蛋白質(zhì)計(jì)算問(wèn)題歸類解析

...wd......wd......wd...蛋白質(zhì)一、蛋白質(zhì)根基(1).元素組成：除C、H、O、N外，大多數(shù)蛋白質(zhì)還含有S(2).基本組成單位：氨基酸〔組成蛋白質(zhì)的氨基酸約20種〕氨基酸構(gòu)造通式：：氨基酸的判斷：①同時(shí)有氨基和羧基②至少有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連在同一個(gè)碳原子上?！步M成蛋白質(zhì)的20種氨基酸的區(qū)別：R基的不同〕(3)．形成：許多氨基酸分子通過(guò)脫水縮合形成肽鍵〔-CO-NH-〕相連而成肽鏈，多條肽鏈盤曲折疊形成有功能的蛋白質(zhì)二肽：由2個(gè)氨基酸分子組成的肽鏈。多肽：由n〔n≥3〕個(gè)氨基酸分子以肽鍵相連形成的肽鏈。蛋白質(zhì)構(gòu)造的多樣性的原因：組成蛋白質(zhì)多肽鏈的氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序的不同；構(gòu)成蛋白質(zhì)的多肽鏈的數(shù)目、空間構(gòu)造不同(4)．計(jì)算：一個(gè)蛋白質(zhì)分子中肽鍵數(shù)〔脫去的水分子數(shù)〕＝氨基酸數(shù)－肽鏈條數(shù)。一個(gè)蛋白質(zhì)分子中至少含有氨基數(shù)〔或羧基數(shù)〕=肽鏈條數(shù)(5)．功能：生命活動(dòng)的主要承當(dāng)者?！沧⒁庥嘘P(guān)蛋白質(zhì)的功能及舉例〕1〕.催化細(xì)胞內(nèi)的生理生化反響〔絕大多數(shù)酶〕2〕.構(gòu)成細(xì)胞和生物體構(gòu)造的重要物質(zhì)〔肌肉、毛發(fā)〕3〕.運(yùn)輸載體〔血紅蛋白、載體蛋白〕4〕.免疫功能〔抗體〕5〕.傳遞信息，調(diào)節(jié)機(jī)體的生命活動(dòng)〔胰島素、生長(zhǎng)激素〕(6)．蛋白質(zhì)鑒定：與雙縮脲試劑產(chǎn)生紫色的顏色反響常用材料：雞蛋清，黃豆組織樣液，牛奶試劑：雙縮脲試劑〔A液：0.1g/mL的NaOH溶液〔2mL〕和B液：0.01g/mLCuSO4溶液〔3-4滴〕〕本卷須知：①使用試劑時(shí)分開使用，先加A液NaOH溶液，再加B液CuSO4溶液?！睠uSO4不能過(guò)量，否則影響觀察〕②鑒定前，留出一局部組織樣液，以便比照二、蛋白質(zhì)計(jì)算問(wèn)題歸類計(jì)算題是生物試題中常見題型之一。蛋白質(zhì)中氨基酸、氨基、羧基、肽鏈、肽鍵、脫水?dāng)?shù)、分子量等各因素之間數(shù)量關(guān)系復(fù)雜，為生物計(jì)算題型的命題提供了很好的素材?，F(xiàn)對(duì)此歸類如下：1.有關(guān)蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算例1組成生物體某蛋白質(zhì)的20種氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為128，一條含有100個(gè)肽鍵的多肽鏈的分子量為多少解析：在解答這類問(wèn)題時(shí)，必須明確的基本關(guān)系式是：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?脫水?dāng)?shù)×18〔水的相對(duì)分子質(zhì)量〕此題中含有100個(gè)肽鍵的多肽鏈中氨基酸數(shù)為：100＋1＝101，肽鍵數(shù)為100，脫水?dāng)?shù)也為100，則依上述關(guān)系式，蛋白質(zhì)分子量＝101×128?100×18＝11128。