講座1 蛋白質(zhì)的相關計算.ppt

1、一、氨基酸、肽鍵、肽鏈、水分子、蛋白質(zhì)相對 分子量的相關計算,【理論闡釋】 1.知識背景 氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位。由兩個氨基酸分子縮合形成的化合物叫做二肽。其中，連接兩個氨基酸分子的化學鍵(NHCO)叫做肽鍵。由多個不同種類的氨基酸分子縮合而成的化合物叫做多肽；多肽通常呈鏈狀結構，叫做肽鏈。肽鏈進一步加工，則形成蛋白質(zhì)。,氨基酸、多肽、肽鍵、肽鏈和蛋白質(zhì)的關系可歸納成下圖：,2.常見計算類型 （1）多肽中氨基數(shù)和羧基數(shù)及N、H、O原子數(shù)的計算 （2）氨基酸、肽鍵數(shù)、失去水分子數(shù)、及肽鏈條數(shù)的相關計算 （3）蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的計算,3.解題方法 （1）多肽中氨基數(shù)和羧基數(shù)及N、H、O原子

2、數(shù)的計算規(guī)律 由脫水縮合過程知：每兩個氨基酸分子脫去一個水分子形成一個肽鍵，每形成一個肽鍵就相應的破壞一個氨基和一個羧基。每形成一個水分子也會使原來的H和O原子數(shù)目發(fā)生相應變化。在形成的化合物中，有以下規(guī)律：,一條多肽鏈中最少有一個游離的氨基和一個游離的羧基，由n條肽鏈組成的蛋白質(zhì)中，最少有n個游離的氨基和n個游離的羧基。 氨基數(shù)肽鏈數(shù)R基上的氨基數(shù)各氨基酸中氨基總數(shù)肽鍵數(shù) 羧基數(shù)肽鏈數(shù)R基上的羧基數(shù)各氨基酸中羧基總數(shù)肽鍵數(shù) N原子數(shù)肽鍵數(shù)肽鏈數(shù)R基上N原子數(shù)各氨基酸中N的總數(shù) O原子數(shù)肽鍵數(shù)肽鏈數(shù) 2 R基上的O原子數(shù)各氨基酸中O的總數(shù)脫去水分子數(shù) H原子數(shù)各氨基酸中H的總數(shù)脫水數(shù) 2,（2

3、）氨基酸、肽鍵數(shù)、失去水分子數(shù)及肽鏈條數(shù)的相關計算規(guī)律 由氨基酸分子脫水縮合過程可知，若該蛋白質(zhì)只有一條肽鏈，肽鏈形成過程中每形成一個肽鍵，就同時失去一分子水，即形成的肽鍵數(shù)=失去的水分子數(shù)=氨基酸數(shù)目-1； m個氨基酸分子形成一個由n條肽鏈組成的蛋白質(zhì)時，脫去的水分子數(shù)和形成的肽鍵數(shù)為m-n。蛋白質(zhì)或多肽水解形成氨基酸時，需要的水分子數(shù)與其形成時失去的水分子數(shù)相等，即m-n。,（3）蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的計算規(guī)律 蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量氨基酸的相對分子質(zhì)量總和-失去的水分子的相對分子質(zhì)量總和。即若氨基酸的平均相對子質(zhì)量為a，該蛋白質(zhì)由m個氨基酸縮合形成，共有n條肽鏈，則該蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量為：

4、ma-(m-n)18。,綜上所述，由氨基酸的脫水縮合過程可總結如下規(guī)律：（僅指直鏈多肽）,注意：如果n個氨基酸形成若干個環(huán)狀多肽，則蛋白質(zhì)分子形成過程中肽鍵數(shù)目等于氨基酸數(shù)目，可表示為：失去水分子數(shù)肽鍵數(shù)氨基酸總數(shù) 環(huán)狀肽Aa1、Aa2 、Aa6表示6種氨基酸，它們相互縮合形成的環(huán)狀肽如圖所示：,由圖示可知： 肽鍵數(shù)=脫去水分子數(shù)=氨基酸總數(shù) 環(huán)狀肽主鏈中無氨基和羧基，環(huán)狀肽中氨基或羧基數(shù)取決于構成環(huán)狀肽的氨基酸R基團中的氨基和羧基的數(shù)目。,1多肽中氨基數(shù)和羧基數(shù)及N、H、O原子數(shù)的計算 【例1】（2009上海高考）某蛋白質(zhì)由m條肽鏈、n個氨基酸組成。該蛋白質(zhì)至少含有氧原子的個數(shù)是An-m B

