié)構(gòu)上卻具有共同的特點(diǎn)，每種氨基酸分子至少都含有一個(gè)氨基(—NH2)和一個(gè)羧基(—COOH)，并且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上。例1：已知某氨基酸的R基是－C3H5O2，則該氨基酸中所含的C、O數(shù)目分別是、。這類題目只要了解氨基酸的結(jié)構(gòu)通式是，只用將－Ｒ換成－C3H5O2，然后數(shù)一數(shù)就可以了。氨基酸分子在結(jié)構(gòu)上的共同特點(diǎn)也用于判斷所給物質(zhì)是否能參與蛋白質(zhì)的組成。三、了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，判斷氨基、羧基、肽鍵數(shù)目例１：一條肽鏈由１０９個(gè)氨基酸組成，則其中含有的—NH２和－COOH數(shù)目至少分別是、。像這類題目我們只能保證在肽鏈的兩端會(huì)有一個(gè)（—NH２）和一個(gè)（－COOH），至于每個(gè)氨基酸的（－Ｒ）上是否還有—NH２和－COOH，則不得而知，答案應(yīng)為１、１。又如：一分子的人體某種免疫球蛋白包含764個(gè)氨基酸，由４條鏈組成，則該蛋白質(zhì)分子中含有的—NH２和－COOH數(shù)目至少分別是４、４。例2：下列氨基酸中，將能構(gòu)成生物體的氨基酸縮合成化合物，則此化合物中含有的—NH２和－COOH分別是多少？依據(jù)構(gòu)成生物體的氨基酸的特點(diǎn)，首先判斷出eq\o\ac(○,1)、eq\o\ac(○,3)、eq\o\ac(○,5)是構(gòu)成生物體的氨基酸，它們含有的—NH２和－COOH數(shù)目分別是（如下表）：—NH２數(shù)目－COOH數(shù)目eq\o\ac(○,1)１１eq\o\ac(○,3)１２eq\o\ac(○,5)１１總計(jì)３４又知，當(dāng)這三個(gè)氨基酸形成三肽時(shí)，形成兩個(gè)肽鍵時(shí)會(huì)消耗２個(gè)（—NH２）和２個(gè)（－COOH），故剩余的—NH２和－COOH數(shù)目分別是１、２。即此化合物中含有的—NH２和－COOH分別是１、２。例3：通常情況下，分子式Ｃ63Ｈ103Ｏ45Ｎ17Ｓ2的多肽化合物中最多含有肽鍵數(shù)為（Ｄ）。Ａ：63Ｂ：62Ｃ：17Ｄ：16析：構(gòu)成生物體的氨基酸至少含1個(gè)Ｎ，化合物Ｃ63Ｈ103Ｏ45Ｎ17Ｓ2最多包含17個(gè)氨基酸，最多也只能形成16個(gè)肽鍵?！敬鸢浮浚乃?、氨基酸、肽鏈、肽鍵三者數(shù)目關(guān)系的計(jì)算Ｎ個(gè)氨基酸形成Ｍ條鏈，共形成Ｎ－Ｍ個(gè)肽鍵，同時(shí)失水Ｎ－Ｍ個(gè)，縮合后相對分子量減少18×（Ｎ－Ｍ）。推導(dǎo)：氨基酸數(shù)鏈條數(shù)肽鍵數(shù)（失水?dāng)?shù)）２１１３１２………………Ｎ１Ｎ－１Ｎ２（Ｎ－１）－１（即比形成一條鏈時(shí)少形成１個(gè)肽鍵）Ｎ３Ｎ－３………………ＮＭＮ－Ｍ應(yīng)用：例１（直接應(yīng)用）：若一相對分子質(zhì)量為10972,氨基酸平均相對分子質(zhì)量為127,在形成多肽時(shí)脫去水的相對分子質(zhì)量為1728,則該蛋白質(zhì)由幾條多肽鏈組成