變式1：組成生物體某蛋白質(zhì)的20種氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為128，則由100個(gè)氨基酸構(gòu)成的含2條多肽鏈的蛋白質(zhì)，其分子量為〔〕A.12800B.11018C.11036D.8800解析：對(duì)照關(guān)系式，要求蛋白質(zhì)分子量，還應(yīng)知道脫水?dāng)?shù)。由于題中蛋白質(zhì)包含2條多肽鏈，所以，脫水?dāng)?shù)＝100?2＝98，所以，蛋白質(zhì)的分子量＝128×100?18×98＝11036，答案為C。變式2：全世界每年有成千上萬(wàn)人由于吃毒蘑菇而身亡，其中鵝膏草堿就是一種毒菇的毒素，它是一種環(huán)狀八肽。假設(shè)20種氨基酸的平均分子量為128，則鵝膏草堿的分子量約為()A．1024B.898C．880D.862解析：所謂環(huán)肽即指由首尾相接的氨基酸組成的環(huán)狀的多肽，其特點(diǎn)是肽鍵數(shù)與氨基酸數(shù)一樣。所以，鵝膏草堿的分子量=8×128?8×18=880，答案為C。2.有關(guān)蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)、肽鏈數(shù)、肽鍵數(shù)、脫水?dāng)?shù)的計(jì)算在解答這類問(wèn)題時(shí)，必須明確的基本知識(shí)是蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)、肽鏈數(shù)、肽鍵數(shù)、脫水?dāng)?shù)的數(shù)量關(guān)系?；娟P(guān)系式有：ｎ個(gè)氨基酸脫水縮合形成一條多肽鏈，則肽鍵數(shù)＝(ｎ?1)個(gè)；ｎ個(gè)氨基酸脫水縮合形成ｍ?xiàng)l多肽鏈，則肽鍵數(shù)＝(ｎ?ｍ)個(gè)；無(wú)論蛋白質(zhì)中有多少條肽鏈，始終有：脫水?dāng)?shù)＝肽鍵數(shù)＝氨基酸數(shù)?肽鏈數(shù)例2氨基酸分子縮合形成含2條肽鏈的蛋白質(zhì)分子時(shí)，相對(duì)分子量減少了900，由此可知，此蛋白質(zhì)分子中含有的氨基酸數(shù)和肽鍵數(shù)分別是〔〕A.52、52B.50、50C.52、50D.50、49解析：氨基酸分子形成蛋白質(zhì)時(shí)相對(duì)分子質(zhì)量減少的原因是在此過(guò)程中脫去了水，據(jù)此可知，肽鍵數(shù)＝脫水?dāng)?shù)＝900÷18＝50，依上述關(guān)系式，氨基酸數(shù)＝肽鍵數(shù)＋肽鏈數(shù)＝50＋2＝52，答案為C。變式1：假設(shè)某蛋白質(zhì)的分子量為11935，在合成這個(gè)蛋白質(zhì)分子的過(guò)程中脫水量為1908，假設(shè)氨基酸的平均分子量為127，則組成該蛋白質(zhì)分子的肽鏈有〔〕A.1條B.2條C.3條D.4條解析：據(jù)脫水量，可求出脫水?dāng)?shù)＝1908÷18＝106，形成某蛋白質(zhì)的氨基酸的分子質(zhì)量之和＝11935＋1908＝13843，則氨基酸總數(shù)＝13843÷127＝109，所以肽鏈數(shù)＝氨基酸數(shù)?脫水?dāng)?shù)=109?106＝3，答案為C。變式2：現(xiàn)有一分子式為C63H103O45N17S2的多肽化合物，形成該化合物的氨基酸中有一個(gè)含2個(gè)氨基，另一個(gè)含3個(gè)氨基，則該多肽化合物水解時(shí)最多消耗多少個(gè)水分子解析：此題首先要搞清楚，多肽水解消耗水分子數(shù)=多肽形成時(shí)生成水分子數(shù)；其次，要知道，要使形成多肽時(shí)生成的水分子數(shù)最多，只有當(dāng)氨基酸數(shù)最多和肽鏈數(shù)最少兩個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)才會(huì)發(fā)生。