2019-2020學(xué)年新素養(yǎng)人教版高中生物必修一課件：第2章-組成細(xì)胞的分子-微專題一

第2章組成細(xì)胞的分子微專題一

與蛋白質(zhì)的合成和水解過程相關(guān)的計(jì)算一、蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量、氨基酸數(shù)、肽鏈數(shù)、肽鍵數(shù)和失去水分子數(shù)的關(guān)系1.肽鍵數(shù)＝失去水分子數(shù)＝氨基酸數(shù)－肽鏈數(shù)(對(duì)于環(huán)肽來(lái)說，肽鍵數(shù)＝氨基酸數(shù)＝失去水分子數(shù))。2.蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量＝氨基酸數(shù)×氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量－脫去水分子數(shù)×18(若有p個(gè)二硫鍵生成，則還應(yīng)減去2p)肽鏈數(shù)目氨基酸數(shù)肽鍵數(shù)目脫去水分子數(shù)多肽(蛋白質(zhì))的相對(duì)分子質(zhì)量1條nn－1n－1an－18×(n－1)m條nn－mn－man－18×(n－m)注：設(shè)氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為a。例1

(2019·合肥高一檢測(cè))下面為牛胰島素結(jié)構(gòu)圖，該物質(zhì)中—S—S—是由兩個(gè)—SH脫去兩個(gè)H形成的，下列說法正確的是A.牛胰島素為五十一肽，其中含有50個(gè)肽鍵B.牛胰島素中至少有2個(gè)—NH2和2個(gè)—COOHC.牛胰島素水解產(chǎn)物含有20種不同的氨基酸D.牛胰島素形成時(shí)，減少的相對(duì)分子質(zhì)量為882解析該牛胰島素含有51個(gè)氨基酸，其中含有肽鍵數(shù)為51－2＝49(個(gè))；牛胰島素含有兩條肽鏈，至少含有2個(gè)—NH2和2個(gè)—COOH；牛胰島素水解可得到51個(gè)氨基酸，最多有20種氨基酸，但并非一定是20種；牛胰島素形成時(shí)，51個(gè)氨基酸脫水縮合的同時(shí)還減少了6個(gè)H，故減少的相對(duì)分子質(zhì)量為49×18＋6＝888。√例2

2條肽鏈分別由360個(gè)氨基酸和380個(gè)氨基酸組成，若氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為a，則2條肽鏈之間相差的肽鍵數(shù)和相差的相對(duì)分子質(zhì)量分別是A.19和19aB.19和19a－19×18C.20和20aD.20和20a－20×18解析360個(gè)氨基酸脫水縮合形成1條肽鏈時(shí)，形成的肽鍵數(shù)是360－1＝359(個(gè))，380個(gè)氨基酸脫水縮合形成1條肽鏈時(shí)，形成的肽鍵數(shù)是380－1＝379(個(gè))，二者肽鍵數(shù)相差379－359＝20(個(gè))；兩條肽鏈相對(duì)分子質(zhì)量相差(380a－379×18)－(360a－359×18)＝20a－20×18。√二、蛋白質(zhì)中游離氨基或羧基的計(jì)算可將肽鏈看作“C”與“—CO—NH—”交替連接構(gòu)成的基本骨架，在“C”上連接著—R和—H，在肽鏈的兩端分別是游離的“—NH2”和“—COOH”，如圖所示：1.至少含有的游離氨基或羧基數(shù)＝肽鏈數(shù)。2.游離氨基或羧基數(shù)＝肽鏈數(shù)＋R基中含有的氨基或羧基數(shù)。3.環(huán)狀肽中游離氨基或羧基數(shù)取決于構(gòu)成環(huán)狀肽的氨基酸R基中的氨基或羧基數(shù)。例3

