高中生物必修一蛋白質的計算題歸析

高中生物必修一蛋白質的計算題歸析（靈璧中學）有關蛋白質相對分子質量的計算例1組成生物體某蛋白質的20種氨基酸的平均相對分子質量為128,—條含有100個肽鍵的多肽鏈的分子量為多少？解析：在解答這類問題時，必須明確的基本關系式是：蛋白質的相對分子質量=氨基酸數(shù)X氨基酸的平均相對分子質量?脫水數(shù)X18C水的相對分子質量）本題中含有100個肽鍵的多肽鏈中氨基酸數(shù)為：100+1=101，肽鍵數(shù)為100,脫水數(shù)也為100,則依上述關系式，蛋白質分子量=101X128?100X18=11128。變式1:組成生物體某蛋白質的20種氨基酸的平均相對分子質量為128，則由100個氨基酸構成的含2條多肽鏈的蛋白質，其分子量為（）A.12800B.11018C.11036D.8800解析：對照關系式，要求蛋白質分子量，還應知道脫水數(shù)。由于題中蛋白質包含2條多肽鏈，所以，脫水數(shù)=100?2=98，所以，蛋白質的分子量=128X100?18X98=11036，答案為C。變式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.898C.880D.862解析：所謂環(huán)肽即指由首尾相接的氨基酸組成的環(huán)狀的多肽，其特點是肽鍵數(shù)與氨基酸數(shù)相同。所以，鵝膏草堿的分子量=8X128?8X18=880，答案為C。2?有關蛋白質中氨基酸數(shù)、肽鏈數(shù)、肽鍵數(shù)、脫水數(shù)的計算在解答這類問題時，必須明確的基本知識是蛋白質中氨基酸數(shù)、肽鏈數(shù)、肽鍵數(shù)、脫水數(shù)的數(shù)量關系。基本關系式有：n個氨基酸脫水縮合形成一條多肽鏈，則肽鍵數(shù)=（n?1）個；n個氨基酸脫水縮合形成m條多肽鏈，則肽鍵數(shù)=（n?m）個；無論蛋白質中有多少條肽鏈，始終有：脫水數(shù)=肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)?肽鏈數(shù)例2氨基酸分子縮合形成含2條肽鏈的蛋白質分子時，相對分子量減少了900,由此可知，此蛋白質分子中含有的氨基酸數(shù)和肽鍵數(shù)分別是（）C.52、50D.50、49解析：氨基酸分子形成蛋白質時相對分子質量減少的原因是在此過程中脫去了水，據(jù)此可知，肽鍵數(shù)=脫水數(shù)=900三18=50，依上述關系式，氨基酸數(shù)=肽鍵數(shù)+肽鏈數(shù)=50+2=52，答案為C。變式1:若某蛋白質的分子量為11935，在合成這個蛋白質分子的過程中脫水量為1908，假設氨基酸的平均分子量為127，則組成該蛋白質分子的肽鏈有（）A.1條B.2條C.3條D.4條解析：據(jù)脫水量，可求出脫水數(shù)=1908三18=106,形成某蛋白質的氨基酸的分子質量之和=11935+1908=13843，則氨基酸總數(shù)=13843三127=109，所以肽鏈數(shù)=氨基酸數(shù)?脫水數(shù)=109?106=3，答案為C。變式2：現(xiàn)有一分子式為C63H103O45N17S2的多肽化合物，已知形成該化合物的氨基酸中有一個含2個氨基，另一個含3個氨基，則該多肽化合物水解時最多消耗多少個水分子？解析：本題首先要搞清楚，多肽水解消耗水分子數(shù)=多肽形成時生成水分子數(shù)；其次，要知道，要使形成多肽時生成的水分子數(shù)最多，只有當氨基酸數(shù)最多和肽鏈數(shù)最少兩個條件同時滿足時才會發(fā)生。已知的2個氨基酸共有5個N原子，所以剩余的12個N原子最多可組成12個氨基酸（由于每個氨基酸分子至少含有一個一NH2）,即該多肽化合物最多可由14個氨基酸形成；肽鏈數(shù)最少即為1條，所以該化合物水解時最多消耗水分子數(shù)=14?1=13。