的2個(gè)氨基酸共有5個(gè)N原子，所以剩余的12個(gè)N原子最多可組成12個(gè)氨基酸〔由于每個(gè)氨基酸分子至少含有一個(gè)－NH2〕，即該多肽化合物最多可由14個(gè)氨基酸形成；肽鏈數(shù)最少即為1條，所以該化合物水解時(shí)最多消耗水分子數(shù)＝14?1＝13。變式3：氨基酸的平均分子量為128，測(cè)得某蛋白質(zhì)的分子量為5646，試判斷該蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)和肽鏈數(shù)依次是()A.51和1B.51和2C.44和1D.44和2解析：蛋白質(zhì)的分子量確定后，氨基酸的數(shù)量與肽鏈的數(shù)量存在著必然的函數(shù)關(guān)系，如設(shè)氨基酸的數(shù)量與肽鏈的條數(shù)分別為ｘ和ｙ，則有128ｘ?18〔ｘ?ｙ〕＝5646盡管1個(gè)方程包含2個(gè)未知數(shù)，但ｘ和ｙ必須都為符合題意的整數(shù)解，這樣可解得：x=51，y=2，答案為B。3．有關(guān)蛋白質(zhì)中至少含有氨基數(shù)和羧基數(shù)的計(jì)算例3某蛋白質(zhì)分子含有4條肽鏈，共有96個(gè)肽鍵，則此蛋白質(zhì)分子中至少含有－COOH和－NH2的數(shù)目分別為()A.4、100B.4、4C.100、100D.96、96解析：以一條由n個(gè)氨基酸組成的肽鏈為例：在未反響前，n個(gè)氨基酸至少含有的－COOH和－NH2的數(shù)目都為n(因每個(gè)氨基酸至少含有1個(gè)－COOH和1個(gè)－NH2)，由于肽鏈中包括(n?1)個(gè)肽鍵，而形成1個(gè)肽鍵分別消耗1個(gè)－COOH和1個(gè)－NH2，所以共需消耗(n?1)個(gè)－COOH和(n?1)個(gè)－NH2，所以至少含有的－COOH和－NH2的數(shù)目都為1，與氨基酸R基團(tuán)中－COOH和－NH2的數(shù)目無(wú)關(guān)。此題中蛋白質(zhì)包含4條肽鏈，所以至少含有－COOH和－NH2的數(shù)目都為4，答案為B。變式：一個(gè)蛋白質(zhì)分子由四條肽鏈組成，364個(gè)氨基酸形成，則這個(gè)蛋白質(zhì)分子含有的－COOH和－NH2數(shù)目分別為()A.366、366B.362、362C.4、4D.無(wú)法判斷解析：此題與上題的不同之外在于要求出－COOH和－NH2確實(shí)切數(shù)目，所以必須知道氨基酸R基團(tuán)中－COOH和－NH2的具體數(shù)目，此題無(wú)從知曉，所以無(wú)法判斷，答案為D。4．有關(guān)蛋白質(zhì)中氨基酸的種類和數(shù)量的計(jì)算例4今有一化合物，其分子式為C55H70O19N10，將它完全水解后只得到以下四種氨基酸：⑴該多肽是多少肽⑵該多肽進(jìn)展水解后，需個(gè)水分子，得到個(gè)甘氨酸分子，個(gè)丙氨酸分子。解析：⑴從該多肽水解后得到的4種氨基酸的構(gòu)造式可以看出，每種氨基酸都僅含有一個(gè)N原子，而此多肽中共含有10個(gè)N原子，所以該多肽是由10個(gè)氨基酸縮合形成的，因而為10肽。⑵10肽水解顯然需要9個(gè)水分子。根據(jù)4種氨基酸的分子構(gòu)造，可分別寫出它們的分子式：甘氨酸為C2H5O2N，丙氨酸為C3H7O2N，苯丙氨酸為C9H11O2N，谷氨酸為C5H9O4N，由于該多肽形成時(shí)失去9個(gè)水分子，所以10個(gè)氨基酸中共有：C原子55個(gè)，H原子88個(gè)(70+2×9)，O原子28個(gè)(19+19×1)，N原子10個(gè)。設(shè)此多肽中這四種氨基酸的數(shù)目分別為a、b、c、d個(gè)，則有2a+3b+9c+5d=55，5a+7b+11C+9d=88，2a+2b+2c+4d=28，a+b+c+d=10。解得，a=1，b=2，即該多肽水解后得到1個(gè)甘氨酸分子，2個(gè)丙氨酸分子。例5.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()

