1、“蛋白质计算”专题讲练在高中生物学中，涉及蛋白质各种因素之间的数量关系比较复杂，是学生学习中的重点和难点，也是高考的考点与热点。因此，在复习时牢牢掌握氨基酸分子的结构通式以及脱水缩合反应的过程，恰当的运用相关公式是解决问题的关键。现将与蛋白质相关的计算公式及典型例题归析如下，以便复习参考。一、有关蛋白质计算的公式汇总规律 1：有关氨基数和羧基数的计算蛋白质中氨基数=肽链数+R 基上的氨基数=各氨基酸中氨基的总数-肽键数；蛋白质中羧基数=肽链数+R 基上的羧基数=各氨基酸中羧基的总数-肽键数；在不考虑 R 基上的氨基数时，氨基酸脱水缩合形成的一条多肽链中，至少含有的氨基数为 1，蛋白质分子由多条
2、肽链构成，则至少含有的氨基数等于肽链数；在不考虑 R 基上的羧基数时，氨基酸脱水缩合形成的一条多肽链中，至少含有的羧基数为 1，蛋白质分子由多条肽链构成，则至少含有的羧基数等于肽链数。规律 2：蛋白质中肽键数及相对分子质量的计算蛋白质中的肽键数=脱去的水分子数=水解消耗水分子数=氨基酸分子个数-肽链数；蛋白质的相对分子质量=氨基酸总质量（氨基酸分子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：二硫键（SS）的形成等，在肽链上出现二硫键时，与二硫键结合的部位要脱去两个 H，谨防疏漏。规律 3：有关蛋白质中各原子数的计算C 原子数=（肽链数+肽
3、键数）2+R 基上的 C 原子数；H 原子数=（氨基酸分子个数+肽链数）2+R 基上的 H 原子数=各氨基酸中 H 原子的总数-脱去的水分子数2；O 原子数=肽链数2+肽键数+R 基上的 O 原子数=各氨基酸中 O 原子的总数-脱去的水分子数；N 原子数=肽链数+肽键数+R 基上的 N 原子数=各氨基酸中 N 原子的总数。注意：一个氨基酸中的各原子的数目计算： C 原子数R 基团中的 C 原子数2；H 原子数R 基团中的 H 原子数4； O 原子数R 基团中的 O 原子数2；N原子数R 基团中的 N 原子数1。规律 4：有关多肽种类的计算：假设有 n（0n20）种、m 个氨基酸，任意排列构成多
4、肽（这里 mn）：若每种氨基酸数目无限（允许重复）的情况下，可形成肽类化合物的种类：有 nm种；若每种氨基酸只有一个（不允许重复）的情况下，可形成肽类化合物的种类：有n(n-1)(n-2)(n-m+2)(n-m+1)= 种。规律 5：蛋白质中氨基酸数目与核酸中碱基数的计算：DNA 基因的碱基数（至少）：mRNA 的碱基数（至少）：氨基酸的数目6：3：1；肽键数（得失水数）肽链数=氨基酸数=（DNA）基因碱基数/6= mRNA 碱基数/3。注意：解题时看清是“碱基数”还是“碱基对数”，二者关系为：碱基数=2碱基对数；对于真核生物而言,上式中的 DNA 片段相当于基因编码区中的外显子；关于终止密码
5、子所占的数量，若题目中没有明确要求则不做计算。特别提示：以上规律既适用于“链状肽”的相关计算，也适用于“环状肽”的相关计算，不过，若为环状肽，则可视为公式中的肽链数等于零，再进行相关计算。二、典型例题呈现例 1某肽链由 51 个氨基酸组成，如果用肽酶把其分解成 1 个二肽、2 个五肽、3 个六肽、3 个七肽，则这些短肽的氨基总数的最小值、肽键总数、分解成这些小分子肽所需水分子总数依次是（ ） 解析：据题意可知，短肽（包括二肽和多肽）的数目共有 9 个（1+2+3+3）。因为每条短肽至少有一个氨基（不包括 R 基上的氨基），故这些短肽氨基总数的最小值（即游离的氨基数量至少）为 9 个；由“肽键数
6、=氨基酸数-肽链数”，可得肽键总数是 42 个（51-9）；分解成这 9 个短肽，需要断裂 8 个肽键，由肽键数=失去的水分子数知，形成这些短肽需要的水分子数量（即消耗的水分子数）是 8 个。警示：此题的关键是“分解成这些小分子肽所需的水分子总数”中的“分解成”，往往误认为是“分解”从而导致出错。虽然是一字之差，结果却是大不相同。答案：C例 2有一条多肽链由 12 个氨基酸组成，分子式为 CxHyNzOwS（z12，w13），这条多肽链经过水解后的产物中有 5 种氨基酸：半胱氨酸（C 3H7NO2S）、丙氨酸（C 3H6NO2）、天门冬氨酸（C 4H7N04）、赖氨酸（C 6H14N202）、
