蛋白质专项.doc

“蛋白质计算”专题讲练。一、有关蛋白质计算的公式汇总规律1：有关氨基数和羧基数的计算蛋白质中氨基数=肽链数+R基上的氨基数=各氨基酸中氨基的总数-肽键数；蛋白质中羧基数=肽链数+R基上的羧基数=各氨基酸中羧基的总数-肽键数；在不考虑R基上的氨基数时，氨基酸脱水缩合形成的一条多肽链中，至少含有的氨基数为1，蛋白质分子由多条肽链构成，则至少含有的氨基数等于肽链数；在不考虑R基上的羧基数时，氨基酸脱水缩合形成的一条多肽链中，至少含有的羧基数为1，蛋白质分子由多条肽链构成，则至少含有的羧基数等于肽链数。规律2：蛋白质中肽键数及相对分子质量的计算蛋白质中的肽键数=脱去的水分子数=水解消耗水分子数=氨基酸分子个数-肽链数；蛋白质的相对分子质量=氨基酸总质量（氨基酸分子个数氨基酸平均相对分子质量）-失水量（18脱去的水分子数）。注意：有时还要考虑其他化学变化过程，如：二硫键（SS）的形成等，在肽链上出现二硫键时，与二硫键结合的部位要脱去两个H，谨防疏漏。规律3：有关蛋白质中各原子数的计算C原子数=（肽链数+肽键数）2+R基上的C原子数；H原子数=（氨基酸分子个数+肽链数）2+R基上的H原子数=各氨基酸中H原子的总数-脱去的水分子数2；O原子数=肽链数2+肽键数+R基上的O原子数=各氨基酸中O原子的总数-脱去的水分子数；N原子数=肽链数+肽键数+R基上的N原子数=各氨基酸中N原子的总数。注意：一个氨基酸中的各原子的数目计算： C原子数R基团中的C原子数2；H原子数R基团中的H原子数4； O原子数R基团中的O原子数2；N原子数R基团中的N原子数1。规律4：有关多肽种类的计算：假设有n（0n20）种、m个氨基酸，任意排列构成多肽（这里mn）：若每种氨基酸数目无限（允许重复）的情况下，可形成肽类化合物的种类：有nm种；若每种氨基酸只有一个（不允许重复）的情况下，可形成肽类化合物的种类：有n(n-1)(n-2)(n-m+2)(n-m+1)= 种。规律5：蛋白质中氨基酸数目与核酸中碱基数的计算：DNA基因的碱基数（至少）：mRNA的碱基数（至少）：氨基酸的数目6：3：1；肽键数（得失水数）肽链数=氨基酸数=（DNA）基因碱基数/6= mRNA碱基数/3。注意：解题时看清是“碱基数”还是“碱基对数”，二者关系为：碱基数=2碱基对数；对于真核生物而言,上式中的DNA片段相当于基因编码区中的外显子；关于终止密码子所占的数量，若题目中没有明确要求则不做计算。特别提示：以上规律既适用于“链状肽”的相关计算，也适用于“环状肽”的相关计算，不过，若为环状肽，则可视为公式中的肽链数等于零，再进行相关计算。二、典型例题呈现例1某肽链由51个氨基酸组成，如果用肽酶把其分解成1个二肽、2个五肽、3个六肽、3个七肽，则这些短肽的氨基总数的最小值、肽键总数、分解成这些小分子肽所需水分子总数依次是（ ）解析：据题意可知，短肽（包括二肽和多肽）的数目共有9个（1+2+3+3）。因为每条短肽至少有一个氨基（不包括R基上的氨基），故这些短肽氨基总数的最小值（即游离的氨基数量至少）为9个；由“肽键数=氨基酸数-肽链数”，可得肽键总数是42个（51-9）；分解成这9个短肽，需要断裂8个肽键，由肽键数=失去的水分子数知，形成这些短肽需要的水分子数量（即消耗的水分子数）是8个。警示：此题的关键是“分解成这些小分子肽所需的水分子总数”中的“分解成”，往往误认为是“分解”从而导致出错。虽然是一字之差，结果却是大不相同。答案：C例2有一条多肽链由12个氨基酸组成，分子式为CxHyNzOwS（z12，w13），这条多肽链经过水解后的产物中有5种氨基酸：半胱氨酸（C3H7NO2S）、丙氨酸（C3H6NO2）、天门冬氨酸（C4H7N04）、赖氨酸（C6H14N202）、苯丙氨酸（C9H11NO2）。水解产物中天门冬氨酸的数目是（ ）Ay+12个 Bz+12个 Cw+13个 D(w-13)/2个解析：据题干提供的5种氨基酸，可知天门冬氨酸中含有4个氧原子，而其他氨基酸中仅有2个氧原子，这说明天门冬氨酸中多的2个氧原子是存在于R基中的（因为一个氨基酸在不考虑R基中含氧原子时，仅羧基中含有2个氧原子）。