资源简介

高一生物蛋白质计算问题归类解析

一、氨基酸中各原子数量的计算 R
氨基酸的结构通式为： |
H2N－CH－C00H
因此，只要知道R基中的各种原子数，就可以求出氨基酸分子中各原子的数量。如某氨基酸的R基为-C5 H 7 O4N，则该氨基酸中的C原子数=2+5=7；H原子数=4+7=11；O原子数=2+4=6；N原子数=1+1=2。
例1、蛋氨酸的R基是-CH2-CH2-S-CH3，它的分子式是（ ）
A、C5H11O2NS B、C3H7S C、C4H11O2S D、C5H10O2N
二、生物体内构成蛋白质的氨基酸：
（1）－NH2和—COOH数目：都至少含有一个一NH2和一个—COOH，但并非只有一个—NH2和一个—COOH，
（2）?—NH2?和—COOH位置：都有一个—NH2和一个-COOH，连在同一个碳原子上，但并非所有的--NH2和—COOH都连在同一个碳原子上。
例2、下列物质中，有的属于构成人体的氨基酸，有的不是，若将其中构成人体的氨基酸脱水缩合形成化合物，则其中含有的氨基，羧基和肽键的数目分别是(????)
①?H2N—CH2—COOH ②?H2N— CH—CH2—COOH ③H2N— CH—(CH2)4—NH2
④?H2N—CH2—CH2OH? | |
⑤?H2N—CH—CH2—COOH COOH COOH
A、3、3、2??????B、4、3、3????C、2、2、2?????D、3、4、2
三、已知氨基酸的R基，求氨基酸形成的肽链中的原子数。
（考虑失去水分子H2O，并知道OH来自—COOH，H来自—NH2）在缩合反应中，前一个氨基酸的羧基与后一个氨基酸的氨基形成肽键，失去一分子水，少了两个氢原子和一个氧原子，而氮原子等没有减少。（注意：不是R基上的—COOH、—NH2）
例3、两个氨基酸缩合成二肽产生一个水分子，这个水分子中的氢来自（ ）
氨基 B、R基 C、氨基和羧基 D、羧基
四、有关蛋白质相对分子质量的计算
在解答这类问题时，必须明确的基本关系式是：蛋白质的相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量?脱水数×18（水的相对分子质量）=氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量?（氨基酸数?肽链数）×18（有时也要考虑因其他化学键的形成而导致相对分子质量的减少，如形成二硫键(再减去2倍的二硫键数)。
例4：组成生物体某蛋白质的20种氨基酸的平均相对分子质量为128，一条含有100个肽键的多肽链的分子量为多少？
解析：本题中含有100个肽键的多肽链中氨基酸数为：100＋1＝101，肽键数为100，脱水数也为100，则依上述关系式，蛋白质分子量＝101×128?100×18＝11128。
变式1：组成生物体某蛋白质的20种氨基酸的平均相对分子质量为128，则由100个氨基酸构成的含2条多肽链的蛋白质，其分子量为　 （　）
A.　12800　 　B.　　11018　C.　11036　　 D.　　8800　
变式2：全世界每年有成千上万人由于吃毒蘑菇而身亡，鹅膏草碱是一种毒菇的毒素，它是一种环状八肽。若20种氨基酸的平均分子量为128，鹅膏草碱的分子量约为 ( )
A． 1024 B. 898 C． 880 D. 862
解析：所谓环肽即指由首尾相接的氨基酸组成的环状的多肽，其特点是肽键数与氨基酸数相同。所以，鹅膏草碱的分子量=8 ×128?8 ×18=880，答案为C。
五、有关蛋白质中氨基酸数、肽链数、肽键数、脱水数的计算
无论蛋白质中有多少条肽链，都有脱水数=水解需要水分子数＝肽键数＝氨基酸数?肽链数
例6．某22肽被水解成1个4肽，2个3肽，2个6肽，则这些短肽的氨基总数的最小值及肽键总数依次是 （ ）
A、6 18 B、5 18 C、5 17 D、6 17
解析：每条短肽至少有一个氨基（不包括R基上的氨基），共有5个短肽，所以这些短肽氨基总数的最小值是5个；肽链的肽键数为n－1,所以肽键数为（4－1）＋2×（3－1）＋2×（6－1）=17。
例7、氨基酸分子缩合形成含2条肽链的蛋白质分子时，相对分子量减少了900，由此可知， 此蛋白质分子中含有的氨基酸数和肽键数分别是 （　）
A.　　52、52　　B.　50、50 C.　 52、50　　D.　　50、49
解析：氨基酸分子形成蛋白质时相对分子质量减少的原因是在此过程中脱去了水，据此可知，肽键数＝脱水数＝900÷18＝50，依上述关系式，氨基酸数＝肽键数＋肽链数＝50＋2＝52，答案为C。
变式1：　若某蛋白质的分子量为11935，在合成这个蛋白质分子的过程中脱水量为1908，假设氨基酸的平均分子量为127，则组成该蛋白质分子的肽链有 （　）
　 1条　 B.　 2条　C.　 3条　 D.　 4条
六、有关蛋白质中至少含有氨基数和羧基数的计算
每个构成生物体的氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，在缩合反应中，前一个氨基酸的羧基与后一个氨基酸的氨基形成肽键，氨基酸脱水缩合形成多肽时，参与形成肽键的氨基和羧基不再称为游离的氨基和羧基，故任一多肽链至少含有1个游离的氨基（肽链前端）和1个游离的羧基（肽链末端）。且R基中的氨基或羧基不参与反应，因此，蛋白质分子中游离的氨基或羧基数就等于肽链数+R基中的氨基或羧基数。
例8、某蛋白质分子含有4条肽链，共有96个肽键，则此蛋白质分子中至少含有－COOH和－NH2的数目分别为　 ( )
A. 4、 100 B. 4、 4 C. 100、100 D. 96、96
解析：以一条由n个氨基酸组成的肽链为例：在未反应前，n个氨基酸至少含有的－COOH和－NH2的数目都为n(因每个氨基酸至少含有1个－COOH和 1个－NH2)，由于肽链中包括(n?1)个肽键，而形成1个肽键分别消耗1个－COOH和 1个－NH2，所以共需消耗(n?1) 个－COOH和 (n?1)个－NH2 ，所以一条肽链至少含有的－COOH和－NH2的数目都为1，与氨基酸R基团中－COOH和－NH2 的数目无关。本题中蛋白质包含4条肽链，所以至少含有－COOH和－NH2的数目都为4，答案为B。
变式： 一个蛋白质分子由四条肽链组成，364个氨基酸形成，则这个蛋白质分子含有的－COOH和－NH2 数目分别为 ( )
A . 366、366 B. 362、362C . 4、 4 D. 无法判断
解析：本题与上题的不同之外在于要求出－COOH和－NH2 的确切数目，所以必须知道氨基酸R基团中－COOH和－NH2 的具体数目，本题无从知晓，所以无法判断，答案为D。
例9、某蛋白质的四条肽链中共有570个肽键，则它水解后含有氨基酸___个，那么它含的氨基和羧基的数目至少分别是______个。 （ ）
A、571、1和1 B、570、4和4 C、574、4和4 D、574、1和1
例10、现有1000个氨基酸，其中氨基有1020个，羧基有1050个，由此合成的4条多肽链中共有肽腱、氨基、羧基的数目是 ( )
A、900　1016　1046 　B、999 1 1　　C、996　24　54　　D、996　1016　1046
七、有关蛋白质中氨基酸的种类和数量的计算
要计算多肽中的氨基酸数，应该寻找各氨基酸的共性。要计算其中某种氨基酸的数目，必须找到该种氨基酸与其它氨基酸不同的特点，而这一特点要在R基中来寻找（不同的氨基酸就是因为R基的不同）。
用氮原子判断，各氨基酸的共性：排除R基中的氮原子，每个氨基酸一个氮原子。氮基酸数=多肽总的氮原子数—R基中氮原子数。“多肽总的氮原子数”即“组成多肽所有氨基酸的氮原子数”，减去R基中的氮原子后，每一个氨基酸一个氮原子。
用氧原子判断，各氨基酸的共性：排除R基中的氧原子，每个氨基酸两个氧原子。氮基酸数=(多肽总的氧原子数+失去水分子数—R基中氧原子数)/2，“多肽总的氧原子+失去水分子数”即“组成多肽所有氨基酸的氮原子数”，减去R基中的氧原子后，每一个氨基酸有两个氧原子。
例11、今有一化合物，其分子式为C55H70O19N10，已知将它完全水解后只得到下列四种氨基酸：