7、苯丙氨酸（C 9H11NO2）。水解产物中天门冬氨酸的数目是（ ）Ay+12 个 Bz+12 个 Cw+13 个 D(w-13)/2 个解析：据题干提供的 5 种氨基酸，可知天门冬氨酸中含有 4 个氧原子，而其他氨基酸中仅有 2 个氧原子，这说明天门冬氨酸中多的 2 个氧原子是存在于 R 基中的（因为一个氨基酸在不考虑 R 基中含氧原子时，仅羧基中含有 2 个氧原子）。因此我们可以根据脱水缩合反应前后的氧原子数守恒进行计算。设组成该多肽的天门冬氨酸为 n 个，则有：反应前氨基酸中的氧原子数=212（组成每分子多肽的氨基酸数）+2n（天门冬氨酸数）；反应后生成物中的氧原子数=w（多肽中氧原子数）
8、+11（脱下水中的氧原子数）。所以，由“=”得:n=（w-13）/2。点拨：根据其他元素在反应前后数量不变可以求出肽链中的另外几种氨基酸的数目。本题也可以根据反应前后各种原子个数不变，设 5 种氨基酸个数依次为 m、n、o、p 个，然后列方程组计算。总之利用物质守恒的思想是解决此类问题的关键。答案：D例 3 某条多肽的相对分子质量为 2778，若氨基酸的平均相对分子质量为 110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是（ ）A75 对碱基 B78 对碱基 C90 对碱基 D93 对碱基解析：本题考查了有关蛋白质合成过程中与核酸相关问题的计算。DNA 基因的碱基数（至少）：mRNA 的碱
9、基数（至少）：蛋白质中氨基酸的数目6（若为碱基对数则为 3）：3：1，据题意，若求基因的长度首先应计算出氨基酸的个数（设为 n）,则有 n110-(n-1)18=2778，推出 n=30，又因为题干中给出“考虑终止密码子”，所以密码子数为 n+1=31个。综上，在仅考虑基因中的编码区编码该多肽的基因长度至少是 313=93 对碱基。答案：D备注：把握中心法则及计算中的对应关系，同时注意看清是碱基数，还是碱基对数的比值，是否考虑终止密码，所求解的内容示意为“最多”还是“至少”等等。一定要避免数量关系不清楚而出错。三、技能提升训练1 如图表示一个由 153 个氨基酸残基构成的蛋白质分子。下列叙述正
10、确的是（ ）A该分子中含有 152 个肽键B参与构成该分子的氨基酸中至少有 1 个酸性氨基酸和 1 个碱性氨基酸 C该分子中有 1 个氨基酸残基含硫 D该分子彻底水解将产生 153 种氨基酸2 全世界每年有成千上万人由于吃毒蘑菇而身亡，其中鹅膏草碱就是一种毒菇的毒素，它是一种环状八肽。若 20 种氨基酸的平均分子量为 128，则鹅膏草碱的分子量约为( )A 1024 B 898 C 880 D 8623 有一多肽，其分子式是 C55H70O19N10，将其彻底水解后，只得到下列四种氨基酸：谷氨酸（C 2H5O4N）、丙氨酸（C 3H7O2N）、谷氨酸（C 5H9O4N）和苯丙氨酸（C 9H11
11、O2N）。下列有关该多肽的叙述中，正确的是（ ）A该多肽是九肽 B该多肽在脱水缩合过程中一定是 4 种转运 RNA 参与转运相应的氨基酸C该多肽彻底水解可得到 3 个谷氨酸D4 种氨基酸缩合成该多肽时，相对分子量减少了 1624 1965 年我国科学家在世界上首次合成结晶牛胰岛素，它是由两条肽链共 51 氨基酸组成的具有生物活性的蛋白质，假若决定该牛胰岛素的基因（包括 3 个终止密码）中碱基 A 占 25%，那么按理论计算碱基 C 的数目是( )A 81 个 B 76 个 C 153 个 D 324 个 5胰岛素是一种蛋白质分子，它含有 2 条多肽链，A 链含有 21 个氨基酸，B 链含有30 个氨基酸，2 条多肽链间通过 2 个二硫键(二硫键是由 2 个-SH 连接而成的)连接，在 A链上也形成 1 个二硫键，如右图所示为结晶牛胰岛素的平面结构示意图，据此回答: (1)这 51 个氨基酸形成胰岛素后，分子质量比原来减少了 。(2)胰岛素分子中含有肽键 个，肽键可表示为 。(3)从理论上分析，胰岛素分子至少有 个-NH 2，至少有 个-COOH。参考答案：1B 2C 3D 4A 5 (1) 888；(2) 49 -CO-NH-；(3) 2 2