因此我们可以根据脱水缩合反应前后的氧原子数守恒进行计算。设组成该多肽的天门冬氨酸为n个，则有：反应前氨基酸中的氧原子数=212（组成每分子多肽的氨基酸数）+2n（天门冬氨酸数）；反应后生成物中的氧原子数=w（多肽中氧原子数）+11（脱下水中的氧原子数）。所以，由“=”得:n=（w-13）/2。点拨：根据其他元素在反应前后数量不变可以求出肽链中的另外几种氨基酸的数目。本题也可以根据反应前后各种原子个数不变，设5种氨基酸个数依次为m、n、o、p个，然后列方程组计算。总之利用物质守恒的思想是解决此类问题的关键。答案：D例3 某条多肽的相对分子质量为2778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是（ ）A75对碱基 B78对碱基 C90对碱基 D93对碱基解析：本题考查了有关蛋白质合成过程中与核酸相关问题的计算。DNA基因的碱基数（至少）：mRNA的碱基数（至少）：蛋白质中氨基酸的数目6（若为碱基对数则为3）：3：1，据题意，若求基因的长度首先应计算出氨基酸的个数（设为n）,则有n110-(n-1)18=2778，推出n=30，又因为题干中给出“考虑终止密码子”，所以密码子数为n+1=31个。综上，在仅考虑基因中的编码区编码该多肽的基因长度至少是313=93对碱基。答案：D备注：把握中心法则及计算中的对应关系，同时注意看清是碱基数，还是碱基对数的比值，是否考虑终止密码，所求解的内容示意为“最多”还是“至少”等等。一定要避免数量关系不清楚而出错。三、技能提升训练1 如图表示一个由153个氨基酸残基构成的蛋白质分子。下列叙述正确的是（ ）A该分子中含有 152 个肽键B参与构成该分子的氨基酸中至少有 1个酸性氨基酸和 1 个碱性氨基酸 C该分子中有 1 个氨基酸残基含硫 D该分子彻底水解将产生153 种氨基酸2 全世界每年有成千上万人由于吃毒蘑菇而身亡，其中鹅膏草碱就是一种毒菇的毒素，它是一种环状八肽。若20种氨基酸的平均分子量为128，则鹅膏草碱的分子量约为( )A 1024 B 898 C 880 D 8623 有一多肽，其分子式是C55H70O19N10，将其彻底水解后，只得到下列四种氨基酸：谷氨酸（C2H5O4N）、丙氨酸（C3H7O2N）、谷氨酸（C5H9O4N）和苯丙氨酸（C9H11O2N）。下列有关该多肽的叙述中，正确的是（ ）A该多肽是九肽 B该多肽在脱水缩合过程中一定是4种转运RNA参与转运相应的氨基酸C该多肽彻底水解可得到3个谷氨酸D4种氨基酸缩合成该多肽时，相对分子量减少了1624 1965年我国科学家在世界上首次合成结晶牛胰岛素，它是由两条肽链共51氨基酸组成的具有生物活性的蛋白质，假若决定该牛胰岛素的基因（包括3个终止密码）中碱基A占25%，那么按理论计算碱基C的数目是( )A 81个 B 76个C 153个 D 324个5胰岛素是一种蛋白质分子，它含有2条多肽链，A链含有21个氨基酸，B链含有30个氨基酸，2条多肽链间通过2个二硫键(二硫键是由2个-SH连接而成的)连接，在A链上也形成1个二硫键，如右图所示为结晶牛胰岛素的平面结构示意图，据此回答:(1)这51个氨基酸形成胰岛素后，分子质量比原来减少了 。(2)胰岛素分子中含有肽键 个，肽键可表示为 。(3)从理论上分析，胰岛素分子至少有 个-NH2，至少有 个-COOH。参考答案：1B 2C 3D 4A 5 (1) 888；(2) 49 -CO-NH-；(3) 2 21求蛋白质中的氨基数和羧基数氨基酸脱水缩合形成的一条多肽链中，至少含有的氨基数为1，蛋白质分子由多条肽链构成，则至少含有的氨基数等于肽链数。