（1）该多肽是多少肽？ （2）该多肽进行水解后，需 个水分子。
（3）该多肽进行水解后，得到 个谷氨酸。
解析：（1）从该多肽水解后得到的4种氨基酸的结构式可以看出，每种氨基酸都仅含有一个N原子，而此多肽中共含有10个N原子，所以该多肽是由10个氨基酸缩合形成的，因而为10肽。（不知道有多少谷氨酸，即R基中含多少O，所以C、H、O、N数目最少原则，）（2）10肽水解显然需要9个水分子。（3）该化合物为10肽，有9个肽键，则肽键含9个O，加上肽链末端的羧基(-COOH)中的两个O，共11个O。其余的为谷氨酸为C5H9O4N的R基上的O。19—11=8。谷氨酸的个数为8∕2=4
例12、有一条多肽链，分子式为CxHyOpNqS，，将它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸。分析推算可知，水解得到的氨基酸个数为
A．q+1 B．p-1 C．q-2 D．p+1
解析：设该多肽氨基酸数为n。用氮原子判断，n=q-R基中氮原子数，只有赖氨酸R基中有一个氮原子，但赖氨酸的数目无法知道，R基中氮原子数也就无法知道。用氮原子无法判断。
用氧原子判断，这四种氨基酸的R基中都没有氧原子，形成该多肽失去水分子数为n-1，n=[p+(n-1)-0]/2，可推知n=p-1。　　参考答案：B。

