蛋白質(zhì)的相關(guān)計算

蛋白質(zhì)的相關(guān)計算df蛋白質(zhì)的相關(guān)計算1-5蛋白質(zhì)的相關(guān)計算第2頁,共27頁，2024年2月25日，星期天在氨基酸形成蛋白質(zhì)過程中存在著氨基酸數(shù)、肽鍵數(shù)、脫去水分子數(shù)、肽鏈條數(shù)等的數(shù)量對應(yīng)關(guān)系；在DNA控制合成蛋白質(zhì)的過程中存在著DNA的堿基、RNA的堿基及氨基酸數(shù)目之間的數(shù)量對應(yīng)關(guān)系。這些數(shù)量關(guān)系的計算歷年來都是高考的重點；如果掌握不牢固也是很多學(xué)生的失分點。下面我們就從這兩個方面進(jìn)行重點突破講解。第3頁,共27頁，2024年2月25日，星期天一、氨基酸、肽鍵、肽鏈、水分子、蛋白質(zhì)相對分子量的相關(guān)計算【理論闡釋】1.知識背景

氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位。由兩個氨基酸分子縮合形成的化合物叫做二肽。其中，連接兩個氨基酸分子的化學(xué)鍵(－NH－CO－)叫做肽鍵。由多個不同種類的氨基酸分子縮合而成的化合物叫做多肽；多肽通常呈鏈狀結(jié)構(gòu)，叫做肽鏈。肽鏈進(jìn)一步加工，則形成蛋白質(zhì)。第4頁,共27頁，2024年2月25日，星期天氨基酸、多肽、肽鍵、肽鏈和蛋白質(zhì)的關(guān)系可歸納成下圖：第5頁,共27頁，2024年2月25日，星期天2.常見計算類型（1）多肽中氨基數(shù)和羧基數(shù)及N、H、O原子數(shù)的計算（2）氨基酸、肽鍵數(shù)、失去水分子數(shù)、及肽鏈條數(shù)的相關(guān)計算（3）蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的計算第6頁,共27頁，2024年2月25日，星期天3.解題方法（1）多肽中氨基數(shù)和羧基數(shù)及N、H、O原子數(shù)的計算規(guī)律

由脫水縮合過程知：每兩個氨基酸分子脫去一個水分子形成一個肽鍵，每形成一個肽鍵就相應(yīng)的破壞一個氨基和一個羧基。每形成一個水分子也會使原來的H和O原子數(shù)目發(fā)生相應(yīng)變化。在形成的化合物中，有以下規(guī)律：第7頁,共27頁，2024年2月25日，星期天①一條多肽鏈中最少有一個游離的氨基和一個游離的羧基，由n條肽鏈組成的蛋白質(zhì)中，最少有n個游離的氨基和n個游離的羧基。②氨基數(shù)＝肽鏈數(shù)＋R基上的氨基數(shù)＝各氨基酸中氨基總數(shù)－肽鍵數(shù)③羧基數(shù)＝肽鏈數(shù)＋R基上的羧基數(shù)＝各氨基酸中羧基總數(shù)－肽鍵數(shù)④N原子數(shù)＝肽鍵數(shù)＋肽鏈數(shù)＋R基上N原子數(shù)＝各氨基酸中N的總數(shù)⑤O原子數(shù)＝肽鍵數(shù)＋肽鏈數(shù)×2＋R基上的O原子數(shù)＝各氨基酸中O的總數(shù)－脫去水分子數(shù)⑥H原子數(shù)＝各氨基酸中H的總數(shù)－脫水?dāng)?shù)×2第8頁,共27頁，2024年2月25日，星期天（2）氨基酸、肽鍵數(shù)、失去水分子數(shù)及肽鏈條數(shù)的相關(guān)計算規(guī)律①由氨基酸分子脫水縮合過程可知，若該蛋白質(zhì)只有一條肽鏈，肽鏈形成過程中每形成一個肽鍵，就同時失去一分子水，即形成的肽鍵數(shù)=失去的水分子數(shù)=氨基酸數(shù)目-1；②m個氨基酸分子形成一個由n條肽鏈組成的蛋白質(zhì)時，脫去的水分子數(shù)和形成的肽鍵數(shù)為m-n。蛋白質(zhì)或多肽水解形成氨基酸時，需要的水分子數(shù)與其形成時失去的水分子數(shù)相等，即m-n。第9頁,共27頁，2024年2月25日，星期天（3）蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的計算規(guī)律蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量＝氨基酸的相對分子質(zhì)量總和-失去的水分子的相對分子質(zhì)量總和。即若氨基酸的平均相對子質(zhì)量為a，該蛋白質(zhì)由m個氨基酸縮合形成，共有n條肽鏈，則該蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量為：m·a-(m-n)×18。綜上所述，由氨基酸的脫水縮合過程可總結(jié)如下規(guī)律：（僅指直鏈多肽）第10頁,共27頁，2024年2月25日，星期天一條肽鏈（R基中N、O原子數(shù)分別為x、y）n條肽鏈氨基酸平均相對分子質(zhì)量aa氨基酸(平均含H數(shù)目為b)數(shù)目mm肽鍵數(shù)目m-1m-n脫去水分子數(shù)目m-1m-n肽鏈(或蛋白質(zhì))的相對分子質(zhì)量ma-18×(m-1)ma-18×(m-n)氨基數(shù)目至少一個（R基上還可能含有氨基）至少n個羧基數(shù)目至少一個（R基上還可能含有羧基）至少n個N原子數(shù)m+xO原子數(shù)m+1+yH原子數(shù)m·b－2×(m-1)第11頁,共27頁，2024年2月25日，星期天注意：①如果n個氨基酸形成若干個環(huán)狀多肽，則蛋白質(zhì)分子形成過程中肽鍵數(shù)目等于氨基酸數(shù)目，可表示為：失去水分子數(shù)＝肽鍵數(shù)＝氨基酸總數(shù)②環(huán)狀肽Aa1、Aa2

