高中生物必修一蛋白質(zhì)的計(jì)算題歸析

高中生物必修一蛋白質(zhì)的計(jì)算題歸析（靈璧中學(xué)）有關(guān)蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算例1組成生物體某蛋白質(zhì)的20種氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為128,—條含有100個(gè)肽鍵的多肽鏈的分子量為多少？解析：在解答這類(lèi)問(wèn)題時(shí)，必須明確的基本關(guān)系式是：蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量=氨基酸數(shù)X氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量?脫水?dāng)?shù)X18C水的相對(duì)分子質(zhì)量）本題中含有100個(gè)肽鍵的多肽鏈中氨基酸數(shù)為：100+1=101，肽鍵數(shù)為100,脫水?dāng)?shù)也為100,則依上述關(guān)系式，蛋白質(zhì)分子量=101X128?100X18=11128。變式1:組成生物體某蛋白質(zhì)的20種氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為128，則由100個(gè)氨基酸構(gòu)成的含2條多肽鏈的蛋白質(zhì)，其分子量為（）A.12800B.11018C.11036D.8800解析：對(duì)照關(guān)系式，要求蛋白質(zhì)分子量，還應(yīng)知道脫水?dāng)?shù)。由于題中蛋白質(zhì)包含2條多肽鏈，所以，脫水?dāng)?shù)=100?2=98，所以，蛋白質(zhì)的分子量=128X100?18X98=11036，答案為C。變式2：全世界每年有成千上萬(wàn)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(diǎn)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(guān)蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)、肽鏈數(shù)、肽鍵數(shù)、脫水?dāng)?shù)的計(jì)算在解答這類(lèi)問(wèn)題時(shí)，必須明確的基本知識(shí)是蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)、肽鏈數(shù)、肽鍵數(shù)、脫水?dāng)?shù)的數(shù)量關(guān)系?；娟P(guān)系式有：n個(gè)氨基酸脫水縮合形成一條多肽鏈，則肽鍵數(shù)=（n?1）個(gè)；n個(gè)氨基酸脫水縮合形成m條多肽鏈，則肽鍵數(shù)=（n?m）個(gè)；無(wú)論蛋白質(zhì)中有多少條肽鏈，始終有：脫水?dāng)?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(zhì)分子時(shí)，相對(duì)分子量減少了900,由此可知，此蛋白質(zhì)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(zhì)時(shí)相對(duì)分子質(zhì)量減少的原因是在此過(guò)程中脫去了水，據(jù)此可知，肽鍵數(shù)=脫水?dāng)?shù)=900三18=50，依上述關(guān)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(zhì)的分子量為11935，在合成這個(gè)蛋白質(zhì)分子的過(guò)程中脫水量為1908，假設(shè)氨基酸的平均分子量為127，則組成該蛋白質(zhì)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?dāng)?shù)=1908三18=106,形成某蛋白質(zhì)的氨基酸的分子質(zhì)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?dāng)?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(gè)含2個(gè)氨基，另一個(gè)含3個(gè)氨基，則該多肽化合物水解時(shí)最多消耗多少個(gè)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(shí)生成水分子數(shù)；其次，要知道，要使形成多肽時(shí)生成的水分子數(shù)最多，只有當(dāng)氨基酸數(shù)最多和肽鏈數(shù)最少兩個(gè)條件同時(shí)滿(mǎn)足時(shí)才會(huì)發(fā)生。已知的2個(gè)氨基酸共有5個(gè)N原子，所以剩余的12個(gè)N原子最多可組成12個(gè)氨基酸（由于每個(gè)氨基酸分子至少含有一個(gè)一NH2）,即該多肽化合物最多可由14個(gè)氨基酸形成；肽鏈數(shù)最少即為1條，所以該化合物水解時(shí)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(cè)得某蛋白質(zhì)的分子量為5646，試判斷該蛋白質(zhì)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(zhì)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(guān)系，如設(shè)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(gè)方程包含2個(gè)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(guān)蛋白質(zhì)中至少含有氨基數(shù)和羧基數(shù)的計(jì)算例3某蛋白質(zhì)分子含有4條肽鏈，共有96個(gè)肽鍵，則此蛋白質(zhì)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(gè)氨基酸組成的肽鏈為例：在未反應(yīng)前，n個(gè)氨基酸至少含有的一COOH和一NH2的數(shù)目都為n（因每個(gè)氨基酸至少含有1個(gè)一COOH和1個(gè)一NH2），由于肽鏈中包括（n?1）個(gè)肽鍵，而形成1個(gè)肽鍵分別消耗1個(gè)一COOH和1個(gè)一NH2，所以共需消耗（n?1）個(gè)一COOH和（n?1）個(gè)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(tuán)中一COOH和一NH2的數(shù)目無(wú)關(guān)。