即“蛋白质中氨基数=肽链数+R基上的氨基数=各氨基酸中氨基的总数-肽键数”，同理“蛋白质中羧基数=肽链数+R基上的羧基数=各氨基酸中羧基的总数-肽键数” 例：现有1000个氨基酸，其中氨基有1020个，羧基有1050，则由此合成的4条多肽链中共有肽键、氨基、羧基的数目是（ ）A999、1016、1046 B996、1、1 C996、24、54 D996、1016、1046 解析：因为组成生物体的氨基酸都是氨基酸，即至少有一个氨基和一个羧基，且氨基和羧基都连接在同一个碳原子上。题干中已知“1000个氨基酸，氨基有1020个”说明基上有20个氨基，四条肽链至少含有的氨基数等于肽链数+R基团上的氨基数，羧基数的计算以此类推，正确答案为C。 2求蛋白质的相对分子质量求蛋白质的相对分子质量可以简单理解为将蛋白质中氨基酸的总分子量相加再减去水的量，即蛋白质的相对分子质量=氨基酸的平均分子量氨基酸数-18（氨基酸数-肽链数）。 例：某一蛋白质分子的分子量为11054,20种氨基酸的平均分子量为128，在形成该蛋白质分子时脱去水分子量为1746，则组成该蛋白质分子的肽链数是（ ）A一条B二条C三条D四条 解析：本题只需将已知数据带入上述公式，即可求出组成该蛋白质分子的肽链数。正确答案为D。 3求蛋白质中的N原子数和O原子数在氨基酸的脱水缩合过程中脱去的是羧基中的羟基和乡邻氨基酸氨基中的氢原子，因此蛋白质中N原子数=肽键数+肽链数+R基中N原子数=各氨基酸中N原子总数，蛋白质中O原子数=肽键数+2肽链数+R基中O原子数=各氨基酸中O原子总数-脱水数。例：某蛋白质含n个氨基酸,由m条肽链组成,该蛋白质至少含氧原子数为（ ）A.n-m B.n+m C.n+2m D.n-2m 解析：n个氨基酸（不算基）共有的原子数为2n个，在脱水缩合时共脱去的水分子数为n-m个，因此该蛋白质至少含氧原子数为2n-（n-m）= n+m，正确答案为B。挑战难关：某多肽链为199肽，其分子式为CxHyNAOBS2(A199,B200),并且由下列5种氨基酸组成：COOH CH3 CH2COOH| | |NH2CHCH2SH NH2-CH-COOH NH2-CH-COOH半胱氨酸 丙氨酸 天门冬氨酸（CH2）3-NH2 CH2-C6H5| |NH2CHCOOH NH2-CH-COOH赖氨酸 苯丙氨酸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)/22.下列关于氨基酸和蛋白质的叙述，错误的是 ()A.甲硫氨酸的R基是CH2CH2SCH3，则它的分子式是C5H11O2NSB.酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异是由R基的不同引起的C.n个氨基酸共有m个氨基，则这些氨基酸缩合成的一个多肽中的氨基数必为mnD.甜味肽的分子式为C13H16O5N2，则甜味肽一定是一种二肽解析：A正确，根据氨基酸的结构通式，画出甲硫氨酸的结构式，不难得出答案；B正确，R基不同决定了不同氨基酸的结构和功能特性的不同；C错误，多肽中的氨基数等于全部氨基酸的氨基数减去肽键数。题中的氨基数应为mn1；D正确，含有2个N原子的肽链，只能是二肽。答案：C3.(2009天津高考)下列过程中，涉及肽键数量变化的是 ()A.洋葱根尖细胞染色体的复制B.用纤维素酶处理植物细胞C.小肠上皮细胞吸收氨基酸D.蛋清中加入NaCl使蛋白质析出 解析：在蛋白质形成过程中氨基酸的脱水缩合形成肽键，所以涉及到蛋白质的合成就应涉及到肽键数量变化。洋葱根尖细胞染色体复制时包含DNA复制和有关蛋白质的合成。纤维素酶处理植物细胞的目的是分解细胞壁而植物细胞壁的成分是多糖；小肠仅是吸收氨基酸并没有发生氨基酸缩合；蛋白质溶液中加入NaCl析出蛋白质，仅是析出并没有发生重新合成。答案：A4.(2010南通模拟)三鹿牌等不合格婴幼儿奶粉中掺入了一种“假蛋 白”三聚氰胺。右图为三聚氰胺分子的结构式。下列有关“假蛋白”的说法正确的是 ()A.三聚氰胺可与双缩脲试剂发生紫色反应B.三聚氰胺中氮元素的含量比碳元素的含量还高C.