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2019-2020年高考生物 解題技巧 專(zhuān)題二蛋白質(zhì)合成中的有關(guān)計(jì)算復(fù)習(xí)教案 在分析蛋白質(zhì)合成的過(guò)程中，會(huì)遇到許多有關(guān)肽鍵、縮合水、氨基、羧基等數(shù)量關(guān)系的計(jì)算題，題型多樣，難度較大?，F(xiàn)歸納如下，希望能對(duì)同學(xué)們有所幫助。 一、有關(guān)蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)、肽鍵數(shù)、肽鏈數(shù)、脫水?dāng)?shù)的計(jì)算 肽鍵數(shù)=生成（失去）水分子數(shù)=氨基酸總數(shù)－肽鏈數(shù) 注意：若為環(huán)狀多肽，則可將公式中的肽鏈數(shù)視為零，再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算 例1.一個(gè)由n條肽鏈組成的蛋白質(zhì)分子共有m個(gè)氨基酸殘基，該蛋白質(zhì)分子完全水解共需要水分子的數(shù)目為 A．n B．m C．n＋m D．m－nxx高考生物 解題技巧 專(zhuān)題二蛋白質(zhì)合成中的有關(guān)計(jì)算復(fù)習(xí)教案 例2.如圖表示一個(gè)由153個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成的蛋白質(zhì)分子。下列敘述正確的是 A．該分子中含有152個(gè)肽鍵 B．參與構(gòu)成該分子的氨基酸中至少有1個(gè)氨基酸含有 2個(gè)羧基，1個(gè)氨基酸含有2個(gè)氨基 C．該分子中有1個(gè)氨基酸殘基含硫 D．該分子徹底水解將產(chǎn)生153種氨基酸 【解析】圖中側(cè)鏈中有一個(gè)肽鍵（-NH-CO-），所以該分子中含有（153－1）＋1=153個(gè)肽鍵，A錯(cuò)。標(biāo)出的肽鍵左端點(diǎn)處的氨基酸必定在R基中有一個(gè)氨基，右端點(diǎn)處的氨基酸必定在R基中有一個(gè)羧基，這樣才能在肽鏈之外再形成一個(gè)肽鍵，所以B正確。-S-S-是二硫鍵，是由兩個(gè)半胱氨酸(或兩個(gè)-SH)形成的，所以至少有2個(gè)氨基酸殘基含硫，C錯(cuò)。組成蛋白質(zhì)的氨基酸只有20種，徹底水解最多也就是20種氨基酸，所以D錯(cuò)。 【參考答案】B 二、蛋白質(zhì)中游離氨基或羧基數(shù)的計(jì)算 1.至少含有的游離氨(羧)基數(shù)=肽鏈數(shù)。一條肽鏈至少有一個(gè)氨基，一個(gè)羧基。 2.游離氨(羧)基數(shù)=肽鏈數(shù)＋R基中含有的氨(羧)基數(shù)=各氨基酸中氨(羧)基的總數(shù)-肽鍵數(shù) 例3．某肽鏈由51個(gè)氨基酸組成，如果用肽酶把其分解成1個(gè)二肽、2個(gè)五肽、3個(gè)六肽、3個(gè)七肽，則這些短肽的氨基總數(shù)的最小值、肽鍵總數(shù)、分解成這些小分子肽所需水分子總數(shù)依次是 三、蛋白質(zhì)中含有N、O原子數(shù)的計(jì)算 可根據(jù)化學(xué)中的“原子守恒”進(jìn)行解答。 氨基酸的結(jié)構(gòu)通式是解答此類(lèi)試題的突破口。在一個(gè)氨基酸中，若不考慮R基，至少含有2個(gè)碳原子、2個(gè)氧原子、4個(gè)氫原子和1個(gè)氮原子。而脫水縮合形成多肽時(shí)，要失去部分水分子，但是碳原子、氮原子的數(shù)目不會(huì)減少。 1.N原子數(shù)=肽鍵數(shù)＋肽鏈數(shù)＋R基上的N原子數(shù)=各氨基酸中N原子總數(shù) 2.O原子數(shù)=肽鍵數(shù)＋2肽鏈數(shù)＋R基上的O原子數(shù)=各氨基酸中O原子總數(shù)－脫去水分子數(shù) 3.至少含有的O原子數(shù)=氨基酸個(gè)數(shù)＋肽鏈條數(shù)=氨基酸總數(shù)－脫去的水分子數(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(jì)算為突破口，計(jì)算氨基酸的分子式或氨基酸個(gè)數(shù)最為簡(jiǎn)便。 例4.