(2019·大同高一檢測(cè))現(xiàn)有氨基酸800個(gè)，其中氨基總數(shù)為810個(gè)，羧基總數(shù)為808個(gè)，則由這些氨基酸合成的含有2條肽鏈的蛋白質(zhì)共有肽鍵、氨基和羧基的數(shù)目依次分別為A.798、2和2 B.798、12和10C.799、1和1 D.799、11和90解析氨基酸800個(gè)，其中氨基總數(shù)為810個(gè)，羧基總數(shù)為808個(gè)，則R基上游離的氨基為810－800＝10(個(gè))，游離的羧基為808－800＝8(個(gè))。這些氨基酸合成的含有2條肽鏈的蛋白質(zhì)共有肽鍵數(shù)為800－2＝798(個(gè))，所以總的氨基數(shù)目為10＋2＝12(個(gè))，總的羧基數(shù)目為8＋2＝10(個(gè))?！汤?某鏈狀多肽由22個(gè)氨基酸縮合而成。在某種情況下該多肽被水解成1個(gè)四肽，2個(gè)三肽，2個(gè)六肽，則這些短肽的游離氨基總數(shù)的最小值、肽鍵總數(shù)及水解成這些短肽所需的水分子總數(shù)分別為A.6、18、22 B.5、18、17C.17、17、22 D.5、17、4解析該多肽被水解成5條短肽，故至少有5個(gè)游離的氨基；肽鍵總數(shù)＝氨基酸總數(shù)－肽鏈數(shù)＝22－5＝17；該多肽被水解為5個(gè)短肽時(shí)有4個(gè)肽鍵斷裂，即需要4個(gè)水分子?！倘㈡湢疃嚯闹懈髟訑?shù)的計(jì)算1.氧原子數(shù)＝肽鍵數(shù)＋2×肽鏈數(shù)＋R基上的氧原子數(shù)＝各氨基酸中氧原子的總數(shù)－脫去的水分子數(shù)。2.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)。3.含2個(gè)氨基的氨基酸數(shù)＝氮原子數(shù)－肽鍵數(shù)－肽鏈數(shù)。4.含2個(gè)羧基的氨基酸數(shù)＝(氧原子數(shù)－肽鍵數(shù)－2×肽鏈數(shù))/2。提醒：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5

(2019·江蘇泰州聯(lián)考)某三十九肽中共有甘氨酸(甘氨酸結(jié)構(gòu)式如圖1)4個(gè)，現(xiàn)用某種水解酶去除其中的甘氨酸，得到4條長(zhǎng)短不等的多肽(如圖2)，如將原來(lái)多肽與4條多肽總的原子數(shù)或結(jié)構(gòu)數(shù)進(jìn)行比較時(shí)，會(huì)出現(xiàn)下列4種情況中的①肽鍵數(shù)目減少7個(gè)②C原子數(shù)目減少8個(gè)③氨基和羧基分別增加3個(gè)④O原子數(shù)目減少1個(gè)A.1種

B.2種

C.3種

D.4種√解析該三十九肽中含有肽鍵數(shù)目為38個(gè)，去掉甘氨酸后的肽鍵數(shù)目為6＋8＋7＋10＝31，①正確；C原子減少數(shù)目為甘氨酸數(shù)×2＝4×2＝8，②正確；該三十九肽中原來(lái)含有的氨基和羧基數(shù)目各至少為1個(gè)，用水解酶去掉甘氨酸后有4條多肽鏈，氨基和羧基至少各有4個(gè)，③正確；根據(jù)甘氨酸的位置可知，去除4個(gè)甘氨酸后將導(dǎo)致7個(gè)肽鍵斷裂，故水解需要7個(gè)水分子，同時(shí)脫去4個(gè)甘氨酸，所以O(shè)原子數(shù)目減少1個(gè)，④正確。方法技巧蛋白質(zhì)形成過程中各元素的變化總結(jié)(1)數(shù)目變化的元素：H、O，因脫去H2O而減少，還有一部分H因形成二硫鍵而減少。(2)數(shù)目不變的元素：C、N、S，因此可根據(jù)N原子數(shù)推測(cè)蛋白質(zhì)(多肽)中氨基酸數(shù)。例6經(jīng)分析某條多肽鏈中有O原子p個(gè)，N原子q個(gè)，它徹底水解后，只得到下列四種氨基酸。分析推算可知，1分子該多肽水解得到的賴氨酸個(gè)數(shù)為半胱氨酸丙氨酸

賴氨酸

苯丙氨酸A.p－q B.q－pC.p－q＋1 D.q－p＋1√解析分析四種氨基酸的特點(diǎn)可知，賴氨酸含有兩個(gè)氮原子，根據(jù)氧原子數(shù)目進(jìn)行計(jì)算，氧原子數(shù)＝氨基酸數(shù)＋肽鏈條數(shù)＋R基上氧原子數(shù)，分析這四種氨基酸R基可知，四種氨基酸的R基上均無(wú)氧原子，該多肽所含氨基酸數(shù)為(p－1)個(gè)，氮原子數(shù)＝氨基酸數(shù)＋R基上的氮原子數(shù)，四種氨基酸中只有賴氨酸的R基上有一個(gè)氮原子。因此該多肽含有的賴氨酸數(shù)＝q－(p－1)＝q－p＋1，D項(xiàng)正確。跟蹤訓(xùn)練1.某蛋白質(zhì)由m條肽鏈、n個(gè)氨基酸組成。該蛋白質(zhì)中氧原子的個(gè)數(shù)至少是A.n－m

