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2019-2020年高考生物 解題技巧 專題二蛋白質合成中的有關計算復習教案 在分析蛋白質合成的過程中，會遇到許多有關肽鍵、縮合水、氨基、羧基等數量關系的計算題，題型多樣，難度較大?，F(xiàn)歸納如下，希望能對同學們有所幫助。 一、有關蛋白質中氨基酸數、肽鍵數、肽鏈數、脫水數的計算 肽鍵數=生成（失去）水分子數=氨基酸總數－肽鏈數 注意：若為環(huán)狀多肽，則可將公式中的肽鏈數視為零，再進行相關計算 例1.一個由n條肽鏈組成的蛋白質分子共有m個氨基酸殘基，該蛋白質分子完全水解共需要水分子的數目為 A．n B．m C．n＋m D．m－nxx高考生物 解題技巧 專題二蛋白質合成中的有關計算復習教案 例2.如圖表示一個由153個氨基酸殘基構成的蛋白質分子。下列敘述正確的是 A．該分子中含有152個肽鍵 B．參與構成該分子的氨基酸中至少有1個氨基酸含有 2個羧基，1個氨基酸含有2個氨基 C．該分子中有1個氨基酸殘基含硫 D．該分子徹底水解將產生153種氨基酸 【解析】圖中側鏈中有一個肽鍵（-NH-CO-），所以該分子中含有（153－1）＋1=153個肽鍵，A錯。標出的肽鍵左端點處的氨基酸必定在R基中有一個氨基，右端點處的氨基酸必定在R基中有一個羧基，這樣才能在肽鏈之外再形成一個肽鍵，所以B正確。-S-S-是二硫鍵，是由兩個半胱氨酸(或兩個-SH)形成的，所以至少有2個氨基酸殘基含硫，C錯。組成蛋白質的氨基酸只有20種，徹底水解最多也就是20種氨基酸，所以D錯。 【參考答案】B 二、蛋白質中游離氨基或羧基數的計算 1.至少含有的游離氨(羧)基數=肽鏈數。一條肽鏈至少有一個氨基，一個羧基。 2.游離氨(羧)基數=肽鏈數＋R基中含有的氨(羧)基數=各氨基酸中氨(羧)基的總數-肽鍵數 例3．某肽鏈由51個氨基酸組成，如果用肽酶把其分解成1個二肽、2個五肽、3個六肽、3個七肽，則這些短肽的氨基總數的最小值、肽鍵總數、分解成這些小分子肽所需水分子總數依次是 三、蛋白質中含有N、O原子數的計算 可根據化學中的“原子守恒”進行解答。 氨基酸的結構通式是解答此類試題的突破口。在一個氨基酸中，若不考慮R基，至少含有2個碳原子、2個氧原子、4個氫原子和1個氮原子。而脫水縮合形成多肽時，要失去部分水分子，但是碳原子、氮原子的數目不會減少。 1.N原子數=肽鍵數＋肽鏈數＋R基上的N原子數=各氨基酸中N原子總數 2.O原子數=肽鍵數＋2肽鏈數＋R基上的O原子數=各氨基酸中O原子總數－脫去水分子數 3.至少含有的O原子數=氨基酸個數＋肽鏈條數=氨基酸總數－脫去的水分子數 由于R基上的碳原子數不好確定，且氫原子數較多，因此以氮原子數或氧原子數的計算為突破口，計算氨基酸的分子式或氨基酸個數最為簡便。 例4.（xx上海卷）某蛋白質由m條肽鏈、n個氨基酸組成。該蛋白質至少有氧原子的個數是 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)得到以下結果。(單位：個) 原子或基團 C H O N －NH2 －COOH 多肽E 201 348 62 53 3 2 多肽F 182 294 55 54 6 1 請推算這2種多肽中氨基酸的數目最可能是(　　) 選項 A B C D 多肽E 199 340 58 51 多肽F 181 281 53 49 【解析】最簡單的方法是以氮原子數為突破口。1條多肽鏈至少有1個—NH2和1個－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－NH2，有2個可能位于R基中，則可能有2個氨基酸含2個氮原子，其余氨基酸各有1個氮原子，而多肽E中有53個N原子，因此可能含有53－2=51個氨基酸。