（xx上海卷）某蛋白質(zhì)由m條肽鏈、n個(gè)氨基酸組成。該蛋白質(zhì)至少有氧原子的個(gè)數(shù)是 A．n－m B．n－2m C．n＋m D．n＋2m 例5.分析多肽E和多肽F(均由1條肽鏈組成)得到以下結(jié)果。(單位：個(gè)) 原子或基團(tuán) C H O N －NH2 －COOH 多肽E 201 348 62 53 3 2 多肽F 182 294 55 54 6 1 請(qǐng)推算這2種多肽中氨基酸的數(shù)目最可能是(　　) 選項(xiàng) A B C D 多肽E 199 340 58 51 多肽F 181 281 53 49 【解析】最簡(jiǎn)單的方法是以氮原子數(shù)為突破口。1條多肽鏈至少有1個(gè)—NH2和1個(gè)－COOH，若有多余的，則多出的－NH2和－COOH位于R基中。多肽E含有3個(gè)－NH2，有2個(gè)可能位于R基中，則可能有2個(gè)氨基酸含2個(gè)氮原子，其余氨基酸各有1個(gè)氮原子，而多肽E中有53個(gè)N原子，因此可能含有53－2=51個(gè)氨基酸。同理，多肽F可能含54－5=49個(gè)氨基酸。 【參考答案】D 例6．有一條多肽鏈由12個(gè)氨基酸組成，分子式為CxHyNzOwS（z>12，w>13），這條多肽鏈經(jīng)過(guò)水解后的產(chǎn)物中有5種氨基酸：半胱氨酸（C3H7NO2S）、丙氨酸（C3H6NO2）、天門(mén)冬氨酸（C4H7N04）、賴(lài)氨酸（C6H14N202）、苯丙氨酸（C9H11NO2）。水解產(chǎn)物中天門(mén)冬氨酸的數(shù)目是 A．y+12個(gè) B．z+12個(gè) C．w+13個(gè) D．(w-13)/2個(gè) 【解析】據(jù)題干提供的5種氨基酸，可知天門(mén)冬氨酸中含有4個(gè)氧原子，而其他氨基酸中僅有2個(gè)氧原子，這說(shuō)明天門(mén)冬氨酸中多的2個(gè)氧原子是存在于R基中的（因?yàn)橐粋€(gè)氨基酸在不考慮R基中的氧原子時(shí)，僅羧基中含有2個(gè)氧原子）。因此我們可以根據(jù)脫水縮合反應(yīng)前后的氧原子數(shù)守恒進(jìn)行計(jì)算。設(shè)組成該多肽的天門(mén)冬氨酸為n個(gè)，則有：①反應(yīng)前氨基酸中的氧原子數(shù)=212（組成該多肽的氨基酸數(shù)）+2n（天門(mén)冬氨酸數(shù)）；②反應(yīng)后生成物中的氧原子數(shù)=w（多肽分子式中氧原子數(shù)）+11（脫下水中的氧原子數(shù)）。所以，由“①=②”得:n=（w-13）/2。 點(diǎn)撥：根據(jù)其他元素在反應(yīng)前后數(shù)量不變可以求出肽鏈中的另外幾種氨基酸的數(shù)目。本題也可以根據(jù)反應(yīng)前后各種原子個(gè)數(shù)不變，設(shè)5種氨基酸個(gè)數(shù)依次為m、n、o、p個(gè)，然后列方程組計(jì)算?？傊梦镔|(zhì)守恒的思想是解決此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵。 【參考答案】D 例7.某三十九肽中共有丙氨酸(R基為—CH3)4個(gè)，現(xiàn)去掉其中的丙氨酸得到4條長(zhǎng)短不等的多肽(如圖)，下列有關(guān)該過(guò)程的敘述中錯(cuò)誤的是 A．肽鍵數(shù)目減少8個(gè) 　　 B．C原子減少12個(gè) C．氨基和羧基分別增加3個(gè) 　　D．O原子數(shù)目減少1個(gè) 【解析】三十九肽中應(yīng)有39個(gè)氨基酸，其中的肽鍵數(shù)=氨基酸總數(shù)-肽鏈數(shù)=39-1=38個(gè)；現(xiàn)去掉其中的4個(gè)丙氨酸，得到4條長(zhǎng)短不等的多肽，這4條多肽中，共含氨基酸39-4=35個(gè)，共有肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)=35-4=31個(gè)，該過(guò)程中，肽鍵數(shù)目減少了35-31=7個(gè)。所以A錯(cuò)。 每個(gè)丙氨酸中含有3個(gè)C原子，現(xiàn)去掉其中的4個(gè)丙氨酸，得到4條長(zhǎng)短不等的多肽，這4條多肽中C原子減少了34=12個(gè)。所以B對(duì)。 