變式3：已知氨基酸的平均分子量為128，測得某蛋白質的分子量為5646，試判斷該蛋白質的氨基酸數(shù)和肽鏈數(shù)依次是（）A.51和1B.51和2C.44和1D.44和2解析：蛋白質的分子量確定后，氨基酸的數(shù)量與肽鏈的數(shù)量存在著必然的函數(shù)關系，如設氨基酸的數(shù)量與肽鏈的條數(shù)分別為x和y,則有128x?18（x?y）=5646盡管1個方程包含2個未知數(shù)，但x和y必須都為符合題意的整數(shù)解，這樣可解得：x=51，y=2,答案為B。3.有關蛋白質中至少含有氨基數(shù)和羧基數(shù)的計算例3某蛋白質分子含有4條肽鏈，共有96個肽鍵，則此蛋白質分子中至少含有一COOH和一NH2的數(shù)目分別為（）A.4、100B.4、4C.100、100D.96、96解析：以一條由n個氨基酸組成的肽鏈為例：在未反應前，n個氨基酸至少含有的一COOH和一NH2的數(shù)目都為n（因每個氨基酸至少含有1個一COOH和1個一NH2），由于肽鏈中包括（n?1）個肽鍵，而形成1個肽鍵分別消耗1個一COOH和1個一NH2，所以共需消耗（n?1）個一COOH和（n?1）個一NH2，所以至少含有的一COOH和一NH2的數(shù)目都為1，與氨基酸R基團中一COOH和一NH2的數(shù)目無關。本題中蛋白質包含4條肽鏈，所以至少含有一COOH和一NH2的數(shù)目都為4,答案為B。變式：一個蛋白質分子由四條肽鏈組成，364個氨基酸形成，則這個蛋白質分子含有的一COOH和一NH2數(shù)目分別為（）A.366、366B.362、362C.4、4D.無法判斷解析：本題與上題的不同之外在于要求出一COOH和一NH2的確切數(shù)目，所以必須知道氨基酸R基團中一COOH和一NH2的具體數(shù)目，本題無從知曉，所以無法判斷，答案為D。4.有關蛋白質中氨基酸的種類和數(shù)量的計算例4今有一化合物，其分子式為C55H7OO19N1O，已知將它完全水解后只得到下列四種氨基酸：MHiTHiYOOH甘氨酸丙氨爵晁—CH2—CH—GtJOH陽？—CH—COOH晶？CH2—CH2—COOH蕙丙氨翳巻靈⑴該多肽是多少肽？⑵該多肽進行水解后，需個水分子，得到個甘氨酸分子，個丙氨酸分子。解析：⑴從該多肽水解后得到的4種氨基酸的結構式可以看出，每種氨基酸都僅含有一個N原子，而此多肽中共含有10個N原子，所以該多肽是由10個氨基酸縮合形成的，因而為10肽。（2）10肽水解顯然需要9個水分子。根據(jù)4種氨基酸的分子結構，可分別寫出它們的分子式：甘氨酸為C2H5O2N，丙氨酸為C3H7O2N，苯丙氨酸為C9H11O2N，谷氨酸為C5H9O4N，由于該多肽形成時失去9個水分子，所以10個氨基酸中共有：C原子55個，H原子88個（70+2X9）,O原子28個（19+19X1）,N原子10個。設此多肽中這四種氨基酸的數(shù)目分別為a、b、c、d個，則有2a+3b+9c+5d=55,5a+7b+11C+9d=88,2a+2b+2c+4d=28,a+b+c+d=10。解得，a=1,b=2,即該多肽水解后得到1個甘氨酸分子，2個丙氨酸分子。例1?某肽鏈由51個氨基酸組成，如果用肽酶把其分解成1個二肽、2個五肽、3個六肽、3個七肽，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（1+2+3+3）。因為每條短肽至少有一個氨基（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；由“肽鍵數(shù)二氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)”，可得肽鍵總數(shù)是42個（51-9）;分解成這9個短肽，需要斷裂8個肽鍵，由肽鍵數(shù)二失去的水分子數(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。