B.n－2mC.n＋m

D.n＋2m123456解析一個(gè)氨基酸分子中至少有2個(gè)氧原子，n個(gè)氨基酸形成m條肽鏈的過程中要脫掉n－m個(gè)水分子，所以氧原子的個(gè)數(shù)至少是2n－(n－m)＝n＋m(個(gè))?！?.(2019·江蘇啟東中學(xué)月考)分析一條多肽鏈E和一條多肽鏈F得到如表所示結(jié)果(單位：個(gè))。123456原子或基團(tuán)CHON游離氨基游離羧基多肽鏈E201348625332多肽鏈F182294555461推測(cè)組成兩條多肽鏈的氨基酸數(shù)目最可能是選項(xiàng)ABCD多肽鏈E199535051多肽鏈F181544849√123456解析氨基酸數(shù)目＝肽鍵數(shù)＋肽鏈數(shù)，據(jù)表分析應(yīng)通過N計(jì)算氨基酸數(shù)目，N存在于肽鍵及游離的氨基中，且每一條肽鏈至少有一個(gè)游離的氨基，因而多肽鏈E中肽鍵數(shù)是53－3＝50(個(gè))，氨基酸數(shù)是50＋1＝51(個(gè))，多肽鏈F中氨基酸數(shù)目是54－6＋1＝49(個(gè))，D正確。3.某直鏈多肽的分子式為C22H34O13N6，其水解后共產(chǎn)生下列3種氨基酸，下列相關(guān)敘述正確的是123456

甘氨酸

丙氨酸

谷氨酸A.合成1分子該物質(zhì)將產(chǎn)生6個(gè)水分子B.合成1分子該物質(zhì)需要1個(gè)谷氨酸和1個(gè)丙氨酸C.該多肽分子中含有1個(gè)氨基和1個(gè)羧基D.每個(gè)該多肽分子水解后可以產(chǎn)生3個(gè)谷氨酸√解析題中3種氨基酸都只含有1個(gè)氮原子，而題中多肽含有6個(gè)氮原子，說明該多肽是由6個(gè)氨基酸脫去5個(gè)水分子合成的；由于甘氨酸、丙氨酸中都含有1個(gè)羧基，而每個(gè)谷氨酸中含有2個(gè)羧基，合成有機(jī)物后R基上還有2個(gè)氧原子，氧原子數(shù)＝肽鍵數(shù)＋2×肽鏈數(shù)＋R基上的氧原子數(shù)，即13＝5＋2＋2×谷氨酸數(shù)，故每個(gè)該多肽分子水解后可以產(chǎn)生3個(gè)谷氨酸；該多肽分子含有1個(gè)游離氨基和4個(gè)游離羧基。1234564.(2018·湖南雅禮中學(xué)高一上期末)設(shè)氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為128，現(xiàn)有一條化學(xué)式為CxHyOzN18S3的鏈狀多肽，已知該多肽有1個(gè)游離的羧基和4個(gè)游離的氨基，則該多肽的相對(duì)分子質(zhì)量為A.1586 B.1668C.1914 D.2200解析該多肽有4個(gè)游離的氨基，說明R基中含有3個(gè)氮原子，即該多肽由15個(gè)氨基酸組成，因此該鏈狀多肽的相對(duì)分子質(zhì)量＝15×128－18×(15－1)＝1668。123456√5.(2018·廣東佛山一中期末)如圖表示某種蛋白質(zhì)中相關(guān)基團(tuán)或氨基酸的數(shù)目，下列相關(guān)敘述正確的是A.該蛋白質(zhì)中含有兩條肽鏈B.該蛋白質(zhì)中共有126個(gè)肽鍵C.該蛋白質(zhì)的R基上共含17個(gè)氨基D.形成該蛋白質(zhì)時(shí)共脫掉125個(gè)水分子解析據(jù)圖可知，該蛋白質(zhì)中游離羧基的總數(shù)為17個(gè)，R基上的羧基數(shù)目為15個(gè)，則肽鏈末端游離的羧基數(shù)目為17－15＝2(個(gè))，進(jìn)而確定含有兩條肽鏈，A正確；該蛋白質(zhì)共有126－2＝124(個(gè))肽鍵，形成該蛋白質(zhì)時(shí)共脫掉124個(gè)水分子，B、D錯(cuò)誤；該蛋白質(zhì)中游離氨基的總數(shù)為17個(gè)，則R基上的氨基數(shù)為17－2＝15(個(gè))，C錯(cuò)誤?！?234566.(2018·河北定州第二次月考)某五十肽中有丙氨酸(R基為—CH3)4個(gè)，現(xiàn)脫掉其中的丙氨酸(相