同理，多肽F可能含54－5=49個氨基酸。 【參考答案】D 例6．有一條多肽鏈由12個氨基酸組成，分子式為CxHyNzOwS（z>12，w>13），這條多肽鏈經過水解后的產物中有5種氨基酸：半胱氨酸（C3H7NO2S）、丙氨酸（C3H6NO2）、天門冬氨酸（C4H7N04）、賴氨酸（C6H14N202）、苯丙氨酸（C9H11NO2）。水解產物中天門冬氨酸的數目是 A．y+12個 B．z+12個 C．w+13個 D．(w-13)/2個 【解析】據題干提供的5種氨基酸，可知天門冬氨酸中含有4個氧原子，而其他氨基酸中僅有2個氧原子，這說明天門冬氨酸中多的2個氧原子是存在于R基中的（因為一個氨基酸在不考慮R基中的氧原子時，僅羧基中含有2個氧原子）。因此我們可以根據脫水縮合反應前后的氧原子數守恒進行計算。設組成該多肽的天門冬氨酸為n個，則有：①反應前氨基酸中的氧原子數=212（組成該多肽的氨基酸數）+2n（天門冬氨酸數）；②反應后生成物中的氧原子數=w（多肽分子式中氧原子數）+11（脫下水中的氧原子數）。所以，由“①=②”得:n=（w-13）/2。 點撥：根據其他元素在反應前后數量不變可以求出肽鏈中的另外幾種氨基酸的數目。本題也可以根據反應前后各種原子個數不變，設5種氨基酸個數依次為m、n、o、p個，然后列方程組計算?？傊梦镔|守恒的思想是解決此類問題的關鍵。 【參考答案】D 例7.某三十九肽中共有丙氨酸(R基為—CH3)4個，現(xiàn)去掉其中的丙氨酸得到4條長短不等的多肽(如圖)，下列有關該過程的敘述中錯誤的是 A．肽鍵數目減少8個 　　 B．C原子減少12個 C．氨基和羧基分別增加3個 　　D．O原子數目減少1個 【解析】三十九肽中應有39個氨基酸，其中的肽鍵數=氨基酸總數-肽鏈數=39-1=38個；現(xiàn)去掉其中的4個丙氨酸，得到4條長短不等的多肽，這4條多肽中，共含氨基酸39-4=35個，共有肽鍵數=氨基酸數-肽鏈數=35-4=31個，該過程中，肽鍵數目減少了35-31=7個。所以A錯。 每個丙氨酸中含有3個C原子，現(xiàn)去掉其中的4個丙氨酸，得到4條長短不等的多肽，這4條多肽中C原子減少了34=12個。所以B對。 多肽中的氨基數=肽鏈數＋R基中含有的氨基數，三十九肽中的氨基數=(1＋R基中的氨基數)個；去掉的4個丙氨酸的R基中無氨基,所以去掉其中的4個丙氨酸，得到4條長短不等的多肽中的氨基數=(4+R基中的氨基數)個,所以該過程中，氨基數增加了[(4+R基中的氨基數)－(1+R基中的氨基數)] =3個。同理該過程中，羧基數也增加3個。因此，C對。 去掉丙氨酸相當于水解多肽，所以要有水分子做原料；每水解1個肽鍵需要消耗1個水分子（為脫水縮合的逆過程），由于水解前后肽鍵總數減少7個，所以需要消耗7個水分子，增加7個氧原子；又由于要去掉4個丙氨酸，每一個丙氨酸中有2個氧原子，所以要減少8個氧原子；因此，氧原子的數目減少為8－7=1個。D對。 【參考答案】A 四、蛋白質相對分子質量的計算 蛋白質相對分子質量=氨基酸的平均相對分子質量氨基酸的數目－水分子的相對分子質量脫去的水分子數 即：蛋白質相對分子質量=氨基酸的總的相對分子質量－脫去的水分子的相對分子質量 注意：有時還要考慮其他化學變化過程，如肽鏈上出現(xiàn)二硫鍵（—S—S—）時，要再減去2(即兩個H)。 例8.某蛋白質分子含a條肽鏈，由b個氨基酸合成，如果氨基酸的平均相對分子質量是c，則該蛋白質的相對分子質量以及水解時需要的水的相對分子質量分別是 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】該蛋白質分子有a條肽鏈，由b個氨基酸合成，則共脫去的水分子數為(b－a)個，水解時需要的水的相對分子質量是18(b－a)。