蛋白质计算专题训练 高一上学期 人教版（2019）必修1

蛋白质相关计算专题训练蛋白质中氨基酸数、肽链数、肽键数、脱水数相关计算1.链状肽：肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数2.环状肽：肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数氨基酸数和肽链条数肽键数脱水数n个氨基酸脱水缩合形成1条肽链n-1n-1n个氨基酸脱水缩合形成m条肽链n-mn-mn个氨基酸脱水缩合形成环状多肽nn典例分析例1．现有氨基酸800个，其中氨基总数为810，羧基总数为808，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目依次为()A．798、2和2B．798、12和10C．799、1和1D．799、11和9答案B解析：800个氨基酸组成两条肽链，肽键数为：800-2=798。氨基酸800个，氨基总数为810，羧基总数为808，则R基中氨基数为810-800=10，羧基数为808-800=8,2条肽链末端共2个游离的氨基和2个游离的羧基，所以游离的氨基数为10+2=12，游离的羧基数为8+2=10。故选B。例2．某肽链由51个氨基酸组成，如果用肽酶把其分解成1个二肽、2个五肽、3个六肽、3个七肽，则这些短肽的氨基总数的最小值、肽键总数、分解成这些小分子肽所需水分子总数依次是()A．5、50、50B．9、42、42C．9、42、8D．8、42、42答案C解析：这些短肽的氨基总数最小值=肽链总数=1+2+3+3=9个。肽键总数=1+2×4+3×5+3×6=42。分解成这些小分子肽的过程中共断开8个肽键，需要8分子水。故选C例3．研究表明，β-AP（β-淀粉样蛋白）沉积是Alzheimer（阿尔茨海默）型老年痴呆的主要病理特征。β-AP是由其前体蛋白APP（一种含695个氨基酸的跨膜蛋白）在病理状态下异常加工而成，APP形成β-AP的过程如图所示。下列推论错误的是（）A．用双缩脲试剂检测β-AP，会产生紫色反应 B．β-AP中至少含有38个肽键C．β-AP的作用可能是引起大脑功能异常 D．β-分泌酶在此过程中体现了蛋白质的调节作用答案D解析：A、β-AP的本质是蛋白质，蛋白质可以用双缩脲试剂检测，A正确；B、β-AP中含有39个氨基酸，至少含有38个肽键，B正确；C、β-AP沉积是Alzheimer（阿尔茨海默）型老年痴呆的主要病理特征，可见β-AP的作用可能是引起大脑功能异常，C正确；D、β-分泌酶在此过程中体现了蛋白质的催化作用，D错误。故选D。例4．由m个氨基酸构成的一个蛋白质分子，含n条多肽，其中a条是环状肽，这个蛋白质分子完全水解需要的水分子个数是（）A．m＋a－nB．m－nC．m＋n－aD．m－a答案A解析：蛋白质的水解需水分子数等于肽键数，对于链状肽来说，肽键数=氨基酸数－肽链数，对于环状肽来说，肽键数=氨基酸数，因此蛋白质的水解需水分子数=肽键数=氨基酸数－肽链数=m－（n－a）=m+a－n，故选A蛋白质相对分子质量相关计算1.蛋白质相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量－18×脱去水分子数氨基酸数氨基酸平均分子质量肽链条数蛋白质相对分子质量n个氨基酸a一条肽链na-18(n-1)m条肽链na-18(n-m)环状多肽na-18n2.若存在二硫键：两个巯基（-SH）脱氢形成一个二硫健，相对分子量减少2典例分析例1．两条肽链分别由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19aB．19和19a－19×18C．20和20aD．20和20a－20×18答案D解析：两条肽链的肽键数分别是359和379，所以两肽链之间相差的肽键数=379-359=20。