专题一高中生物蛋白质的相关计算

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1、专题一蛋白质的相关计算技法点拨专题集训与蛋白质相关的计算题，题型较多，难度较大。但总体上可分为三种类型，且每类题型都有相应解题策略。如下表：题目类型解题策略有关蛋白质的相对分子质量、氨基酸数、氨基数、羧基数、肽链数、肽键数、脱水数的计算列方程求解蛋白质(或多肽)中原子数计算用原子守恒解答多肽种类计算用数学中“排列组合”解答一、蛋白质中氨基酸、氨基、羧基、肽链、肽键、脱水数及蛋白质的相对分子质量的计算[知识必备]可将肽链看作“C”与“—CO—NH—”交替连接构成的基本骨架，在“C”上连接着R基和H，在肽链的两端分别游离着“—NH2”和“—COOH”，如下图所示：[规律方法]

2、结合上面的示意图，可以得出如下规律：(1)缩合时脱去的水分子数＝肽键数＝氨基酸数－肽链数。(2)蛋白质中氨(羧)基数＝肽链数＋R基上的氨(羧)基数＝各氨基酸中氨(羧)基的总数－肽键数。注意：如果不考虑R基上的氨(羧)基数，一条多肽链中，至少含有一个氨(羧)基；若蛋白质分子由多条肽链构成，则至少含有的氨(羧)基数等于肽链数。(3)蛋白质的相对分子质量＝氨基酸总相对分子质量(氨基酸个数×氨基酸平均相对分子质量)－失水量(18×脱去的水分子数)。注意：有时还要考虑其他化学变化过程，如肽链上出现二硫键(—S—S—)时，要再减去2(即两个H)。(4)若为环状多肽，则可将公式中的肽链

3、数视为零，再进行相关计算。[例1](2012·衡水质检)已知氨基酸的平均相对分子质量为128，测得某蛋白质的相对分子质量为5646，则组成该蛋白质的氨基酸数、肽链数以及至少游离的氨基数分别为()A．51、1、51B．51、2、2C．51、2、51D．44、2、2[解析]解题时可采用“列方程求解”的方法。设氨基酸数为n，肽链数为x，则n×128＝5646＋(n－x)×18，化简得110n＋18x＝5646。当x＝1时，n≈51.16；当x＝2时，n＝51。因此只有B、C项的数值符合氨基酸数和肽链数。又知两条肽链上至少游离着2个氨基，故B项正确。[答案]B二、多肽中各原子数的

4、计算[知识必备]氨基酸的结构通式是解答此类题目的突破口。在一个氨基酸中，若不考虑R基，至少含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。而脱水缩合形成多肽时，要失去部分水分子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。[规律方法](1)碳原子数＝氨基酸的分子数×2＋R基上的碳原子数；(2)氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去的水分子数×2；(3)氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去的水分子数；(4)氮原子数＝肽链数＋肽键数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数；(5)由于R基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数的计算为突破口，计算氨基酸的分

5、子式或氨基酸个数最为简便。[解析]依据题干中提供的信息，可以发现每种氨基酸只有一个氨基，故根据该肽链分子式中的N原子的个数可知，一共由6个氨基酸组成，脱水缩合时，将产生5个水分子；一种氨基酸至少对应一种tRNA,3种氨基酸至少对应3种tRNA；根据元素守恒的规律及脱水缩合的特点，可以O原子个数为依据求出谷氨酸数：设谷氨酸共有a个，根据O元素守恒，13＝a×2＋6×2－5，a＝3；肽链的主链上一端是一个游离的氨基，另一端是一个游离的羧基，另外3个谷氨酸的R基上还带有3个游离的羧基，因此该肽链上一共有4个游离的羧基。[答案]AD三、多肽种类的计算[知识必备]多肽的不同取决于氨

6、基酸的数目、种类和排列顺序。对于氨基酸数目相同的多肽来说，则取决于氨基酸的种类和排列顺序。可以借助下面的示意图(▭代表要安放的氨基酸的位置)，结合数学中“排列组合”的相关知识，推导出相关的计算规律。(以20种氨基酸形成的四肽化合物为例)[规律方法](1)若每种氨基酸数目无限，可形成肽类化合物的种类有204种(即1号位置安放氨基酸的情况有20种，2、3、4号也是如此，即20×20×20×20＝204种)。(2)若每种氨基酸只有一个，可形成肽类化合物的种类有(20×19×18×17)种[即1号位置安放氨基酸的情况有20种，2号位置安放的氨基酸只能在剩余的19种中选择……即(2

7、0×19×18×17)种]。[例3]现有足量的甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸3种氨基酸，它们能形成的三肽种类以及包含3种氨基酸的三肽种类分别最多有()A．9种，9种B．6种，3种C．18种，6种D．27种，6种[解析]由上述“规律(1)”很容易计算出足量的3种氨基酸构成的三肽有33＝27种。对于包含3种氨基酸的三肽种类的理解，可借用示意图“□—□—□”来分析，即第一个位置的氨基酸有3种情况，第二个位置只能从另2种氨基酸中任选1种，第三个位置只能安放剩余的1种，虽然这3种氨基酸足量，但是仍需按“规律(2)”计算，即3×2×1＝6种。[答