备课素材知识点：蛋白质结构的计算规律 高中生物人教版必修1

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假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条链状多肽或m条链状多肽时)：
①计算多肽的相对分子质量时，除了考虑水分子的减少外，还要考虑其他化学变化过程，如肽链上出现一个二硫键(—S—S—，由两个—SH脱H形成)时，要再减去2(两个氢原子)，若无特殊说明，不考虑二硫键。
②若为环状多肽，则可将相对分子质量计算公式na－18(n－m)中的肽链数(m)视为零，再进行相关计算。
③游离氨基或羧基数＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。
2.肽链中的原子数的计算规律
在一个氨基酸中，若不考虑R基，则含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。在脱水缩合形成多肽时，要失去部分氢、氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。其相关数量关系如下：
①碳原子数＝氨基酸的分子数×2＋R基上的碳原子数。
②氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去的水分子数×2。
③氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去的水分子数。
④氮原子数＝肽链数＋肽键数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数。
⑤由于R基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数的计算为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。
⑥若已知多肽链的分子式，则此多肽链中：
3.多肽中除去氨基酸的有关计算规律
①若除去多肽内部的一个氨基酸，需水解掉两个肽键；若除去多肽一端的一个氨基酸，需水解掉1个肽键。
②每水解1个肽键，则需要1分子水参与，肽键数减少1个，生成物与原多肽相比氧原子增加1个，氢原子增加2个，氨基增加1个，羧基增加1个。
4.多肽种类的计算
以21种氨基酸构成四肽的种类为例：
①若每种氨基酸数目不限，可形成四肽的种类有：214种。
②若每种氨基酸只有一个，可形成四肽的种类有(21×20×19×18)种。
例1、 如图表示一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子。下列叙述正确的是（ ）
A．该分子中含有198个肽键
B．这200个氨基酸中至少有200个氨基
C．合成该蛋白质时相对分子质量减少了3582
D．该蛋白质中至少含有3个—NH2
解析：分析题图可知，该蛋白质分子由两条肽链组成，且两条链之间的R基上的氨基和羧基脱水缩合形成了一个肽键，则该分子中含有199个肽键，A错误；这200个氨基酸中至少有201个氨基，B错误；合成该蛋白质时脱去了199个水分子，相对分子质量减少了18×199＝3582，C正确；该蛋白质中至少有2个游离的氨基，D错误。
答案： C
例2、 现有足量的甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸3种氨基酸，它们能形成的三肽种类以及包含3种氨基酸的三肽种类分别最多有（ ）
A．9种，9种 B．6种，3种
C．18种，6种 D．27种，6种
解析：足量的3种氨基酸构成的三肽有33＝27种。对于包含3种氨基酸的三肽种类的理解，可借用示意图“□—□—□”来分析，即第一个位置的氨基酸有3种情况，第二个位置只能从另2种氨基酸中任选1种氨基酸，第三个位置只能安放剩余的1种氨基酸，即3×2×1＝6种。
答案 D
强化练习
