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)系比較復(fù)雜， 是學(xué)生學(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)牢牢掌握氨基酸分子的結(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)中竣基數(shù)=肽鏈數(shù)+R基上的竣基數(shù)=各氨基酸中竣基的總數(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多肽鏈中，至少含有的氨基數(shù)為 1，蛋白質(zhì)分

2、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基上的竣基數(shù)時(shí)，氨基酸脫水縮合形成的一條多肽鏈中，至少含有的竣基數(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)x氨基酸平均相對(duì)分子質(zhì)量） -失水量（18 x脫去的水分子數(shù)）。注意：有時(shí)還要考慮其他化學(xué)變化過程，如：二硫鍵（一S- S一）的形成等，在肽鏈上出現(xiàn)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

3、子數(shù)=（肽鏈數(shù)+肽鍵數(shù)）X 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)）X2+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)X 2;。原子數(shù)二肽鏈數(shù)X 2+肽鍵數(shù)+R基上的。原子數(shù)=各氨基酸中。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)。注意：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基團(tuán)中的H原子數(shù)+ 4;O原子數(shù)=R基團(tuán)中的。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 （0vnw 20）種、m個(gè)氨基酸，任意排列構(gòu)成多肽（這里

4、 n）:若每種氨基酸數(shù)目無限（允許重復(fù)）的情況下，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)）的情況下，可形成肽類化合物的種類：有nx（n-1） x （n-2）x （n-m+2） x（n-m+l）= Ae 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因的堿基數(shù)（至少）：mRNA勺堿基數(shù)（至少）：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。注意：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 X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

5、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。特別提示：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，如果用肽酶把其分解成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）。因?yàn)槊織l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)

6、-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 CxHyNzOwSz>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（GHNGS）、丙氨酸（GHNO）、天門冬氨酸（OH7N04）、賴氨酸（GH4N202）、苯丙氨酸（QH1NO）。水解產(chǎn)

7、物中天門冬氨酸的 數(shù)目是（）A .y+12 個(gè)B .z+12 個(gè)C .w+13個(gè)D. （w-13）/2 個(gè)解析：據(jù)題干提供的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（因?yàn)橐粋€(gè)氨基酸 在不考慮R基中含氧原子時(shí)，僅竣基中含有2個(gè)氧原子）。因此我們可以根據(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)=2X12 （組成每分子多肽的氨基酸數(shù)）+2Xn （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

8、“="得:n= （w-13） /2。點(diǎn)撥：根據(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。本題也可以根據(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 mr 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（）A. 75對(duì)堿基 B. 78對(duì)堿基 C. 90對(duì)堿基 D. 93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因的堿基數(shù)（至少）：mRNA勺堿基數(shù)（至少）：蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)目

9、= 6 （若為堿基又?jǐn)?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nxiio-（n-l） x18=2778,推出n=30,又因?yàn)轭}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 X 3=93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)注意看清是堿基數(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。一定要避免數(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

10、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. 1024B.898 C. 880D.8623.有一多肽，其分子式是 G5HQ9N10,將其徹底水解后，只得到下列四種氨基酸：谷氨酸（C2HQN）、丙氨酸（GH7QN）、谷氨酸（QHQN）和苯丙氨酸（C9H1QN）。下列有關(guān) 該多肽的敘述中，正確的是（）A.該多肽是九肽B.該多肽在脫水縮合過程中一定是4種轉(zhuǎn)運(yùn)RN砥與轉(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D. 4種氨基酸縮合成該多肽時(shí)，相對(duì)分子量減少了1624. 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)，假若決定該牛胰島素的基因(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) 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，