高考生物解题技巧专题二蛋白质合成中的有关计算复习名师精选教案

1、名校名 推荐2012 高考生物解题技巧专题二蛋白质合成中的有关计算复习教案在分析蛋白质合成的过程中，会遇到许多有关肽键、缩合水、氨基、羧基等数量关系的计算题，题型多样，难度较大。现归纳如下，希望能对同学们有所帮助。一、有关蛋白质中氨基酸数、肽键数、肽链数、脱水数的计算肽键数 =生成（失去）水分子数=氨基酸总数肽链数注意：若为环状多肽，则可将公式中的肽链数视为零，再进行相关计算例 1. 一个由 n 条肽链组成的蛋白质分子共有m个氨基酸残基，该蛋白质分子完全水解共需要水分子的数目为a nbmc n md m n2012 高考生物解题技巧专题二蛋白质合成中的有关计算复习教案例 2. 如图表示一个由

2、153 个氨基酸残基构成的蛋白质分子。下列叙述正确的是a 该分子中含有152 个肽键b参与构成该分子的氨基酸中至少有1 个氨基酸含有2 个羧基， 1 个氨基酸含有2 个氨基c该分子中有1 个氨基酸残基含硫d该分子彻底水解将产生153 种氨基酸【解析】图中侧链中有一个肽键（-nh-co-），所以该分子中含有（153 1） 1=153 个肽键， a 错。标出的肽键左端点处的氨基酸必定在r基中有一个氨基，右端点处的氨基酸必定在r 基中有一个羧基，这样才能在肽链之外再形成一个肽键，所以b 正确。 -s-s- 是二硫键，是由两个半胱氨酸( 或两个 -sh) 形成的，所以至少有2 个氨基酸残基含硫，c 错

3、。组成蛋白质的- 1 -名校名 推荐氨基酸只有20 种，彻底水解最多也就是20 种氨基酸，所以d 错。【参考答案】 b二、蛋白质中游离氨基或羧基数的计算1. 至少含有的游离氨 ( 羧 ) 基数 =肽链数。一条肽链至少有一个氨基，一个羧基。2. 游离氨 ( 羧 ) 基数 =肽链数 r 基中含有的氨 ( 羧 ) 基数 =各氨基酸中氨 ( 羧) 基的总数 - 肽键数例 3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三、蛋白质中含有n、o原子数的计算可根据化学中的“原

4、子守恒”进行解答。氨基酸的结构通式是解答此类试题的突破口。在一个氨基酸中，若不考虑 r 基，至少含有 2 个碳原子、 2 个氧原子、 4 个氢原子和 1 个氮原子。而脱水缩合形成多肽时，要失去部分水分子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。1.n原子数 =肽键数肽链数r 基上的 n原子数 =各氨基酸中n 原子总数2.o 原子数 =肽键数 2肽链数 r 基上的o 原子数 =各氨基酸中o 原子总数脱去水分- 2 -名校名 推荐子数3. 至少含有的 o原子数 =氨基酸个数肽链条数 =氨基酸总数脱去的水分子数由于 r 基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数的计算为突破口，计算氨

5、基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。例 4. （ 2009上海卷）某蛋白质由 m 条肽链、 n 个氨基酸组成。该蛋白质至少有氧原子的个数是a nmb n 2mc n mdn 2m例 5. 分析多肽 e 和多肽 f( 均由 1 条肽链组成 ) 得到以下结果。( 单位：个 )原子或基团chon nh2 cooh多肽 e201348625332多肽 f182294555461请推算这2 种多肽中氨基酸的数目最可能是()选项abcd多肽 e1993405851多肽 f1812815349【解析】最简单的方法是以氮原子数为突破口。1 条多肽链至少有1 个 nh2 和 1 个 cooh，若有多余的，则多出的