八、已知氨基酸种类，求形成多肽的种类
蛋白质分子的多样性除了氨基酸的种类、数量、蛋白质空间结构外，更多的是因为氨基酸排列次序的多样性。这涉及数学中的排列组合：
假若有n种氨基酸，由这n种氨基酸组成多肽的情况，可分如下两种情形分析。每种氨基酸数目无限的情况下，可形成m肽的种类为nm种；（2）每种氨基酸数目只有一种的情况下，可形成m肽的种类为n×（n－1）×（n－2）……×1种

m
例13：现有A、B、C、D、E5种AA，让它们足量混合能够形成五肽多少种？包含这5种AA的五肽有多少种？
第一个氨基酸
第二个氨基酸
第三个氨基酸
第四个氨基酸
第五个氨基酸
可以重复时
5
5
5
5
5
不能重复时
5
4
3
2
1
①在某反应容器中给足量的A、B、C、D、E5种氨基酸，则该容器内可能生成的五肽种类为5×5×5×5×5=30125种（可能五肽里只有一种氨基酸，也可能多种）；②包含A、B、C、D、E5种氨基酸（各一）组成的五肽的种类为5×4×3×2×1=120种
例14、若以三种氨基酸为原料，可以合成不同结构的三肽物质有（ ）种。
A.6种 B.9种 C.27种 D.无数种
解析：由三个氨基酸缩合而成的化合物叫三肽，形成三肽化合物的三个氨基酸可以是同种，也可以是不同种的氨基酸。由于题设条件是“三种氨基酸”，数量不定，所以合成不同结构的三肽物质的种数应是P33=27。如果将题设条件改为“以三个不同种类的氨基酸为原料”，则合成不同结构的三肽物质的种数便是3×2×1=6种。本题答案为C。
九、已知蛋白质的分子式，求形成蛋白质的氨基酸的最多个数或最多失去的水分子数（肽键数），分子式中原子最少原则
变式1：已知氨基酸的平均分子量为128，测得某蛋白质的分子量为5646，试判断该蛋白质的氨基酸数和肽链数依次是 ( )
A、51和1 B、51和2 C、44和1 D、44和2
解析：蛋白质的分子量确定后，氨基酸的数量与肽链的数量存在着必然的函数关系，如设氨基酸的数量与肽链的条数分别为ｘ和ｙ，则有128ｘ?18（ｘ?ｙ）＝5646。尽管1个方程包含2个未知数，但ｘ和ｙ必须都为符合题意的整数解，这样可解得：x=51，y=2，答案为B。
例15、两条肽链分别由360个氨基酸和380个氨基酸组成，若每个氨基酸的平均相对分子质量为a，则两肽链之间相差的肽键数和相对分子质量分别是(??????)
A、19和19a?????B、19和19a-19×18?? ?C、20和20a?????D、20和20a-20×18
例16、通常情况下，分子式C63H103O65N17S2的多肽化合物中最多含有肽键（ ）
A、63个 B、62个 C、17个 D、16个
例17、分析多肽E和多肽F得到以下结果(单位：个)：
元素或基团
C
H
0
N
氨基
羧基
多肽E
201
348
62
53
3
2
多肽F
182
294
45
54
6
1
多肽E和多肽F中氨基酸的数目最可能是（ ）
A、199和181 B、340和281 C、58和53 D、51和49
变式2：现有一分子式为C63H103O45N17S2的多肽化合物，已知形成该化合物的氨基酸中有一个含2个氨基，另一个含3个氨基，则该多肽化合物水解时最多消耗多少个水分子？
解析：本题首先要搞清楚，多肽水解消耗水分子数=多肽形成时生成水分子数；其次，要知道，要使形成多肽时生成的水分子数最多，只有当氨基酸数最多和肽链数最少两个条件同时满足时才会发生。已知的2个氨基酸共有5个N原子，所以剩余的12个N原子最多可组成12个氨基酸（由于每个氨基酸分子至少含有一个－NH2），即该多肽化合物最多可由14个氨基酸形成；肽链数最少即为1条，所以该化合物水解时最多消耗水分子数＝14?1＝13。
附：羊体内有a种氨基酸，m种蛋白质；狼体内有b种氨基酸，n种蛋白质。狼吃了羊，则，狼体内有氨基酸和蛋白质的数目是 （ ）
A、a和m B、b和n C、a+b和m+n D、无法计算

展开更多......

收起↑