1．现有100个氨基酸，共含有116个氨基和106个羧基，这些氨基酸缩合成的6条多肽链时共含有氨基的个数是（ ）
A．6 B．12
C．22 D．100
2．某蛋白质由124个氨基酸组成，其中有8个，在肽链形成空间结构（如图）时，生成4个二硫键，若氨基酸平均分子量为125，则该蛋白质的分子量约为（ ）
A．13278 B．13286
C．13294 D．15500
3．已知天冬酰胺的R基为（—C2H4ON），现有分子式为C63H103O18N17S2的多肽，其中含有2个天冬酰胺。在上述多肽中最多有肽键（ ）
A．17个 B．16个
C．15个 D．14个
4．某多肽链为199肽，其分子式为CxHyNAOBS2（A>199，B>200），并且由下列5种氨基酸组成: 那么该多肽彻底水解后将会得到赖氨酸，天门冬氨酸各多少个（ ）
A．A-199，（B-200）/2
B．A-200，B-200
C．A-199，（B-199）/2
D．A-200，（B-200）/2
5．有一条多肽链，分子式为C69H121O21N25S，将它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸，则该多肽的肽键数为（ ）
A．19 B．20
C．25 D．23
6．现有1000个氨基酸，共有氨基1020个，羧基1050个，由他们合成的4条肽链中，肽键、氨基、羧基的数目分别是（ ）
A．999、1016、1016
B．999、1、1
C．996、24、54
D．996、1016、1016
7．某多肽分子式是C21HxOyN4S2。已知该多肽是由下列氨基酸中的几种作为原料合成的:苯丙氨酸（C9H11O2N）、天冬氨酸（C4H7O4N）、丙氨酸（C3H7O2N）、亮氨酸（C6H13O2N）半胱氨酸（C3H7O2NS）。下列有关该多肽的叙述，错误的是（ ）
A．该多肽水解后能产生3种氨基酸
B．该多肽中H原子数和O原子数分别是32和5
C．该多肽叫三肽化合物
D．该多肽在核糖体上形成，形成过程中相对分子质量减少了54
8．如图所示，一个蛋白质分子由两条多肽链（含52个氨基酸）和一个环状肽（含20个氨基酸）组成，它们之间由二硫键（两个—SH形成—S—S—）相连，假设氨基酸的平均分子质量为a，下列有关叙述不正确的是（ ）
A．该蛋白质共有肽键70个
B．该蛋白质的分子量为72a-1264
C．该蛋白质至少含有两个游离的氨基和两个游离的羧基
D．该蛋白质分子至少含有72个氮原子和75个氧原子
9．某链状21肽中有1个丙氨酸（R基为—CH3），现脱掉掉其中的丙氨酸得到一个丙氨酸和一种有机产物，其中脱下的氨基酸以游离态正常存在。下列有关该过程的叙述错误的是（ ）
A．肽键数目减少1个
B．氨基和羧基分别增加1个
C．氢原子数目增加2个
D．氧原子数目增加2个
10．下列有关蛋白质的计算的说法，错误的是（ ）
A．氨基酸脱水缩合形成肽链过程中，形成肽键数与脱水分子数相同
B．某一蛋白质由4条肽链组成，则此蛋白质至少含有4 个游离的—NH2
C．亮氨酸的R基为一C4H9，缬氨酸的R基为一C3H7，它们缩合形成的二肽中，C、H的原子个数比为11︰24
D．—条肽链的分子式为C22H34O13N6，其水解后最多会产生6 个氨基酸
解析与答案：
1．解析 每个氨基酸中都含有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上，已知100个氨基酸，共含有116个氨基和106个羧基，所以有116-100=16个氨基位于R基上，有106-100=6个羧基位于R基上，这些氨基酸缩合成的6条多肽链，每条肽链都有一个氨基和一个羧基位于肽链的两端，肽链中的氨基数=肽链一端的氨基+R基上的氨基=6+16=22，C正确。
答案 C
2．解析 124个氨基酸形成一条多肽链时失去 123 (个)水分子,肽链形成4个二硫键会失去8个氢,所以则该蛋白质的分子量约为13278 ，故选择A。
答案 A
3．解析 因为分子式中有17个N，天冬酰胺的R基中有一个N，所以可以知道这个分子式最多有15个氨基酸脱水缩合而成，所以肽键最多有14个，故选择D。