氨基酸的平均相對分子質量是c，有b個氨基酸，則其總的相對分子質量為bc，去掉脫去的水的相對分子質量18(b－a)即為該蛋白質的相對分子質量，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分子，它含有2條多肽鏈，A鏈含有21個氨基酸，B鏈含有30個氨基酸，2條多肽鏈間通過2個二硫鍵(二硫鍵是由2個-SH連接而成的)連接，在A鏈上也形成1個二硫鍵，如右圖所示為結晶牛胰島素的平面結構示意圖，據此回答: (1)這51個氨基酸形成胰島素后，相對分子質量比原來減少了 。 (2)胰島素分子中含有肽鍵 個，肽鍵可表示為 。 (3)從理論上分析，胰島素分子至少有 個-NH2，至少有 個-COOH。 例10．某蛋白質的結構示意圖如下，其中—S—S—表示連接兩條相鄰肽鏈的二硫鍵。若該蛋白質由m個氨基酸構成，則該蛋白質在形成時生成的水分子數和減少的相對分子質量分別為 A．m個　18m B．(m－4)個　18(m－4) C．(m－3)個　18(m－3)＋4 D．(m－2)個　18(m－2)＋4 【解析】中間是環(huán)狀的肽鏈，生成的水分子數=氨基酸數，兩邊是鏈狀的肽鏈，生成的水分子數=氨基酸數－肽鏈數。題目的蛋白質結構中有兩個單鏈(在左右兩邊各一個單鏈)，一個環(huán)(中間)，因而該蛋白質在形成時生成的水分子數為（m-2)個。所以由水分子數生成而減少的相對分子質量為18（m-2)。 另外，形成1個二硫鍵時，一SH + 一SH→一S—S— + 2H，脫去2個H，形成2個二硫鍵，就脫去4個H，故每個蛋白質分子在形成時減少的相對分子質量為18（m－2）＋4 【參考答案】D 五、氨基酸的排列與多肽的種類計算 可用數學中“排列組合”的相關知識進行解答。 假設有n（1≤n≤20）種、m個氨基酸，任意排列構成多肽（這里m≤n）： 1.若每種氨基酸數目無限(允許重復)的情況下，可形成肽類化合物的種類有nm種； 2.若每種氨基酸只有一個（不允許重復）的情況下，可形成肽類化合物的種類有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以及包含3種氨基酸的三肽種類分別最多有 A．9種，9種 B．6種，3種 C．18種，6種 D．27種，6種 六、蛋白質中氨基酸數目與相應的核酸中堿基數的關系 DNA(基因) mRNA蛋白質 堿基數6 : 堿基數3 : 氨基酸數1 即DNA(基因)的堿基數(至少) : mRNA的堿基數(至少) :氨基酸的數目＝6:3:1。 注意：解題時看清是“堿基數”還是“堿基對數”，二者關系為：堿基數=2堿基對數；對于真核生物而言,上式中的DNA片段相當于基因編碼區(qū)中的外顯子；關于終止密碼子所占的數量，若題目中沒有明確要求則不做計算。 例12．一條多肽鏈中有氨基酸1000個，則作為合成該多肽鏈模板的信使RNA和用來轉錄該信使RNA的基因分別至少有堿基數 　　A．3000個和3000個 B.1000個和3000個 　　C．1000個和4000個 D.3000個和6000個 【解析】本題是一道較常見的有關氨基酸數和堿基數之間關系的計算題，主要考查學生對知識的理解運用能力和知識的遷移能力。根據上述規(guī)律，很容易作答。 【參考答案】D 例13． 某條多肽的相對分子質量為2778，若氨基酸的平均相對分子質量為110，如考慮終止密碼子，則編碼該多肽的基因長度至少是 A．75對堿基 B．78對堿基 C．90對堿基 D．93對堿基 備注：把握中心法則及計算中的對應關系，同時注意看清是“堿基數”，還是“堿基對數”，是否考慮終止密碼，所求解的內容是“最多”還是“至少”等等。一定要避免數量關系不清楚而出錯。