蛋白质相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量－18×脱去水分子数，因此两条肽链的相对分子质量分别是360a－359×18、380a－379×18，相对分子质量相差为（380a－379×18）－（360a－359×18）=20a－20×18。故选D例2．已知21种氨基酸的平均相对分子质量是a，现有某蛋白质分子由n条肽链组成，相对分子质量为b，则此蛋白质分子中氨基酸数为（）A．（b-18n）/（a-18） B．（b-an）/（a-18）C．（b-18n）/（a-18）-1 D．（b-n）/a答案A解析：氨基酸在脱水缩合形成肽链时，具有以下规律：脱去水分子数=肽键数=氨基酸数-肽链数。蛋白质相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量－18×脱去水分子数设蛋白质分子中氨基酸数为x，则b=ax-18（x-n），求得x=（b-18n）/（a-18），BCD错误。

故选A例3．图中甲、乙是生物体内的两种化合物，乙由两条肽链和一个环状肽（含20个氨基酸）组成，它们之间由二硫键相连。下列相关叙述错误的是（）A．图乙中的S元素存在于图甲中的R基中B．乙的结构多样性与甲的结合方式无关C．化合物乙共有70个肽键D．化合物乙形成时，减少的相对分子质量为1260答案D解析：A、在氨基酸的固定结构中没有S元素，故形成二硫键的S元素存在于氨基酸的R基中，A正确；B、氨基酸的结合方式为脱水缩合，都是一样的，与蛋白质结构多样性无关，B正确；C、每条多肽链上的肽键数＝氨基酸数－1，环状肽上的肽键数＝氨基酸数，故肽键数=52-2+20=70，C正确；D、化合物乙形成时，脱掉水的分子量和形成二硫键时脱掉的氢原子的原子量即是减少的相对分子质量＝18×70＋4＝1264，D错误。故选D。蛋白质中游离的氨基、羧基数目相关计算1.肽链中至少含有游离的氨基数或羧基数=肽链条数2.肽链中含有游离的氨基数或羧基数=肽链条数+R基中氨基数或羧基数典例分析例1．肽链在合成后，进一步形成蛋白质时需要进行加工，在加工时常常要切去一部分氨基酸，再构成蛋白质。现有一条含100个氨基酸的肽链，其中含游离的氨基14个，加工时共切去氨基酸16个，则加工后多肽链所含的游离氨基至少还有()A．0个B．1个C．2个D．14个答案B解析：一条含100个氨基酸的肽链，含游离的氨基14个，则R基上有13个氨基。加工时共切去氨基酸16个，若R基上13个氨基全被切去则加工后的多肽链所含游离氨基最少。则游离的氨基数=肽链数=1，故选B。例2．如下图所示，一分子的胰岛素原切去C肽(图中箭头表示切点)可转变成一分子的胰岛素(图中数字表示氨基酸序号)。下列分析正确的是()A．胰岛素分子具有50个肽键，合成它的过程中共脱去50分子水B．胰岛素分子含有一个游离的氨基和一个游离的羧基C．沸水浴时肽键断裂导致胰岛素生物活性的丧失D．理论上，可通过测定C肽的含量间接反映胰岛B细胞的分泌功能答案D解析：A、由题图可知，胰岛素分子由1个氨基酸形成的2条肽链，肽键数51-2=49，A错误；B、胰岛素分子由2条肽链组成，至少含2个游离的氨基2个游离的羧基，B错误；C、沸水浴蛋白质的肽键不断裂，C错误；D、可通过测定C肽的含量反映胰岛素的分泌量进而间接反映胰岛B细胞的分泌功能。D正确，故选D。蛋白质中各原子数计算1.N原子数=游离的氨基数+肽键数+R基上的N原子数=各氨基酸中N原子的总数2.O原子数=游离的羧基数×2+肽键数+R基上的O原子数=各氨基酸中O原子的总数-脱去的水分子数3.C原子数=氨基酸数×2+R基上的C原子数=(肽链数+肽键数)×2+R基上的C原子数=各氨基酸中C原子的总数4.H原子数=各氨基酸中氢原子的总数－脱去的水分子数×2典例分析例1.某多肽链为199肽，其分子式为CxHyNAOBS2(A>199、B>200)，并且由下列5种氨基酸组成。那么这条多肽链彻底水解后得到的赖氨酸、天冬氨酸分子的个数分别是()A．A－199；(B－200)/2B．A－200；B－200C．A－199；(B－199)/2D．