本題中蛋白質(zhì)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(gè)蛋白質(zhì)分子由四條肽鏈組成，364個(gè)氨基酸形成，則這個(gè)蛋白質(zhì)分子含有的一COOH和一NH2數(shù)目分別為（）A.366、366B.362、362C.4、4D.無(wú)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(tuán)中一COOH和一NH2的具體數(shù)目，本題無(wú)從知曉，所以無(wú)法判斷，答案為D。4.有關(guān)蛋白質(zhì)中氨基酸的種類(lèi)和數(shù)量的計(jì)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(yáng)？—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(jìn)行水解后，需個(gè)水分子，得到個(gè)甘氨酸分子，個(gè)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(jié)構(gòu)式可以看出，每種氨基酸都僅含有一個(gè)N原子，而此多肽中共含有10個(gè)N原子，所以該多肽是由10個(gè)氨基酸縮合形成的，因而為10肽。（2）10肽水解顯然需要9個(gè)水分子。根據(jù)4種氨基酸的分子結(jié)構(gòu)，可分別寫(xiě)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(shí)失去9個(gè)水分子，所以10個(gè)氨基酸中共有：C原子55個(gè)，H原子88個(gè)（70+2X9）,O原子28個(gè)（19+19X1）,N原子10個(gè)。設(shè)此多肽中這四種氨基酸的數(shù)目分別為a、b、c、d個(gè)，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(gè)甘氨酸分子，2個(gè)丙氨酸分子。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)二氨基酸數(shù)-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)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(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CxHyNz0wS（z>12,w>13）,這條多肽鏈經(jīng)過(guò)水解后的產(chǎn)物中有5種氨基酸：半胱氨酸（C3H7N02S）、丙氨酸（C3H6N02）、天門(mén)冬氨酸（C4H7N04）、賴(lài)氨酸（C6H14N202）、苯丙氨酸（C9H11N02）。水解產(chǎn)物中天門(mén)冬氨酸的數(shù)目是（）A.y+12個(gè)B.z+12個(gè)C.w+13個(gè)D.（wT3）/2個(gè)解析：據(jù)題干提供的5種氨基酸，可知天門(mén)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(shuō)明天門(mén)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)，僅羧基中含有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(mén)冬氨酸為n個(gè)，則有：①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(mén)冬氨酸數(shù)）；②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“①二②”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m、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(lèi)問(wèn)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(zhǎng)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(guò)程中與核酸相關(guān)問(wèn)題的計(jì)算。DNA基因的堿基數(shù)（至少）：mRNA的堿基數(shù)（至少）：蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)目=6（若為堿基對(duì)數(shù)則為3）:3：1，據(jù)題意，若求基因的長(zhǎng)度首先應(yīng)計(jì)算出氨基酸的個(gè)數(shù)（設(shè)為n）,則有nX110—（n-1）X18=2778,推出n二30，又因?yàn)轭}干中給出“考慮終止密碼子”，所以密碼子數(shù)為n+仁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(zhǎng)度至少是31X3=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.該分子中含有152個(gè)肽鍵參與構(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)堿性氨基酸該分子中有1個(gè)氨基酸殘基含硫十該分子徹底水解將產(chǎn)生153種氨基酸全世界每年有成千上萬(wàn)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(guān)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(guò)程中一定是4種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA參與轉(zhuǎn)運(yùn)相應(yīng)的氨基酸該多肽徹底水解可得到3個(gè)谷氨酸4種氨基酸縮合成該多肽時(shí)，相對(duì)分子量減少了1621965年我國(guó)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