答案 D
4．解析 由题意可知该多肽为199肽，则它是由199个氨基酸组成的。又知组成多肽的5中氨基酸中只有赖氨酸含有两个氨基，根据N元素的守恒，设赖氨酸有X个，则有2X+(199-X)=A,解得X=A-199；由于组成该多肽的5中氨基酸中只有天冬氨酸含有两个羧基，根据O元素的守恒，设天冬氨酸有Y个，则有3Y+(199-Y)+1=B,解得Y=(B-200)/2，故选择A。
答案 A
5．解析 假设水解得到的氨基酸个数为n，则该多肽合成时脱去的水分子数目为n－1。图示四种氨基酸分子都只含有一个羧基，2个氧原子。该多肽链中的氧原子数目＝氨基酸数目×2－脱去的水分子数，即21＝2n－（n－1），计算可得n＝20，所以肽键数＝20－1＝19。故A项正确，B、C、D项错误。
答案 A
6．解析 肽键数＝氨基酸数目－肽链数＝1000－4＝996个；1000个氨基酸，共有氨基1020个，羧基1050个，说明R基中共有氨基数为1020－1000＝20个，共有羧基数为1050－1000＝50个。每条肽链的一端是氨基，另一端是羧基，因此这4条肽链中，含有氨基20＋4＝24个，含有羧基50＋4＝54个。因此，C项正确，A、B、D项错误。
答案 C
7．解析 该多肽水解后能形成3 种氨基酸，即半胱氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸，A正确；该多肽是由2个半胱氨酸、1个亮氨酸和1个苯丙氨酸组成的，因此其分子式为2C3H7O2NS+C9H11O2N+C6H13O2N-3H2O=C21H32O5N4S2，因此该多肽中氢原子数和氧原子数分别为 32和5，B正确；该多肽是由4 个氨基酸脱水缩合形成的，含有3个肽键，称为四肽化合物，C错误；该多肽在核糖体上形成，形成过程中脱去3 个水分子，因此相对分子质量减少了 18×3=54，D正确。
答案 C
8．解析 每条多肽链上的肽键数=氨基酸数-1，环状肽上的肽键数=氨基酸数，故肽键数为70，A正确;蛋白质分子量等于氨基酸的总分子量减去脱掉水的分子量和形成二硫键时脱掉的氢原子的原子量，即72a-（18×70+4），B正确;每条多肽链的末端都有一个游离的氨基和一个游离的羧基没有参与形成肽键，环状的多肽没有末端，所以该蛋白质分子至少有两个游离的氨基和两个游离的羧基，C正确;每个氨基酸都至少含有一个氨基，脱水缩合时氮原子进入肽键中，所以72个氨基酸至少含有72个氮原子，而每个氨基酸至少含有两个氧原子，在缩合反应中羧基上的一OH与氨基上一H结合形成了H2O，所以，形成一个肽键就减少一个氧原子，氧原子数=氨基酸数×2-肽键数=74，故D错误。
答案 D
9．解析 根据题意可知，丙氨酸位于该21肽的一端，则反应后的产物为20肽和一个丙氨酸，链状21肽肽键数目为20，链状20肽肽键数目为19，则肽键数目减少一个，A正确；水解后氨基、羧基分别增加一个，B正确；脱掉丙氨酸需要消耗一个水分子，从而断裂一个肽键，因此最终的产物与原21肽相比，多了2个氢原子和一个氧原子，C正确，D错误。
答案 D
10．解析 氨基酸脱水缩合形成肽链过程中，每形成一个肽键会脱去一个水分子，所以肽键数=脱水分子数=氨基酸数-肽链数，A 正确；由于在一条肽链中，至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，所以4 条肽链至少有4 个游离的氨基和4 个游离的羧基，B正确；氨基酸通式可以用C2H4O2N—R表示，将亮氨酸和缬氨酸的R基团代入可知，亮氨酸和缬氨酸的分子式分别为：C6H13O2N和C11H22O3N2，其中C、H的原子个数比为11︰22，C错误；通过氨基酸的结构通式可知，一个氨基酸至少含有1个N原子，且在脱水缩合过程中不会减少，所以分子式为C22H34O13N6的多肽水解最多形成的氨基酸数以N原子数为准，是6个，D正确。
答案 C
形成肽链数
形成肽键数
脱去水分子数
蛋白质相对分子质量
1
n－1
n－1
na－18(n－1)
m
n－m
n－m
na－18(n－m)