A－200；(B－200)/2答案：A解析：分析五个氨基酸的分子式，只有赖氨酸含两个氨基，其他四种氨基酸只有一个氨基，所以根据N原子数计算赖氨酸数是：A－199；只有天冬氨酸含有两个羧基，其他四种氨基酸只有一个羧基，所以根据O原子数计算天冬氨酸数，199肽中含有198个肽键每个肽键中有一个O原子，肽链上有一个游离的羧基含两个O原子，共198+2=200，其余为天冬氨酸R基中的，每个R基中含一个羧基两个氧原子，所以天冬氨酸数是：(B－200)/2。故选A。例2.有一条多肽链，分子式为C69H121O21N25S，将它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸：（）①H2N一CH2一COOH②H2N一CH2一CH(NH2)一COOH③CH3一CH2一CH(NH2)一COOH④HS一CH2一CH(NH2)一COOH分析推算可知，水解得到的氨基酸数是：A．19个B．20个C．21个D．25个答案：B解析：图示四种氨基酸分子都只含有一个羧基，2个氧原子。可根据氧原子数求氨基酸数:假设组成该多肽的氨基酸数为n，该多肽中氧原子数=各氨基酸中O原子的总数-脱去的水分子数，即21=2n-（n-1）,n=20。故选B。例3．某一非环状多肽，经测定其分子式是C21HxOyN4S2。已知该多肽是由下列氨基酸中的几种作为原料合成的。苯丙氨酸（C9H11NO2）、天冬氨酸（C4H7NO4）、丙氨酸（C3H7NO2）、亮氨酸（C6H13NO2）、半胱氨酸（C3H7NO2S），不考虑二硫键的存在。下列有关该多肽的叙述，不正确的是（）A．该多肽彻底水解后能产生4种氨基酸B．该多肽中氢原子数和氧原子数分别是32和5C．该多肽有三个肽键D．该多肽在核糖体上形成，形成过程中相对分子质量减少了54答案A解析：A、C21HxOyN4S2中共有4个N原子，而在苯丙氨酸（C9H11O2N）、天冬氨酸（C4H7O4N）、丙氨酸（C3H7O2N）、亮氨酸（C6H13O2N）、半胱氨酸（C3H7O2NS）中的每个氨基酸分子中均只有一个N原子，所以该非环状多肽是由4个氨基酸脱水缩合形成的四肽，又C21HxOyN4S2中含有2个S，所以构成C21HxOyN4S2中含有两个半胱氨酸。所以该多肽由4个、3种氨基酸形成，所以该多肽彻底水解后能产生3种氨基酸，A错误；B、C21HxOyN4S2中共含有21个C，而两个半胱氨酸中共含有3×2=6个C，其它两个氨基酸含有的C个数为21-6=15个，组成C21HxOyN4S2的另外两个氨基酸要含有15个碳，进一步推测另外两个氨基酸是苯丙氨酸（9个C）和亮氨酸（6个C）。由以上分析知，该多肽是由2个半胱氨酸、1个亮氨酸和1个苯丙氨酸组成，形成该多肽脱去了3个水，因此该多肽的分子式为2C3H7NO2S+C9H11NO2+C6H13NO2-3H2O=C21H32O5N4S2，因此该多肽中氢原子数和氧原子数分别是32和5，B正确；C、由以上分析知，该多肽由4个氨基酸形成的四肽化合物，其含有的肽键数=氨基酸数-肽链数=4-1=3个，C正确；D、该多肽是由4个氨基酸在核糖体上通过脱水缩合形成的，形成过程中的脱水数=氨基酸数-肽链数=4-1=3个，相对分子质量减少3×18=54，D正确。故选A。氨基酸的排列与多肽种类的计算1．假若有n种氨基酸(数量不限)形成一个三肽，那么形成三肽的种类有n3种。2．假若n种氨基酸(数量不限)形成一个m肽，则形成的多肽种类有nm种。3．假若有n种氨基酸形成一个三肽，且每种氨基酸只有一个，则形成三肽的种类有n(n－1)(n－2)种。典例分析例1．甲、乙、丙、丁四种氨基酸分子，脱水缩合形成四肽，若四种氨基酸可重复出现，形成的多肽最多有种；若四种氨酸酸不可重复，形成的四肽最多有种。（）A．24；24 B．6；6 C．256；24 D．27；6答案C解析：甲、乙、丙、丁四种氨基酸分子，脱水缩合形成四肽，若四种氨基酸可重复出现，形成的多肽最多有4×4×4×4=44=256种，若四种氨酸酸不可重复，形成的四肽最多有4×3×2×1=24种，即C正确，ABD错误。故选C。