（）Ａ：一條Ｂ：二條Ｃ：三條Ｄ：四條解：（１）計(jì)算氨基酸數(shù)：（10972＋1728）/127＝100（２）計(jì)算縮合時(shí)脫水?dāng)?shù)：1728/18＝96（３）得出蛋白質(zhì)中包含的鏈條數(shù)：100－96＝4（條）【答案】Ｄ例2（轉(zhuǎn)化應(yīng)用）：某多肽415在相關(guān)酶的作用下完全水解得到氨基酸505,經(jīng)分析該多肽的氨基酸平均相對分子量為100,此多肽由三種氨基酸【甘氨酸（分子量75）、丙氨酸（分子量89）、半胱氨酸（分子量121）】組成，并且１MOL該多肽中含Ｓ51MOL。一分子多肽含多少個(gè)氨基酸單元？一分子多肽中三種氨基酸的數(shù)目分別是多少？解：（１）eq\o\ac(○,1)首先列出水解反應(yīng)式：eq\o\ac(○,2)將質(zhì)量數(shù)轉(zhuǎn)變成數(shù)量（MOL）數(shù)，即：;這時(shí)要有個(gè)思維轉(zhuǎn)換，將所有的多肽看成一個(gè)蛋白質(zhì)分子，則多肽數(shù)即為蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的條數(shù)，式中內(nèi)容變?yōu)榘被嵝纬桑礛OL肽鍵（失去５MOLＨ２Ｏ），形成鏈的條數(shù)則為－5＝（MOL條），這即為多肽的數(shù)量（MOL數(shù)），水解反應(yīng)可表示為：多肽＋5Ｈ2Ｏ氨基酸，即１MOL多肽＋100MOLＨ2Ｏ101MOL氨基酸，則該多肽中含101個(gè)氨基酸.（２）由于１MOL該多肽中含Ｓ51MOL，１分子半胱氨酸中只有一個(gè)Ｓ，得出該多肽中含半胱氨酸51個(gè)，設(shè)含甘氨酸Ｘ個(gè)，則含丙氨酸（50－Ｘ）個(gè)，計(jì)算多肽的分子量：101×100＝75Ｘ＋89（50－Ｘ）＋51×121,得Ｘ＝37,故：一分子多肽中三種氨基酸的數(shù)目分別是：甘氨酸37個(gè)、丙氨酸13個(gè)、半胱氨酸51個(gè)。五、蛋白質(zhì)的水解蛋白質(zhì)水解的產(chǎn)物是氨基酸，所消耗的水的數(shù)目等于其形成時(shí)脫去的水?dāng)?shù)，水解前后應(yīng)遵循各種原子數(shù)目的守衡。在實(shí)際計(jì)算時(shí)，要認(rèn)清所形成的氨基酸的規(guī)律性，以及某種特定氨基酸與其它氨基酸的不同之處。例１：現(xiàn)有一多肽化合物經(jīng)測定其分子式為Ｃ55Ｈ70Ｏ19Ｎ10,水解后得四種氨基酸如下：問：該多肽水解后有幾個(gè)谷氨酸、有幾個(gè)苯丙氨酸？解：四種氨基酸的分子式分別是：甘氨酸（Ｃ2Ｈ5ＮＯ2）；谷氨酸（Ｃ5Ｈ9ＮＯ4）；丙氨酸（Ｃ3Ｈ7ＮＯ2）；苯丙氨酸（Ｃ9Ｈ11ＮＯ2），仔細(xì)觀察不難發(fā)現(xiàn)，每個(gè)氨基酸中只有一個(gè)Ｎ，而多肽分子式為Ｃ55Ｈ70Ｏ19Ｎ10，1分子中有10個(gè)Ｎ，故知該多肽為10肽，徹底水解需Ｈ2Ｏ的個(gè)數(shù)為９，其水解反應(yīng)式可表示為：四種共10個(gè)谷氨酸（Ｃ5Ｈ9ＮＯ4）Ａ個(gè)甘氨酸（Ｃ2Ｈ5ＮＯ2）10－Ａ個(gè)丙氨酸（Ｃ3Ｈ7ＮＯ2）苯丙氨酸（Ｃ9Ｈ11ＮＯ2）Ｃ55Ｈ70Ｏ19Ｎ10＋９Ｈ２Ｏ設(shè)完全水解后谷氨酸的數(shù)目為Ａ個(gè)，則其它三種共有（10－Ａ）個(gè)，比較谷氨酸與其它三種氨基酸的不同，發(fā)現(xiàn)只有谷氨酸一分子中含Ｏ為４，而其它三種均為２，反應(yīng)前后Ｏ的數(shù)目應(yīng)該相等，即有：19＋9＝Ａ×４＋（10－Ａ）×２，解得Ａ＝４當(dāng)然依據(jù)反應(yīng)中原子數(shù)目守衡的道理，設(shè)4個(gè)未知數(shù)，分別計(jì)算Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ四種原子在反應(yīng)前后的數(shù)目，列出一個(gè)方程組，就可計(jì)算出該多肽水解后所形成的每種氨基酸的數(shù)目。例2：現(xiàn)有一種十二肽，分子式為ＣＸＨＹＮＺＯＷＳＶ（Ｚ＞12，Ｗ＞13）徹底水解得到下列氨基酸：問：一個(gè)十二肽水解后有幾個(gè)賴氨酸和幾個(gè)天門冬氨酸？解析：eq\o\ac(○,1)首先根據(jù)所給的氨基酸的結(jié)構(gòu)式寫出這五種氨基酸的分子式eq\o\ac(○,2)該多肽是十二肽，則水解時(shí)需11Ｈ2Ｏ，寫出水解反應(yīng)式。eq\o\ac(○,3)設(shè)水解后賴氨酸數(shù)目為a，則其它氨基酸總數(shù)為12－a，比較知賴氨酸（Ｃ6Ｈ14Ｎ2Ｏ2）中Ｎ的數(shù)目為２，其它均為１，則計(jì)算反應(yīng)前后Ｎ的數(shù)目：Ｚ＝２a＋（12－a），則a＝Ｚ－12.eq\o\ac(○,4)設(shè)水解后天門冬氨酸（Ｃ4Ｈ7ＮＯ4）的數(shù)目為b，則其它氨基酸總數(shù)為12－b，其中Ｏ的數(shù)目與眾不同，就計(jì)算反應(yīng)前后Ｏ的數(shù)目：Ｗ＋11＝4b＋（12－b）×2,則b＝（Ｗ－13）/2【答案】水解后有Ｚ－12個(gè)賴氨酸和（Ｗ－13）/2個(gè)天門冬氨酸。六、蛋白質(zhì)的生物合成依據(jù)ＤＮＡ、ＲＮＡ的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及合成蛋白質(zhì)的過程，不難得出如下數(shù)量關(guān)系：蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù)＝１/3mRNA的堿基數(shù)＝１/6ＤＮＡ中的堿基數(shù)，或ＤＮＡ的堿基數(shù)＝2mRNA的堿基數(shù)＝6蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù)。如圖例：已知某多肽的相對分子質(zhì)量為×104,每個(gè)氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為120,每個(gè)脫氧核苷酸的平均相對分子質(zhì)量為300,那么合成該多肽化合物的基因相對分子質(zhì)量約為：Ａ：12120Ｂ：90900Ｃ：181800Ｄ：170928解：eq\o\ac(○,1)該多肽中含有的氨基酸數(shù)目為Ｘ，則有120Ｘ－（Ｘ－１）×18＝10320得Ｘ＝101eq\o\ac(○,2)算出ＤＮＡ中的脫氧核苷酸數(shù)為101×6＝606（個(gè)）eq\o\ac(○,3)606個(gè)脫氧核苷酸數(shù)形成兩條鏈時(shí)失水606－２＝6