解析：據(jù)題意可知，短肽(包括二肽和多肽)的數(shù)目共有9個(gè)(1+2+3+3)。因?yàn)槊織l短肽至少有一個(gè)氨基(不包括R基上的氨基)，故這些短肽氨基總數(shù)的最小值(即游離的氨基數(shù)量至少)為9個(gè);由“肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)〞，可得肽鍵總數(shù)是42個(gè)(51-9);分解成這9個(gè)短肽，需要斷裂8個(gè)肽鍵，由肽鍵數(shù)=失去的水分子數(shù)知，形成這些短肽需要的水分子數(shù)量(即消耗的水分子數(shù))是8個(gè)。警示：此題的關(guān)鍵是“分解成這些小分子肽所需的水分子總數(shù)〞中的“分解成〞，往往誤認(rèn)為是“分解〞從而導(dǎo)致出錯(cuò)。雖然是一字之差，結(jié)果卻是大不一樣。答案：C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)、天門冬氨酸(C4H7N04)、賴氨酸(C6H14N202)、苯丙氨酸(C9H11NO2)。水解產(chǎn)物中天門冬氨酸的數(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基中含氧原子時(shí)，僅羧基中含有2個(gè)氧原子)。因此我們可以根據(jù)脫水縮合反響前后的氧原子數(shù)守恒進(jìn)展計(jì)算。設(shè)組成該多肽的天門冬氨酸為n個(gè)，則有：①反響前氨基酸中的氧原子數(shù)=2×12(組成每分子多肽的氨基酸數(shù))+2×n(天門冬氨酸數(shù));②反響后生成物中的氧原子數(shù)=w(多肽中氧原子數(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)其他元素在反響前后數(shù)量不變可以求出肽鏈中的另外幾種氨基酸的數(shù)目。此題也可以根據(jù)反響前后各種原子個(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。總之利用物質(zhì)守恒的思想是解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵。答案：D例7.某條多肽的相對(duì)分子質(zhì)量為2778，假設(shè)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)堿基解析：此題考察了有關(guān)蛋白質(zhì)合成過(guò)程中與核酸相關(guān)問(wèn)題的計(jì)算。DNA基因的堿基數(shù)(至少)：mRNA的堿基數(shù)(至少)：蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)目=6(假設(shè)為堿基對(duì)數(shù)則為3)：3：1，據(jù)題意，假設(shè)求基因的長(zhǎng)度首先應(yīng)計(jì)算出氨基酸的個(gè)數(shù)(設(shè)為n),則有n×110-(n-1)×18=2778，推出n=30，又因?yàn)轭}干中給出“考慮終止密碼子〞，所以密碼子數(shù)為n+1=31個(gè)。綜上，在僅考慮基因中的編碼區(qū)編碼該多肽的基因長(zhǎng)度至少是31×3=93對(duì)堿基。答案：D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)的比值，是否考慮終止密碼，所求解的內(nèi)容示意為“最多〞還是“至少〞等等。一定要防止數(shù)量關(guān)系不清楚而出錯(cuò)。三、技能提升訓(xùn)練1.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。