5、n-2m Cn+m Dn+2m,【典例導悟】,【解析】選C。本題考查脫水縮合后O原子數(shù)目的計算?？梢杂梦覀兦懊嬷v解的規(guī)律進行計算。 方法一 ：由氨基酸的結構通式可知一個氨基酸至少有兩個O，形成蛋白質(zhì)縮合過程中要脫掉水，每個水分中都有一個O原子，可以用下列公式 O原子數(shù)各氨基酸中O的總數(shù)脫去水分子數(shù)，也就是2n-(n-m)=n+m。 方法二 ：O原子數(shù)肽鍵數(shù)+肽鏈數(shù) 2+R基上的O原子數(shù)。肽鍵數(shù)等于氨基酸數(shù)減去肽鏈條數(shù)即（n-m）。肽鏈數(shù)是m。由于該題設問的是蛋白質(zhì)至少含有的O原子的個數(shù)，所以，可以考慮R基上沒有O原子。 所以本題答案是（n-m）+m2+0=n+m。,2氨基酸、肽鍵數(shù)、失去水分子

6、數(shù)及肽鏈條數(shù)的相關計算 【例2】某22肽被水解成1個4肽,2個3肽,2個6肽，則這些短肽的氨基總數(shù)的最小值及肽鍵總數(shù)依次是 A.6 18 B.5 18 C.5 17 D.6 17 【解析】選C。本題考查蛋白質(zhì)的合成過程中氨基酸、肽鍵、氨基數(shù)目的計算。 氨基酸通過脫水縮合形成多肽，每一條多肽鏈上至少含有一個游離的氨基和一個游離的羧基；含有的肽鍵數(shù)氨基酸總數(shù)-1,根據(jù)題目給出的條件可知：5個多肽至少含有5個游離的氨基和17個肽鍵。,3蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的計算 【例3】組成生物體某蛋白質(zhì)的20種氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為128，則由100個氨基酸構成的含2條多肽鏈的蛋白質(zhì)，其分子量為 A. 1280

7、0 B. 11018 C. 11036 D. 8800 【解析】選C。本題考查蛋白質(zhì)相對分子量的計算。對照關系式，要求蛋白質(zhì)分子量，還應知道脫水數(shù)。由于題中蛋白質(zhì)包含2條多肽鏈，所以，脫水數(shù)100-2=98，所以，根據(jù)前面蛋白質(zhì)相對分子量的計算公式知：蛋白質(zhì)的分子量=128100-1898=11036，答案為C。,二、氨基酸數(shù)目與mRNA及DNA中堿基數(shù)量之間的計算,蛋白質(zhì)是生命性狀的體現(xiàn)者，它是在DNA的控制下，經(jīng)過轉(zhuǎn)錄、翻譯過程 形成的，蛋白質(zhì)的 氨基酸數(shù)目和DNA、 RNA的堿基數(shù)目之 間存在一定的規(guī)律， 其過程如圖：,【理論闡釋】 1.知識背景,堿基與氨基酸之間的數(shù)量關系如下： (1)

8、轉(zhuǎn)錄時，組成基因的兩條鏈只有一條鏈能轉(zhuǎn)錄，另一條鏈則不能轉(zhuǎn)錄。因此轉(zhuǎn)錄形成的RNA分子中堿基數(shù)目是基因中堿基數(shù)目的l2。 (2)翻譯過程中，信使RNA中每3個堿基決定一個氨基酸，所以經(jīng)翻譯合成的蛋白質(zhì)分子中的氨基酸數(shù)目是信使RNA堿基數(shù)目的13。,總之，在轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中，基因中的堿基數(shù)(指雙鏈)、 RNA分子中的堿基數(shù)、蛋白質(zhì)分子中的氨基酸數(shù)之比為6：3：1。見下圖,有關計算的關系式可總結為： 蛋白質(zhì)中肽鏈數(shù)+肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)=1/3mRNA堿基數(shù)=1/6基因中堿基數(shù)。 因基因中存有啟動片段、終止片段等，實際上基因堿基數(shù)目和氨基酸數(shù)目的關系并不是很嚴格，因此一般命題中帶有“至少”或“最多”字

9、樣。,2.常見計算類型 以DNA的堿基數(shù)、RNA的堿基數(shù)、密碼子數(shù)、反密碼子數(shù)、氨基酸數(shù)中的任一種或幾種為已知條件，計算其他數(shù)目。,3.解題方法 三者的關聯(lián)計算，主要存在以下幾種情況： （1）在題目不做任何說明的情況下，就按以下規(guī)律計算： DNA堿基數(shù)2mRNA堿基數(shù)6密碼子數(shù)6氨基酸數(shù)目 （2）如果題目特別強調(diào)是真核生物的DNA，因為在轉(zhuǎn)錄后存在信息RNA的剪輯。要注意其DNA堿基數(shù)應該大于6氨基酸數(shù)目，應根據(jù)題目具體情況具體解決。,（3）在真核生物中，其基因中有外顯子和內(nèi)含子之分，即氨基酸與基因中的脫氧核苷酸數(shù)并不成一定的比例關系，題目中加了“至少”兩字后做了限定，相當于不存在內(nèi)含子的計算

10、。 （4）無論真核生物還是原核生物，都要注意終止密碼子的存在，終止密碼子不編碼蛋白質(zhì)，但占有DNA堿基數(shù)。 （5）看清楚題目求的是氨基酸的種類還是氨基酸的個數(shù)。,【例1】(2010汕頭模擬）已知AUG 、GUG為起始密碼，UAA 、UGA 、UAG為終止密碼。某信使RNA的堿基排列順序如下：AUUCGAUGAC(40個堿基) CUCUAGAUCU。此信使RNA控制合成的蛋白質(zhì)含氨基酸的個數(shù)為： A.20 個 B.17個 C.16個 D.15個,【典例導悟】,【解析】選C。處理有關翻譯的問題，首先要找到“起始碼（AUG、GUG）”和“終止碼（UAA、UAG、UGA）”。起始碼有相應的氨基酸，終止

11、碼不對應氨基酸。本題堿基序列中，從開始數(shù)，6、7、8三個堿基即“AUG”就是起始密碼；倒數(shù)7、6、5三堿基即“UAG”就是終止密碼。從正數(shù)6號堿基到倒數(shù)8號堿基，正好40+5+3=48個堿基。483 = 16（個）,【例2】（2010徐州模擬）已知AUG、CUG為起始密碼子，UAA、UGA、UAG為終止密碼子。假設編碼某多肽分子的基因中一條鏈的堿基排列順序為ACCACGACT AGGAACTTCGAT(其中“”表示省略了214個堿基，并且不含有編碼終止密碼的序列)，若以此鏈為模板轉(zhuǎn)錄，最終形成的多肽分子中肽鍵的數(shù)目最多是 A74 B75 C77 D78,【解析】選A。首先寫出起始密碼子和終止密碼子所對應的基因中的堿基排列順序，分別為：TAC、GAC和ATT、ACT、ATC，然后在基因的起始端和末尾尋找與之對應的堿基排列順序，結果可以判斷出下列基因片段可以轉(zhuǎn)錄出密碼子：GACTAGGAACT。其中尾端ACT轉(zhuǎn)錄形成的是終止密碼子，不編碼氨基酸，能編碼氨基酸的堿基數(shù)量為214+8=2