警示：此題的關鍵是“分解成這些小分子肽所需的水分子總數(shù)”中的“分解成”，往往誤認為是“分解”從而導致出錯。雖然是一字之差，結果卻是大不相同。答案：C例2?有一條多肽鏈由12個氨基酸組成，分子式為CxHyNz0wS（z>12,w>13）,這條多肽鏈經(jīng)過水解后的產物中有5種氨基酸：半胱氨酸（C3H7N02S）、丙氨酸（C3H6N02）、天門冬氨酸（C4H7N04）、賴氨酸（C6H14N202）、苯丙氨酸（C9H11N02）。水解產物中天門冬氨酸的數(shù)目是（）A.y+12個B.z+12個C.w+13個D.（wT3）/2個解析：據(jù)題干提供的5種氨基酸，可知天門冬氨酸中含有4個氧原子，而其他氨基酸中僅有2個氧原子，這說明天門冬氨酸中多的2個氧原子是存在于R基中的（因為一個氨基酸在不考慮R基中含氧原子時，僅羧基中含有2個氧原子）。因此我們可以根據(jù)脫水縮合反應前后的氧原子數(shù)守恒進行計算。設組成該多肽的天門冬氨酸為n個，則有：①反應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)）；②反應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“①二②”得：n=（w—13）/2。點撥：根據(jù)其他元素在反應前后數(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)反應前后各種原子個數(shù)不變，設5種氨基酸個數(shù)依次為m、n、o、p個，然后列方程組計算?？傊梦镔|守恒的思想是解決此類問題的關鍵。答案：D例3.某條多肽的相對分子質量為2778，若氨基酸的平均相對分子質量為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對堿基B.78對堿基C.90對堿基D.93對堿基解析：本題考查了有關蛋白質合成過程中與核酸相關問題的計算。DNA基因的堿基數(shù)（至少）：mRNA的堿基數(shù)（至少）：蛋白質中氨基酸的數(shù)目=6（若為堿基對數(shù)則為3）:3：1，據(jù)題意，若求基因的長度首先應計算出氨基酸的個數(shù)（設為n）,則有nX110—（n-1）X18=2778,推出n二30，又因為題干中給出“考慮終止密碼子”，所以密碼子數(shù)為n+仁31個。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31X3=93對堿基。答案：D備注：把握中心法則及計算中的對應關系，同時注意看清是堿基數(shù)，還是堿基對數(shù)的比值，是否考慮終止密碼，所求解的內容示意為“最多”還是“至少”等等。一定要避免數(shù)量關系不清楚而出錯。三、技能提升訓練1.如圖表示一個由153個氨基酸殘基構成的蛋白質分子。下列敘述正確的是（）A.該分子中含有152個肽鍵參與構成該分子的氨基酸中至少有1個酸性氨基酸和1個堿性氨基酸該分子中有1個氨基酸殘基含硫十該分子徹底水解將產生153種氨基酸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.898C.880D.862有一多肽，其分子式是C55H70019N10，將其徹底水解后，只得到下列四種氨基酸：谷氨酸(C2H504N)、丙氨酸(C3H7O2N)、谷氨酸(C5H9O4N)和苯丙氨酸(C9H11O2N)。下列有關該多肽的敘述中，正確的是()該多肽是九肽該多肽在脫水縮合過程中一定是4種轉運RNA參與轉運相應的氨基酸該多肽徹底水解可得到3個谷氨酸4種氨基酸縮合成該多肽時，相對分子量減少了1621965年我國科學家在世界上首次合成結晶牛胰島素，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，假若決定該牛胰島素的基因(包括3個終止密碼)中堿基A占25%，那么按理論計算堿基C的數(shù)目是()A.81個B.76個C.153個D.324個5?胰島素是