……、Aa6表示6種氨基酸，它們相互縮合形成的環(huán)狀肽如圖所示：第12頁,共27頁，2024年2月25日，星期天由圖示可知：肽鍵數(shù)=脫去水分子數(shù)=氨基酸總數(shù)環(huán)狀肽主鏈中無氨基和羧基，環(huán)狀肽中氨基或羧基數(shù)取決于構(gòu)成環(huán)狀肽的氨基酸R基團(tuán)中的氨基和羧基的數(shù)目。第13頁,共27頁，2024年2月25日，星期天1．多肽中氨基數(shù)和羧基數(shù)及N、H、O原子數(shù)的計算【例1】（2009·上海高考）某蛋白質(zhì)由m條肽鏈、n個氨基酸組成。該蛋白質(zhì)至少含有氧原子的個數(shù)是

A．n-mB．n-2mC．n+mD．n+2m【典例導(dǎo)悟】第14頁,共27頁，2024年2月25日，星期天【解析】選C。本題考查脫水縮合后O原子數(shù)目的計算。可以用我們前面講解的規(guī)律進(jìn)行計算。方法一：由氨基酸的結(jié)構(gòu)通式可知一個氨基酸至少有兩個O，形成蛋白質(zhì)縮合過程中要脫掉水，每個水分中都有一個O原子，可以用下列公式O原子數(shù)＝各氨基酸中O的總數(shù)－脫去水分子數(shù)，也就是2n-(n-m)=n+m。方法二：O原子數(shù)＝肽鍵數(shù)+肽鏈數(shù)×2+R基上的O原子數(shù)。肽鍵數(shù)等于氨基酸數(shù)減去肽鏈條數(shù)即（n-m）。肽鏈數(shù)是m。由于該題設(shè)問的是蛋白質(zhì)至少含有的O原子的個數(shù)，所以，可以考慮R基上沒有O原子。所以本題答案是（n-m）+m×2+0=n+m。第15頁,共27頁，2024年2月25日，星期天2．氨基酸、肽鍵數(shù)、失去水分子數(shù)及肽鏈條數(shù)的相關(guān)計算【例2】某22肽被水解成1個4肽,2個3肽,2個6肽，則這些短肽的氨基總數(shù)的最小值及肽鍵總數(shù)依次是A.618B.518C.517D.617【解析】選C。本題考查蛋白質(zhì)的合成過程中氨基酸、肽鍵、氨基數(shù)目的計算。氨基酸通過脫水縮合形成多肽，每一條多肽鏈上至少含有一個游離的氨基和一個游離的羧基；含有的肽鍵數(shù)＝氨基酸總數(shù)-1,根據(jù)題目給出的條件可知：5個多肽至少含有5個游離的氨基和17個肽鍵。第16頁,共27頁，2024年2月25日，星期天3．蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的計算【例3】組成生物體某蛋白質(zhì)的20種氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為128，則由100個氨基酸構(gòu)成的含2條多肽鏈的蛋白質(zhì)，其分子量為A.12800

