專題有關(guān)蛋白質(zhì)的計算

專題培優(yōu)課解答蛋白質(zhì)計算題的三把“金鑰匙”ZHUANTIZHISHIZHENGHE與蛋白質(zhì)相關(guān)的計算題，題型較多，難度較大。但總體上可分為三種類型，且每類題型都有相應(yīng)解題策略。如下表:題目類型解題策略蛋白質(zhì)(或多肽)中原子數(shù)計算用原子守恒解答多肽種類計算用數(shù)學(xué)中“排列組合，，解答基因表達(dá)中氨基酸與DNA、RNA中堿基數(shù)的關(guān)系用比例關(guān)系解答一、多肽中各原子數(shù)的計算氨基酸的結(jié)構(gòu)通式是解答此類題目的突破口。在一個氨基酸中，若不考慮R基，至少含有2個碳原子、2個氧原子、4個氫原子和1個氮原子。在脫水縮合形成多肽時，要失去部分H、O原子，但是碳原子、氮原子的數(shù)目不會減少。其相關(guān)數(shù)量關(guān)系如下：碳原子數(shù)=氨基酸的分子數(shù)X2+R基上的碳原子數(shù)。氫原子數(shù)=各氨基酸中氫原子的總數(shù)一脫去的水分子數(shù)X2。氧原子數(shù)=各氨基酸中氧原子的總數(shù)一脫去的水分子數(shù)。氮原子數(shù)=肽鏈數(shù)+肽鍵數(shù)+R基上的氮原子數(shù)=各氨基酸中氮原子的總數(shù)。由于R基上的碳原子數(shù)不好確定，且氫原子數(shù)較多，因此以氮原子數(shù)或氧原子數(shù)的計算為突破口，計算氨基酸的分子式或氨基酸個數(shù)最為簡便。含2個氨基的氨基酸數(shù)=N原子數(shù)一肽鍵數(shù)一1。(7、牛9人好苴研。苴祚粉斗O原子數(shù)一肽鍵數(shù)一2含2個羧基的氨基酸數(shù)為： 2 。乙［例1］某多肽鏈為199肽，其分子式為CxHyNaObS2(a>199、b>200)，并且由下列5種氨基酸組成。那么該多肽徹底水解后將會分別得到賴氨酸、天冬氨酸的個數(shù)為()('()()11ch311N—CH—CH..SHH.N—CH—COOH半胱氨酸內(nèi)氨酸CHlC()()H(CH,)4—NH.H::N—CH—C()()HH.N—CH—C()()H天冬氨酸賴氨酸CH.,—C,:H5H.N—CH—COOH苯內(nèi)氨酸a—199、(b—200)/2 B.a—200、b—200C.a—199、(b-199)/2 D.a—200、(b—200)/2［解析］從題意知該多肽為199肽，則它是由199個氨基酸組成的；又知該多肽分子式為CxHyNaObS2，其中N有a個，則可知組成該多肽的199個氨基酸共有a個氨基；又知組成該多肽的5種氨基酸中只有賴氨酸含有2個氨基，所以賴氨酸個數(shù)為a—199。由于組成該多肽的5種氨基酸中只有天冬氨酸含有2個羧基，設(shè)該多肽共含有天冬氨酸為d個，反應(yīng)前199個氨基酸中氧原子共有4d+(199—d)X2,形成199肽時脫去198個水分子，每個水分子含一個氧原子，所以該多肽分子中尚存在氧原子數(shù)為b=4d+(199—d)X2—198=2d+200，d=(b—200)/2。［答案］A二、 多肽種類的計算多肽的不同取決于氨基酸的數(shù)目、種類和排列順序。對于氨基酸數(shù)目相同的多肽來說，則取決于氨基酸的種類和排列順序?？梢越柚旅娴氖疽鈭D(口代表要安放的氨基酸的位置)，結(jié)合數(shù)學(xué)中“排列組合”的相關(guān)知識，推導(dǎo)出相關(guān)的計算規(guī)律。(以20種氨基酸形成的四肽化合物為例)口一□一□一□ 1 2 3 4 …(1)若每種氨基酸數(shù)目無限，可形成肽類化合物的種類有204種(即1號位置安放氨基酸的情況有20種，2、3、4號也是如此，即20X20X20X20=204種)。(2)若每種氨基酸只有一個，可形成肽類化合物的種類有(20X19X18X17)種［即1號位置安放氨基酸的情況有20種，2號位置安放的氨基酸只能在剩余的19種中選擇……即(20X19X18X17)種］。