蛋白質計算問題歸納

安徽省碭山二中　閆海瑞

蛋白質計算問題歸納

安徽省碭山二中閆海瑞

與蛋白質有關的計算問題作為高中生物學習的難點，是讓同學們感到頭疼的一類問題。掌握氨基酸的結構通式及肽鏈的基本結構是解答蛋白質計算問題的基礎。我們可以將肽鏈看作“C”與“—CO—NH—”（肽鍵）交替連接構成的基本骨架，在“C”上連接著“R”基和“H”，在肽鏈的兩端分別是“—NH2”和“—COOH”，如下圖所示（圖中虛線框內(nèi)為肽鍵）：

結合上圖我們可以得出如下規(guī)律：

①在一個氨基酸中，若不考慮R基，含有2個碳原子、2個氧原子、4個氫原子和1個氮原子。

②相鄰氨基酸中與中心碳原子相連的氨基和羧基脫水縮合形成肽鍵，而不是R基中的氨基和羧基。

③生成的H2O中的H分別來自“—COOH”和“—NH2”，而O來自“—COOH”。

④一條肽鏈上至少有一個氨基和一個羧基，且位于肽鏈的兩端，其余的氨基和羧基在R基上。

有關計算問題歸納如下：

1.肽鍵數(shù)=生成的水分子數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)

2.氨基或羧基數(shù)目=肽鏈數(shù)+R基中含有的氨基或羧基數(shù)

3.蛋白質相對分子質量=氨基酸數(shù)×氨基酸平均相對分子質量-脫去的水分子數(shù)×18

（注意：計算蛋白質相對分子質量時，還要考慮是否存在特殊的變化，如二硫鍵“—S—S—”的形成，要脫去2個H，相對分子質量減少2。）

以上三個關系式可用下表表示（假設共有m個氨基酸，氨基酸的平均相對分子質量為a）：

肽鏈數(shù)肽鍵數(shù)脫去的水分子數(shù)氨基數(shù)目羧基數(shù)目多肽相對分子質量1 m-1m-1至少1個至少1個ma-18（m-1）n m-nm-n至少n個至少n個ma-18（m-n）

例1右圖表示一個由200個氨基酸構成的蛋白質分子。下列敘述正確的是（）。

A.該分子中含有198個肽鍵

B.參與構成該蛋白質分子的氨基酸中至少有200個氨基

C.200個氨基酸縮合成該蛋白質分子時相對分子質量共減少了3582

D.該蛋白質分子中至少含有3個氨基

解析由題圖可以看出，該蛋白質分子有兩條肽鏈，并且兩條肽鏈由一個肽鍵連接，所以鏈內(nèi)肽鍵有200-2=198個，鏈間肽鍵有1個，共199個肽鍵，A項錯誤。因鏈間的肽鍵是R基上的氨基和羧基形成的，所以這200個氨基酸中至少有201個氨基，B項錯誤。脫水縮合時兩條鏈上脫去水分子198個，兩條鏈間脫去水分子1個，共199個，相對分子質量共減少了199×18=3582，C項正確。該蛋白質分子有兩條肽鏈，至少含有2個氨基，D項錯誤。

4.原子數(shù)量計算

①碳原子數(shù)=氨基酸的分子數(shù)×2+R基上的碳原子數(shù)。

②氫原子數(shù)=各氨基酸中氫原子的總數(shù)-脫去的水分子數(shù)×2。

③氧原子數(shù)=各氨基酸中氧原子的總數(shù)-脫去的水分子數(shù)。

④氮原子數(shù)=肽鏈數(shù)+肽鍵數(shù)+R基上的氮原子數(shù)=各氨基酸中氮原子的總數(shù)。

例2某多肽的分子式為C42H65N11O9，它徹底水解后只得到以下3種氨基酸，則此多肽中含有的賴氨酸個數(shù)為（）。

解析設甘氨酸、苯丙氨酸和賴氨酸的數(shù)目分別為a、b、c。由于這三種氨基酸都只含有一個羧基，該多肽中的氧原子數(shù)=肽鍵中的氧原子數(shù)+羧基中的氧原子數(shù)，即9=肽鍵中的氧原子數(shù)+2。因此，該多肽含有7個肽鍵，由8個氨基酸脫水縮合而成，即a+b+c=8。根據(jù)該多肽含有的氮原子數(shù)分析，可得a+b+2c=11，可求出c=3。

5.多肽種類的計算

①若有m（0＜m≤20）種氨基酸形成一個n肽，則形成的n肽的種類有mn種。

②若有m種氨基酸形成一個n肽（0＜m≤20，n≤m），且每種氨基酸只有一個，則形成的n肽的種類有m（m-1）（m-2）…（m-n+1）種。

例3現(xiàn)有足量的3種不同氨基酸，則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（）。

解析由上述規(guī)律①很容易計算出3種氨基酸構成的三肽有27種。對于求包含3種氨基酸的三肽的種類，可以理解為第一個位置的氨基酸有3種情況，第二個位置只能從另外2種氨基酸中任選1種，第三個位置只能是剩余的1種氨基酸，按規(guī)律②計算，有6種。所以答案為D。

以上規(guī)律適用于“鏈狀肽”的相關計算，若為環(huán)狀肽，則可將公式中的肽鏈數(shù)視為零，再進行相關計算。

如右圖所示，環(huán)狀肽主鏈中無氨基和羧基，環(huán)狀肽中氨基和羧基的數(shù)目取決于構成環(huán)狀肽的氨基酸R基中的氨基和羧基的數(shù)目。

肽鍵數(shù)=脫去的水分子數(shù)=氨基酸數(shù)。

環(huán)狀多肽的相對分子質量=m（a-18）（m表示氨基酸

數(shù)目，a表示氨基酸平均相對分子質量）。

例4一條環(huán)狀多肽由39個氨基酸形成，其中有4個谷氨酸（R基為“—CH2—CH2—COOH”），則該多肽（）。

解析一條由39個氨基酸形成的環(huán)狀多肽，應有39個肽鍵，A項錯誤。因為谷氨酸的R基上沒有氨基，又不知其他氨基酸上R基的情況，故可能沒有氨基，B項正確。由于該多肽中含有4個谷氨酸，故至少有4個羧基，C項錯誤。組成蛋白質的氨基酸一般為20種，D項錯誤。