6、nh2 和 cooh位于 r 基中。多肽e 含有 3 个 nh2，有 2 个可能位于r基中，则可能有2 个氨基酸含2 个氮原子，其余氨基酸各有1 个氮原子，而多肽e 中有 53 个n 原子，因此可能含有53 2=51 个氨基酸。同理，多肽f 可能含 54 5=49 个氨基酸。【参考答案】 d例 6有一条多肽链由12 个氨基酸组成，分子式为cxhynzows（ z12， w13），这条多肽链经过水解后的产物中有5 种氨基酸：半胱氨酸（c3h7no2s）、丙氨酸（ c3h6no2）、天门冬氨酸（ c4h7n04）、赖氨酸（c6h14n202）、苯丙氨酸（c9h11no2）。水解产物中天门冬氨酸的数

7、目是- 3 -名校名 推荐a y+12 个b z+12 个c w+13 个d (w-13)/2 个【解析】据题干提供的5 种氨基酸，可知天门冬氨酸中含有4 个氧原子，而其他氨基酸中仅有 2 个氧原子，这说明天门冬氨酸中多的2个氧原子是存在于r 基中的（因为一个氨基酸在不考虑 r基中的氧原子时，仅羧基中含有2个氧原子）。因此我们可以根据脱水缩合反应前后的氧原子数守恒进行计算。设组成该多肽的天门冬氨酸为n 个，则有：反应前氨基酸中的氧原子数 =2 12（组成该多肽的氨基酸数）+2 n（天门冬氨酸数）；反应后生成物中的氧原子数 =w（多肽分子式中氧原子数）+11（脱下水中的氧原子数）。所以，由“=”

8、得 :n= （ w-13） /2 。点拨：根据其他元素在反应前后数量不变可以求出肽链中的另外几种氨基酸的数目。本题也可以根据反应前后各种原子个数不变，设 5 种氨基酸个数依次为 m、 n、 o、p 个，然后列方程组计算。总之利用物质守恒的思想是解决此类问题的关键。【参考答案】d例 7. 某三十九肽中共有丙氨酸 (r 基为 ch3)4 个，现去掉其中的丙氨酸得到 4 条长短不等的多肽 ( 如图 ) ，下列有关该过程的叙述中错误的是a肽键数目减少8 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1 个【解析】三十九肽中应有39 个氨基酸，其中的肽键数=氨基酸总数 - 肽链数

9、 =39-1=38 个；现去掉其中的4 个丙氨酸，得到4 条长短不等的多肽，这4 条多肽中，共含氨基酸39-4=35个，共有肽键数=氨基酸数 - 肽链数 =35-4=31 个，该过程中，肽键数目减少了35-31=7 个。所以 a 错。每个丙氨酸中含有3 个 c 原子，现去掉其中的4 个丙氨酸，得到4 条长短不等的多肽，这 4 条多肽中c原子减少了3 4=12 个。所以b 对。多肽中的氨基数=肽链数 r 基中含有的氨基数，三十九肽中的氨基数=(1 r基中的氨基数 ) 个；去掉的4 个丙氨酸的r 基中无氨基 , 所以去掉其中的4 个丙氨酸，得到4 条长短不等- 4 -名校名 推荐的多肽中的氨基数=

10、(4+r 基中的氨基数) 个 , 所以该过程中， 氨基数增加了(4+r 基中的氨基数 ) (1+r 基中的氨基数) =3个。同理该过程中，羧基数也增加3 个。因此， c对。去掉丙氨酸相当于水解多肽，所以要有水分子做原料；每水解1 个肽键需要消耗1 个水分子（为脱水缩合的逆过程），由于水解前后肽键总数减少7 个，所以需要消耗7 个水分子，增加 7 个氧原子；又由于要去掉4 个丙氨酸，每一个丙氨酸中有2 个氧原子，所以要减少8个氧原子；因此，氧原子的数目减少为8 7=1 个。 d对。【参考答案】 a四、蛋白质相对分子质量的计算蛋白质相对分子质量 =氨基酸的平均相对分子质量氨基酸的数目水分子的相对分