B.11018

C.11036

D.8800【解析】選C。本題考查蛋白質(zhì)相對分子量的計算。對照關(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，根據(jù)前面蛋白質(zhì)相對分子量的計算公式知：蛋白質(zhì)的分子量=128×100-18×98=11036，答案為C。第17頁,共27頁，2024年2月25日，星期天二、氨基酸數(shù)目與mRNA及DNA中堿基數(shù)量之間的計算蛋白質(zhì)是生命性狀的體現(xiàn)者，它是在DNA的控制下，經(jīng)過轉(zhuǎn)錄、翻譯過程形成的，蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)目和DNA、RNA的堿基數(shù)目之間存在一定的規(guī)律，其過程如圖：【理論闡釋】1.知識背景第18頁,共27頁，2024年2月25日，星期天堿基與氨基酸之間的數(shù)量關(guān)系如下：(1)轉(zhuǎn)錄時，組成基因的兩條鏈只有一條鏈能轉(zhuǎn)錄，另一條鏈則不能轉(zhuǎn)錄。因此．轉(zhuǎn)錄形成的RNA分子中堿基數(shù)目是基因中堿基數(shù)目的l／2。(2)翻譯過程中，信使RNA中每3個堿基決定一個氨基酸，所以經(jīng)翻譯合成的蛋白質(zhì)分子中的氨基酸數(shù)目是信使RNA堿基數(shù)目的1／3。第19頁,共27頁，2024年2月25日，星期天總之，在轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中，基因中的堿基數(shù)(指雙鏈)、RNA分子中的堿基數(shù)、蛋白質(zhì)分子中的氨基酸數(shù)之比為6：3：1。見下圖第20頁,共27頁，2024年2月25日，星期天有關(guān)計算的關(guān)系式可總結(jié)為：

蛋白質(zhì)中肽鏈數(shù)+肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)=1/3mRNA堿基數(shù)=1/6基因中堿基數(shù)。因基因中存有啟動片段、終止片段等，實際上基因堿基數(shù)目和氨基酸數(shù)目的關(guān)系并不是很嚴(yán)格，因此一般命題中帶有“至少”或“最多”字樣。第21頁,共27頁，2024年2月25日，星期天2.常見計算類型以DNA的堿基數(shù)、RNA的堿基數(shù)、密碼子數(shù)、反密碼子數(shù)、氨基酸數(shù)中的任一種或幾種為已知條件，計算其他數(shù)目。第22頁,共27頁，2024年2月25日，星期天3.解題方法三者的關(guān)聯(lián)計算，主要存在以下幾種情況：（1）在題目不做任何說明的情況下，就按以下規(guī)律計算：DNA堿基數(shù)＝2×mRNA堿基數(shù)＝6×密碼子數(shù)＝6×氨基酸數(shù)目（2）如果題目特別強(qiáng)調(diào)是真核生物的DNA，因為在轉(zhuǎn)錄后存在信息RNA的剪輯。要注意其DNA堿基數(shù)應(yīng)該大于6×氨基酸數(shù)目，應(yīng)根據(jù)題目具體情況具體解決。第23頁,共27頁，2024年2月25日，星期天（3）在真核生物中，其基因中有外顯子和內(nèi)含子之分，即氨基酸與基因中的脫氧核苷酸數(shù)并不成一定的比例關(guān)系，題目中加了“至少”兩字后做了限定，相當(dāng)于不存在內(nèi)含子的計算。（4）無論真核生物還是原核生物，都要注意終止密碼子的存在，終止密碼子不編碼蛋白質(zhì)，但占有DNA堿基數(shù)。（5）看清楚題目求的是氨基酸的種類還是氨基酸的個數(shù)。第24頁,共27頁，2024年2月25日，星期天【例1】(2010·汕頭模擬）已知AUG、GUG為起始密碼，UAA、UGA、UAG為終止密碼。某信使RNA的堿基排列順序如下：A—U—U—C—G—A—U—G—A—C……(40個堿基)……C—U—C—U—A—G—A—U—C—U。此信使RNA控制合成的蛋白質(zhì)含氨基酸的個數(shù)為：A.20個B.17個C.16個D.15個【典例導(dǎo)悟】第25頁,共27頁，2024年2月25日，星期天【解析】選C。處理有關(guān)翻譯的問題，首先要找到“起始碼（AUG、GUG）”和“終止碼（UAA、UAG、UGA）”。起始碼有相應(yīng)的氨基酸，終止碼不對應(yīng)氨基酸。本題堿基序列中，從開始數(shù)，6、7、8三個堿基即“AUG”就是起始密碼；倒數(shù)7、6、5三堿基即“UAG”就是終止密碼。從正數(shù)6號堿基到倒數(shù)8號堿基，正好40+5+3=48個堿基。48÷3=16（個）第26頁,共27頁，2024年2月25日，星期天【