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《《论文_浅谈分子量分解问题(定稿)》》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、分子量分解问题的讨论摘要生命蛋白质是山若干种氨基酸经不同的方式纽合而成的。本题中分实验室拥有计算机和不用有计算机两种情况将分子量X的牛命蛋白质分解为n个已知分子量aLi］（i=l,.……,n）氨基酸（这里n为18）的和的形式。针对没有计算机的情况，构造4个虚拟元素A,B,C,D,建立虚拟元素模型，将18种氨棊酸看成虚拟元索组成的虚拟分子，并将其数据制成表格。计算吋先将给定蛋口质分解为虚拟分子的组合，再利用加权优先的査表法将虚拟分子还原为常规氨基酸分子，大大简化了直接计算的工作量。正文中我们取x=397为例，通过计算共得到3
2、1组解（见表二）。针对实验室有计算机的情况，我们建立一个n元一次线性方程组的基本模型，通过对模型中各循环上限的控制，改进了直接穷举的低效率，以计算x=397为例，仅耗时0.042秒，运行效率极高。根据实际蛋口质含氮量，我们将其增加为约束条件来缩小解的数量，使模型更加接近实际。最终将x=1000时的解的数量从28268种减少到10954种。为了模型使用更加方便我们设计了含额外约束条件和不含额外约束条件两个应川程序（见打包文件）关键词：生命蛋白质分解虚拟元素模型n元一次线性方程组含氮量一、问题重述生命蛋口质是市若干种氨基酸经不
3、同的方式组合而成。在实验中，为了分析某个牛命蛋白质的分子组成，通常用质谱实验测定其分子量x（正整数），然后将分子量x分解为n个己知分子量a［i］（i=l,….…,n）氨基酸的和的形式。某实验室所研究的问题中：n=18,x^lOOOa［i］（i=l,.……,18）分别为57,71,87,97,99,101,103,113,114,115,128,129,131,137,147,156,163,186要求针对该实验室拥有或不拥有计算机的情况作出解答。二、问题分析这个题目是有关生命蛋白质分解的，首先我们通过上网了解蛋白质以及氨基
4、酸的一些相关知识。通过题目可知：分子量为x的蛋白质被分解为18种己知分子量的氨基酸中的儿种而非水解为18个氨基酸。针对没有计算机的情况，我们打算制作一张表格，使实验人员通过查表即可计算出蛋白质的分解情况；而在拥有计算机的情况下，我们可以运用计算机编程将计算部分交给计算机来实现。值得注意的是,通过查阅资料发现本题中给出的氨基酸的分子量已经是在原有氨基酸分子量减去了18,也就是一个水分子的分子量，而氨基酸脱水缩合时也会失去一个水分子,所以不考虑水解时候的水分子。我们假设本题蛋白质不存在成环、成多条肽链的情况，所以为了两边分子量
5、相等，x还应该减去18。然后针对实验室有计算机的情况，我们准备建立一个n元一次线性不定方程的模型，利用穷举法的思想编程列举出所有的解，考虑到直接利用穷举法的局限性，导致运算效率不高，其至无法得出结果。需要我们对直接穷举的算法进行改进，使得运行效率提高。乂因为实际蛋白质的组成情况有较多限制条件如含氮量，我们还需衣增加约束条件的情况进一步讨论，使模型更加符合实际情况。三.模型假设1.蛋白质里的肽键不存在成环以及多条链的情况，即木题中的蛋白质仅由一条肽链组成。2.蛋白质里除了肽键，没有别的键位会与水发生水解反应。3.蛋白质的组成
6、时，不考虑氨基酸的排列顺序，即只考虑氨基酸的数量和种类。4.本题忽略生物学上某些必然氨基酸的影响，即各氨基酸出现的概率相同。5.符号系统a[i]：第i种氨基酸的分子量b[i]：第i种氨基酸的含氮原子个数（查阅资料得）n.:蛋白质分解成第i种氨基酸的个数Q：蛋口质的含氮量n[j]：蛋口质分解成第j种虚拟元素的个数，j二A,B,C,D五、模型建立我们根据题意可建立满足耍求的18元一次线性不定方程基木模型:18工=xi=l根据之询的分析，我们对实验室有或者没有计算机两种情况进行分析:一、首先针对实验室没有计算机的情况：在讨论大分
7、子量分子分解情况时，我们可以先从反方向考虑，即讨论由小分子组成大分子的情况。虚拟元素模型：根据化学知识我们知道，无论是人分子还是小分子，都是由最基木的元素（如碳、氢、氧、氮等）构成，而问题中给出了18种不同分子量的氨基酸，我们容易得到这样一个事实：把一个给定分子量分子分解成18种氨基酸的组合的复杂程度远远超过把它分解为四五种元素组合，也就是说我们把问题简化为讨论给定分子杲分子的町能分子式，然后再山分子式推测并与18种氨基酸的分子式比较得出可能的分解情况。乂考虑到利用化学元素模型时，各元素的分子量比较小，导致推出的分子式中各
8、元素的系数过人，不便于进一-步讨论。我们引入虚拟元素的概念，每个虚拟元索都被赋予一个虚拟分子量，然后我们可以将化学元素模型转为虚拟元素模型，解决问题的思路不变。经过分析讨论oooo由于氨基酸的分子结构式具有通式HIR—C—COOHInh2在R基中往往相差一个烷姪基，或者是疑基，于是考虑以14、16为基底