多肽中的氨基數(shù)=肽鏈數(shù)＋R基中含有的氨基數(shù)，三十九肽中的氨基數(shù)=(1＋R基中的氨基數(shù))個(gè)；去掉的4個(gè)丙氨酸的R基中無(wú)氨基,所以去掉其中的4個(gè)丙氨酸，得到4條長(zhǎng)短不等的多肽中的氨基數(shù)=(4+R基中的氨基數(shù))個(gè),所以該過(guò)程中，氨基數(shù)增加了[(4+R基中的氨基數(shù))－(1+R基中的氨基數(shù))] =3個(gè)。同理該過(guò)程中，羧基數(shù)也增加3個(gè)。因此，C對(duì)。 去掉丙氨酸相當(dāng)于水解多肽，所以要有水分子做原料；每水解1個(gè)肽鍵需要消耗1個(gè)水分子（為脫水縮合的逆過(guò)程），由于水解前后肽鍵總數(shù)減少7個(gè)，所以需要消耗7個(gè)水分子，增加7個(gè)氧原子；又由于要去掉4個(gè)丙氨酸，每一個(gè)丙氨酸中有2個(gè)氧原子，所以要減少8個(gè)氧原子；因此，氧原子的數(shù)目減少為8－7=1個(gè)。D對(duì)。 【參考答案】A 四、蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算 蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量=氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量氨基酸的數(shù)目－水分子的相對(duì)分子質(zhì)量脫去的水分子數(shù) 即：蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量=氨基酸的總的相對(duì)分子質(zhì)量－脫去的水分子的相對(duì)分子質(zhì)量 注意：有時(shí)還要考慮其他化學(xué)變化過(guò)程，如肽鏈上出現(xiàn)二硫鍵（—S—S—）時(shí)，要再減去2(即兩個(gè)H)。 例8.某蛋白質(zhì)分子含a條肽鏈，由b個(gè)氨基酸合成，如果氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量是c，則該蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量以及水解時(shí)需要的水的相對(duì)分子質(zhì)量分別是 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】該蛋白質(zhì)分子有a條肽鏈，由b個(gè)氨基酸合成，則共脫去的水分子數(shù)為(b－a)個(gè)，水解時(shí)需要的水的相對(duì)分子質(zhì)量是18(b－a)。氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量是c，有b個(gè)氨基酸，則其總的相對(duì)分子質(zhì)量為bc，去掉脫去的水的相對(duì)分子質(zhì)量18(b－a)即為該蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量，即bc－18(b－a)= b(c－18)＋18a。 【參考答案】A 例9.胰島素是一種蛋白質(zhì)分子，它含有2條多肽鏈，A鏈含有21個(gè)氨基酸，B鏈含有30個(gè)氨基酸，2條多肽鏈間通過(guò)2個(gè)二硫鍵(二硫鍵是由2個(gè)-SH連接而成的)連接，在A鏈上也形成1個(gè)二硫鍵，如右圖所示為結(jié)晶牛胰島素的平面結(jié)構(gòu)示意圖，據(jù)此回答: (1)這51個(gè)氨基酸形成胰島素后，相對(duì)分子質(zhì)量比原來(lái)減少了 。 (2)胰島素分子中含有肽鍵 個(gè)，肽鍵可表示為 。 (3)從理論上分析，胰島素分子至少有 個(gè)-NH2，至少有 個(gè)-COOH。 例10．某蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)示意圖如下，其中—S—S—表示連接兩條相鄰肽鏈的二硫鍵。若該蛋白質(zhì)由m個(gè)氨基酸構(gòu)成，則該蛋白質(zhì)在形成時(shí)生成的水分子數(shù)和減少的相對(duì)分子質(zhì)量分別為 A．m個(gè)　18m B．(m－4)個(gè)　18(m－4) C．