强化训练1．现有氨基酸100个，其中氨基总数为102个，羧基总数为101个，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质中，含有氧原子的数目是()A．101B．102C．103D．1042.某蛋白质由124个氨基酸组成，其中有8个—SH，在肽链形成空间结构(如图)时，生成4个二硫键(—S—S—)，若各氨基酸平均相对分子质量为125，则该蛋白质的相对分子质量约为()A．13278B．13286C．13294D．155003．一条由15个氨基酸组成的多肽链，分子式为C74H110N19O26S。这条多肽链经水解后的产物中有5种氨基酸：半胱氨酸(C3H7NO2S)、丙氨酸(C3H7NO2)、天冬氨酸(C4H7NO4)、赖氨酸(C6H14N2O2)、苯丙氨酸(C9H11NO2)。则水解产物中苯丙氨酸和丙氨酸个数分别是（）A．1和2 B．2和3C．3和4 D．以上都不对4．如图所示，某条多肽链中有3个甘氨酸（位于第8、20、23位）参与其组成。下列叙述正确的是（）A．此多肽链至少含有N原子和O原子各30个B．用特殊水解酶选择性除去图中的3个甘氨酸，形成的产物中有3条多肽链C．形成此多肽链时，参与反应的氨基酸的相对分子质量减少了540D．用特殊水解酶选择性除去图中的3个甘氨酸，形成的产物比原多肽多3个氧原子5．下列关于氨基酸和多肽（蛋白质）的叙述，错误的是（）A．甜味肽的分子式为C13H16O5N2，则该甜味肽是一种二肽B．某二肽的化学式是C8H14N2O5，水解后得到丙氨酸(R基为-CH3)和另一种氨基酸X，则X的化学式应该是C5H9NO4C．酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异是由R基的不同引起的D．n个氨基酸共有m（m>n）个氨基，则这些氨基酸缩合成的一个多肽中氨基的数目为m－n6．下图表示对某蛋白质分子结构中相关数据的统计结果，据此分析，下列表述正确的是（）A．与合成之前的氨基酸分子相比，该蛋白质少了125个氧原子B．该蛋白质的组成元素为C、H、O、NC．参与合成该蛋白质的氨基酸共有羧基141个D．该蛋白质水解为氨基酸时，相对分子质量共增加22687．分析一条多肽链E和一条多肽链F的组成得到如表所示结果（单位:个）。原子或基团CHON游离氨基游离羧基多肽链E201348625332多肽链F182294555461推测组成这两条多肽链的氨基酸数目最可能是（）选项ABCD多肽链E51535052多肽链F49544848A．A B．B C．C D．D8．某三十九肽中共有丙氨酸4个，现去掉其中的丙氨酸得到4条长短不等的多肽（如下图），得到四条小分子肽。将四条小分子肽与原多肽相比较，以下说法错误的是（）A．肽键数目减少7个B．C原子减少12个C．氨基和羧基分别增加3个D．O原子数目减少2个9．（不定项选）某肽链有20个氨基酸，其中天冬氨酸有4个，分别位于第5、6、15、20位（如图所示）；肽酶X专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键，肽酶Y专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键，下列相关叙述错误的是（）A．该20肽含有的肽键至少为19个B．该20肽游离的氨基和羧基至少各为1个和8个C．肽酶X完全作用后产生的多肽共含有氨基酸19个D．肽酶Y完全作用后产生的多肽中氧原子数比20肽多了4个10．某细菌能产生一种环状毒性肽，其分子式是C55H68O18N10，将它彻底水解后只能得到下列四种氨基酸，分别是甘氨酸C2H5NO2，丙氨酸C3H7NO2，苯丙氨酸C9H11NO2，谷氨酸C5H9NO4，其结构式如图所示，请据图回答下列问题：（1）该多肽是________肽化合物，连接相邻两个氨基酸之间化学键是___________，氨基酸脱水缩合形成该化合物的过程中，相对分子质量减少了________。（2）该多肽彻底水解需_