11、子质量脱去的水分子数即：蛋白质相对分子质量=氨基酸的总的相对分子质量脱去的水分子的相对分子质量注意：有时还要考虑其他化学变化过程，如肽链上出现二硫键（s s）时，要再减去 2( 即两个 h)。例 8. 某蛋白质分子含 a 条肽链，由 b 个氨基酸合成，如果氨基酸的平均相对分子质量是c，则该蛋白质的相对分子质量以及水解时需要的水的相对分子质量分别是a b(c 18) 18a 和 18(b a)b b(c 18) 和 18(a b)c b(c 18) 18a 和 18(a b)d b(c 18) 和 18(b a)【解析】该蛋白质分子有a 条肽链，由b 个氨基酸合成，则共脱去的水分子数为(b a)

12、个，水解时需要的水的相对分子质量是18(b a) 。氨基酸的平均相对分子质量是c，有 b 个氨基酸，则其总的相对分子质量为bc，去掉脱去的水的相对分子质量18(b a) 即为该蛋白质的相对分子质量，即bc 18(b a)= b(c 18) 18a。【参考答案】 a例 9. 胰岛素是一种蛋白质分子，它含有 2 条多肽链， a 链含有 21 个氨基酸， b 链含有 30 个氨基酸， 2 条多肽链间通过 2 个二硫键 ( 二硫键是由 2 个 -sh 连接而成的 ) 连接，在 a 链上也形成 1 个二硫键， 如右图所示为结晶牛胰岛素的平面结构示意图，据此回答:(1) 这 51 个氨基酸形成胰岛素后，

13、相对分子质量比原来减少了。(2) 胰岛素分子中含有肽键个，肽键可表示为。- 5 -名校名 推荐(3) 从理 上分析，胰 素分子至少有个 -nh2，至少有个-cooh。例 10某蛋白 的 构示意 如下，其中 s s表示 接两条相 的二硫 。若 蛋白 由 m个氨基酸构成， 蛋白 在形成 生成的水分子数和减少的相 分子 量分 a m个18mb (m 4) 个18(m 4)c (m 3) 个18(m 3) 4d (m2) 个18(m 2) 4【解析】中 是 状的 ，生成的水分子数=氨基酸数，两 是 状的 ，生成的水分子数 =氨基酸数 数。 目的蛋白 构中有两个 ( 在左右两 各一个 ) ，一个环 (

14、中 ) ，因而 蛋白 在形成 生成的水分子数 （ m-2) 个。所以由水分子数生成而减少的相 分子 量 18（ m-2) 。另外，形成1 个二硫 ，一sh + 一 sh一 ss + 2h ，脱去 2 个 h，形成 2 个二硫 ，就脱去4 个 h，故每个蛋白 分子在形成 减少的相 分子 量 18（ m 2） 4【参考答案】 d五、氨基酸的排列与多 的种 算可用数学中“排列 合”的相关知 行解答。假 有 n（ 1 n 20）种、 m个氨基酸，任意排列构成多 （ 里mn）：1. 若每种氨基酸数目无限( 允 重复 ) 的情况下，可形成 化合物的种 有nm种；2. 若每种氨基酸只有一个（不允 重复）的情

15、况下，可形成 化合物的种 有n(n-1)(n-2) (n-m+1)= anm 种。例 11. 有足量的甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸3 种氨基酸，它 能形成的三 种 以及包含3 种氨基酸的三 种 分 最多有- 6 -名校名 推荐a 9 种， 9 种b 6 种， 3种c 18 种， 6 种d 27 种， 6种六、蛋白质中氨基酸数目与相应的核酸中碱基数的关系dna(基因 )转录翻译mrna蛋白质碱基数 6 :碱基数 3 :氨基酸数 1即 dna(基因 ) 的碱基数 ( 至少 ) : mrna 的碱基数 ( 至少 ) : 氨基酸的数目 6:3:1 。注意：解题时看清是“碱基数”还是“碱基对数”，二者关系为：碱基数 =2碱基对数；对于真核生物而言, 上式中的 dna片段相当于基因编码区中的外显子；关于终止密码子所占的数量，若题目中没有明确要求则不做计算。例 12一条多肽链中有氨基酸1000 个，则作为合成该多肽链模板的信使rna和用来转录该信使 rna的基因分别至少有碱基数a 3000 个和 3000 个b.1000个和 3000 个c 1000 个和 4000 个d.3000个和 6000 个【解析】本题是一道较常见的有关氨基酸数和碱基数之间关系的计算