(m－3)個(gè)　18(m－3)＋4 D．(m－2)個(gè)　18(m－2)＋4 【解析】中間是環(huán)狀的肽鏈，生成的水分子數(shù)=氨基酸數(shù)，兩邊是鏈狀的肽鏈，生成的水分子數(shù)=氨基酸數(shù)－肽鏈數(shù)。題目的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)單鏈(在左右兩邊各一個(gè)單鏈)，一個(gè)環(huán)(中間)，因而該蛋白質(zhì)在形成時(shí)生成的水分子數(shù)為（m-2)個(gè)。所以由水分子數(shù)生成而減少的相對(duì)分子質(zhì)量為18（m-2)。 另外，形成1個(gè)二硫鍵時(shí)，一SH + 一SH→一S—S— + 2H，脫去2個(gè)H，形成2個(gè)二硫鍵，就脫去4個(gè)H，故每個(gè)蛋白質(zhì)分子在形成時(shí)減少的相對(duì)分子質(zhì)量為18（m－2）＋4 【參考答案】D 五、氨基酸的排列與多肽的種類(lèi)計(jì)算 可用數(shù)學(xué)中“排列組合”的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行解答。 假設(shè)有n（1≤n≤20）種、m個(gè)氨基酸，任意排列構(gòu)成多肽（這里m≤n）： 1.若每種氨基酸數(shù)目無(wú)限(允許重復(fù))的情況下，可形成肽類(lèi)化合物的種類(lèi)有nm種； 2.若每種氨基酸只有一個(gè)（不允許重復(fù)）的情況下，可形成肽類(lèi)化合物的種類(lèi)有n(n-1)(n-2)…(n-m+1)=種。 例11.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(lèi)以及包含3種氨基酸的三肽種類(lèi)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 六、蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目與相應(yīng)的核酸中堿基數(shù)的關(guān)系 DNA(基因) mRNA蛋白質(zhì) 堿基數(shù)6 : 堿基數(shù)3 : 氨基酸數(shù)1 即DNA(基因)的堿基數(shù)(至少) : mRNA的堿基數(shù)(至少) :氨基酸的數(shù)目＝6:3:1。 注意：解題時(shí)看清是“堿基數(shù)”還是“堿基對(duì)數(shù)”，二者關(guān)系為：堿基數(shù)=2堿基對(duì)數(shù)；對(duì)于真核生物而言,上式中的DNA片段相當(dāng)于基因編碼區(qū)中的外顯子；關(guān)于終止密碼子所占的數(shù)量，若題目中沒(méi)有明確要求則不做計(jì)算。 例12．一條多肽鏈中有氨基酸1000個(gè)，則作為合成該多肽鏈模板的信使RNA和用來(lái)轉(zhuǎn)錄該信使RNA的基因分別至少有堿基數(shù) 　　A．3000個(gè)和3000個(gè) B.1000個(gè)和3000個(gè) 　　C．1000個(gè)和4000個(gè) D.3000個(gè)和6000個(gè) 【解析】本題是一道較常見(jiàn)的有關(guān)氨基酸數(shù)和堿基數(shù)之間關(guān)系的計(jì)算題，主要考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解運(yùn)用能力和知識(shí)的遷移能力。根據(jù)上述規(guī)律，很容易作答。 【參考答案】D 例13． 某條多肽的相對(duì)分子質(zhì)量為2778，若氨基酸的平均相對(duì)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(zhǎng)度至少是 A．75對(duì)堿基 B．78對(duì)堿基 C．90對(duì)堿基 D．93對(duì)堿基 備注：把握中心法則及計(jì)算中的對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)注意看清是“堿基數(shù)”，還是“堿基對(duì)數(shù)”，是否考慮終止密碼，所求解的內(nèi)容是“最多”還是“至少”等等。一定要避免數(shù)量關(guān)系不清楚而出錯(cuò)。