［例2］現(xiàn)有足量的甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸3種氨基酸，它們能形成的三肽種類以及包含3種氨基酸的三肽種類分別最多有()A.9種，9種 B.6種，3種C.18種，6種 D.27種，6種［解析］ 由上述“規(guī)律⑴”很容易計算出足量的3種氨基酸構(gòu)成的三肽有33=27種。對于包含3種氨基酸的三肽種類的理解，可借用示意圖“口一□一□”來分析，即第一個位置的氨基酸有3種情況，第二個位置只能從另2種氨基酸中任選1種，第三個位置只能安放剩余的1種，雖然這3種氨基酸足量，但是仍需按“規(guī)律(2)”計算，即3X2X1=6種。［答案］D三、 氨基酸數(shù)與相應(yīng)DNA、RNA片段中堿基數(shù)的計算基因表達(dá)中，DNA控制mRNA的合成，mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。DNA中堿基排列順序轉(zhuǎn)錄為mRNA中堿基排列順序，進(jìn)而翻譯為蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序。其數(shù)量關(guān)系圖解如下:DNA（基因）轉(zhuǎn)丞mRNA—翻主蛋白質(zhì)堿基數(shù)：堿基數(shù)：氨基酸數(shù)6 : 3 : 1由于mRNA中有終止密碼子等原因，上述關(guān)系應(yīng)理解為每合成1個氨基酸至少需要mRNA上的3個堿基和DNA（基因）上的6個堿基。［例3］氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為120，如有一個兩條鏈的多肽，相對分子質(zhì)量是12276,合成這個多肽的氨基酸的數(shù)目和指導(dǎo)它合成的DNA分子脫氧核苷酸數(shù)目至少依次是（）A.144,864 B.144,432C.120,720 D.120,360［解析］多肽的相對分子質(zhì)量=氨基酸的數(shù)目乂氨基酸平均相對分子質(zhì)量一（氨基酸的數(shù)目一肽鏈條數(shù)）X18,把相應(yīng)數(shù)字代入上式可得：氨基酸的數(shù)目=120，再根據(jù)基因控制蛋白質(zhì)合成過程中：DNA分子中脫氧核苷酸數(shù)：相應(yīng)mRNA分子核糖核苷酸數(shù)：指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)上氨基酸數(shù)=6：3：1，可知DNA分子中脫氧核苷酸數(shù)目=6X120=720。［答案］C已知天冬酰胺的R基為一CHON，現(xiàn)有分子式為CHONS的多肽，其中含有2個24 6310318172天冬酰胺。在上述多肽中最多有肽鍵（）A.17個 B.16個C.15個 D.14個解析：選D多肽CHONS中有17個N，因含有兩個天冬酰胺（R基為一CHON），故6310318172 24該多肽由15個氨基酸脫水縮合而成，形成的肽鍵數(shù)目為14。某條多肽的相對分子質(zhì)量為2778，若氨基酸的平均相對分子質(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：選D設(shè)多肽是由m個氨基酸構(gòu)成的，蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量=110m-18（m-1）=2778，則m等于30。那么控制該多肽的密碼子有31個（終止密碼子不編碼氨基酸），則控制該多肽合成的基因至少有93對堿基。（2013?濟(jì)南模擬）某多肽的分子式為C42H65N11O9，它徹底水解后只得到以下3種氨基酸，則此多肽中含有的賴氨酸個數(shù)為（）