以下表達(dá)正確的選項(xiàng)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)酸性氨基酸和1個(gè)堿性氨基酸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2.假設(shè)生長(zhǎng)激素由兩條多肽鏈組成，在生長(zhǎng)激素的縮合過(guò)程中脫掉的水分子相對(duì)分子質(zhì)量為3384，20種氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為130，此蛋白質(zhì)的分子量最接近于〔〕A．24700B．21316C．24440D．4401803.有一多肽，其分子式是C55H70O19N10，將其徹底水解后，只得到以下四種氨基酸：谷氨酸(C2H5O4N)、丙氨酸(C3H7O2N)、谷氨酸(C5H9O4N)和苯丙氨酸(C9H11O2N)。以下有關(guān)該多肽的表達(dá)中，正確的選項(xiàng)是()A.該多肽是九肽B.該多肽在脫水縮合過(guò)程中一定是4種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA參與轉(zhuǎn)運(yùn)相應(yīng)的氨基酸C.該多肽徹底水解可得到3個(gè)谷氨酸D.4種氨基酸縮合成該多肽時(shí)，相對(duì)分子量減少了1624.1965年我國(guó)科學(xué)家在世界上首次合成結(jié)晶牛胰島素，它是由兩條肽鏈共51氨基酸組成的具有生物活性的蛋白質(zhì)，假假設(shè)決定該牛胰島素的基因(包括3個(gè)終止密碼)中堿基A占25%，那么按理論計(jì)算堿基C的數(shù)目是()A.81個(gè)B.76個(gè)C.153個(gè)D.324個(gè)5．某一蛋白質(zhì)由4條肽鏈組成，共含有109個(gè)肽鍵，則此蛋白質(zhì)分子中至少含有一NH2和—COOH的個(gè)數(shù)，以及形成此蛋白質(zhì)需要的氨基酸數(shù)分別為()A．4、4、ll3B．110、ll0、ll0C105、l05、l05個(gè)D．4、4、l056.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+2m7．下面是某蛋白質(zhì)的肽鏈構(gòu)造示意圖〔圖1，其中數(shù)字為氨基酸序號(hào)〕及局部肽鏈放大圖〔圖2〕，請(qǐng)據(jù)圖判斷以下表達(dá)中正確的選項(xiàng)是〔〕A．該蛋白質(zhì)中含有1條肽鏈126個(gè)肽鍵B．圖2中含有的R基是①②④⑥⑧C．從圖2可推知該肽鏈至少含有2個(gè)游離的羧基D．該蛋白質(zhì)分子完成水解共需水分子123個(gè)8.古詩(shī)云：“春蠶到死絲方盡，…。〞以下有關(guān)“蠶絲〞的表達(dá)中，正確的選項(xiàng)是〔〕A．組成蠶絲的基本單位是葡萄糖B．蠶絲的形成過(guò)程一定有水產(chǎn)生C．蠶絲服裝可以用熱水浸泡D．蠶絲中一定含有化學(xué)元素C、H、O、N、P9．半胱甘肽〔分子式C10H17O6N3S〕是存在于動(dòng)植物和微生物細(xì)胞中的一個(gè)重要三肽，它是由谷氨酸〔C5H9O4N〕、甘氨酸〔C2H5O2N〕和半胱氨酸縮合而成，則半胱氨酸可能的分子式為〔〕A．C3H3NSB．C3H5ONSC．C3H7O2NSD．C3H3O2NS10.免疫球蛋白ⅠgG的構(gòu)造如以以下圖，其中—S—S—表示連接兩條相鄰肽鏈的二硫鍵。假設(shè)該ⅠgG由m個(gè)氨基酸構(gòu)成，則該ⅠgG有肽鍵數(shù)及形成該蛋白質(zhì)時(shí)相對(duì)分子質(zhì)量減少了()A.m個(gè)(m-4)×18 B.(m+1)個(gè)(m-4)×18 C.(m-1)個(gè)(m-4)×18-6 D.(m-4)個(gè)(m-4)×18+611.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