H2N—CHo—C()()HCH?—CH—NH2甘氨酸HOOC—CHCOOHH2N—CHo—C()()HCH?—CH—NH2甘氨酸HOOC—CHNH,賴氨酸A.2個C.5個B.3個D.8個解析：選B假設(shè)甘氨酸、苯丙氨酸和賴氨酸的數(shù)目分別為a、b、c。由于這三種氨基酸都只含有一個羧基，該多肽的氧原子數(shù)=肽鍵中的氧原子數(shù)+游離的羧基中的氧原子數(shù)，即9=肽鍵中的氧原子數(shù)+2。因此，該多肽含有7個肽鍵，8個氨基酸，即a+b+c=8。根據(jù)該多肽含有的氮原子數(shù)分析，可得a+b+2c=B.3個D.8個現(xiàn)有氨基酸100個，其中氨基總數(shù)為102個，羧基總數(shù)為101個，則由這些氨基酸合成的含有2條肽鏈的蛋白質(zhì)中，含有氧原子的數(shù)目是（）A.101 B.102C.103 D.104解析：選D這個蛋白質(zhì)分子中有98個肽鍵（每個肽鍵含有1個氧原子），3個羧基（每個羧基含有2個氧原子），故多肽中氧原子數(shù)目為98X1+3X2=104個。（2013?江西四市聯(lián)考）經(jīng)測定，某多肽鏈分子式是C21HxOyN4S2（—SH+—SH-—S—S一+2H），其中含有一個二硫鍵（一S—S—）。已知該多肽是由下列氨基酸中的幾種作為原料合成的：苯丙氨酸（CHON）、天冬氨酸（CHON）、丙氨酸（CHON）、亮氨酸（CHON）、半胱氨9112 474 372 6132酸（C3H7O2NS）。下列有關(guān)該多肽的敘述，正確的是（）該多肽水解后產(chǎn)生的氨基酸分別是半胱氨酸、天冬氨酸、丙氨酸和亮氨酸該多肽中H原子數(shù)和O原子數(shù)分別是32和5該多肽形成過程中至少需要4種tRNA該多肽在核糖體上形成，形成過程中相對分子質(zhì)量減少了56解析：選D根據(jù)該多肽鏈中N的數(shù)目=氨基端（1個）+肽鍵中的N+R基中的N（五種氨基酸中都沒有）可推出，肽鍵中的N為3個，該多肽鏈由4個氨基酸組成；半胱氨酸、天冬氨酸、丙氨酸和亮氨酸的碳元素之和為3+4+3+6=16，與題目中該多肽鏈的分子式不符。根據(jù)該多肽鏈中碳元素和硫元素的數(shù)目，可確定組成該多肽鏈的氨基酸應(yīng)該為一個苯丙氨酸（CHON）、一個亮氨酸（CHON）、兩個半胱氨酸（CHONS）；該多肽中H原子數(shù)為11+9112 6132 3727+13+7—3X2—2=30，O原子數(shù)為2+2+2+2—3X1=5。該多肽由3種氨基酸組成，其形成過程中至少需要3種tRNA。該多肽在核糖體上形成，形成過程中相對分子質(zhì)量減少18X3（形成肽鍵時脫水）+2（形成一個二硫鍵脫下2個H）=56?，F(xiàn)有足量的a、b兩種氨基酸，則這兩種氨基酸脫水縮合可以形成二肽的種類數(shù)是()B.2A.6B.2C.4 D.8解析：選C二肽由兩個氨基酸組成，這個問題實際上是求兩種氨基酸在兩個位置上的排列方式的種類。二肽的第一個位置上的氨基酸有兩種選擇(a或者b),第二個位置上的氨基酸也有兩種選擇，所以種類數(shù)為2X2=4,即有a—a、b—b、a—b、b—a4種，a—b中a提供羧基，b提供氨基形成肽鍵，b—a中b提供羧基，a提供氨基形成肽鍵，這是兩種不同的二肽。此結(jié)果可以推而廣之，n種氨基酸形成m肽的種類數(shù)為nm種?，F(xiàn)有一種“十三肽”，分子式為C54H95Ni7O2o,已知將它徹底水解后只得到下列氨基酸。CH.—CH—C()()H(I人j敏酸GH；N(),)NH,H2N—(CHP,—ch—COOIK賴氨酸 N?(),)NIL.H()()C—CH.—CH—C()0H(天冬紐酸C,H7N(),)NH-.將該“十三肽”徹底水解后有個丙氨酸，個賴氨酸，個天冬氨酸。和未水解的化合物相比，水解后哪幾種元素的數(shù)目增加了？。哪幾種元素的數(shù)目減少了？。解析：(1)“十三肽”是由13個氨基酸脫水縮合而生成的，所以“十三肽”的C、N數(shù)目為全部氨基酸中的C、