在奶粉中添加三聚氰胺后提高了蛋白质的含量D.三聚氰胺分子中含有三个肽键解析：据图可知，每分子三聚氰胺中含有3个碳原子和6个氮原子，因此，B选项正确；三聚氰胺不具有肽键，不能与双缩脲试剂发生紫色反应；在奶粉中添加三聚氰胺后只能增加氮元素的含量，不能提高蛋白质含量。答案：B5.如图表示一个由153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152个肽键B.该分子形成过程中，产生了153个水分子C.该分子中有1个氨基酸侧链基团含硫D.该分子彻底水解将产生153种氨基酸解析：从图中可以看出侧链基团含有的氨基和羧基之间也形成了一个肽键，因此该分子中含有153个肽键，产生了153个水分子。该分子彻底水解最多将产生20种氨基酸。答案：B6.下图表示有关蛋白质分子的简要概念图，下列对图示分析正确的是 ()A中肯定含有C、H、O、N等元素组成人体的B约有20种，绝大多数都不能在人体内合成多肽中B的数目等于C的数目 过程发生所需模板和运输工具都是RNA蛋白质结构和功能的多样性是生物多样性的根本原因A. B. C. D.解析：组成人体的氨基酸中，只有8种不能在成年人体内合成。在肽链中，肽键数氨基酸数肽链数。生物多样性的根本原因是DNA的多样性。过程是翻译，模板是mRNA，运输工具是tRNA。答案：C7.(2010广州模拟)某国科学家发现用合成的蛋白质可以抑制艾滋病病毒的关键蛋白质gp41，使其不能与宿主细胞中的蛋白质发生交互作用，从而使病毒无法顺利入侵细胞。下列叙述不正确的是 ()A.艾滋病病毒主要侵染人的免疫系统，人体内所有艾滋病病毒可构成种群B.检验多肽和蛋白质的试剂都可以使用双缩脲试剂C.蛋白质合成主要在核糖体上完成D.有些蛋白质具有信息传递作用，可调节生命活动解析：病毒营寄生生活，不能构成生命系统结构层次；多肽和蛋白质都含有肽键，遇双缩脲试剂呈紫色；氨基酸在核糖体上合成多肽，多肽在内质网和高尔基体上形成蛋白质。答案：A8.(2009上海高考)某条多肽的相对分子质量为2778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是 ()A.75对碱基 B.78对碱基 C.90对碱基 D.93对碱基 解析：设该条肽链由n个氨基酸脱水缩合形成，则110n(n1)182778，可解n 30个。考虑终止密码子，mRNA上有31个密码子，则对应基因中至少有31393对碱基。答案：D9.(2010合肥模拟)由下列氨基酸缩合成一条分子式为C27H42O15N10的肽链，则该肽链中含有号氨基酸的数目是 () NH2CH2COOHA.1个 B.2个 C.3个 D.4个解析：从三种氨基酸的结构可以看出，它们都含有一个N，所以该多肽由10个氨基酸组成，设、三种氨基酸的数量分别是x、y、z，可以列方程组： 解得：x2，y3，z5。答案：B10.(2010广州模拟)右图表示木瓜蛋白酶和胃蛋白酶对抗体的消化作用，根据图示实验结果，能得出的结论是(双选)()A.蛋白酶能使抗体失活B.抗体的化学本质是蛋白质C.木瓜蛋白酶和胃蛋白酶的化学本质是蛋白质D.胃蛋白酶催化抗体分解断裂的肽键数目少于木瓜蛋白酶解析：由图可看出：这两种蛋白酶均能使抗体中的化学键断裂，说明抗体化学本质是蛋白质，并且可以看出胃蛋白酶催化抗体水解断裂的肽键数目多于木瓜蛋白酶使抗体水解断裂的肽键数目。答案：AB11.蛋白质分子能被肽酶降解，至于哪一个肽键被断裂则决定于肽酶的类型。肽酶P能断裂带有侧链R4的氨基酸和相邻氨基酸的羧基基团之间的肽键。下列说法正确的是(双选) ()A.上图所示肽链可由五种氨基酸脱水缩合而成B.在肽酶P的作用下，经过脱水可以形成两条肽链C.肽酶P可以催化1处的化学键断裂D.该肽链中含有游离的氨基和羧基数各1个解析：题目中“肽酶P能断裂带有侧链R4的氨基酸和相邻氨基酸的羧基基团之间的肽键”的信息可判断肽酶可作用于肽键中的1处。图中所示肽链有4个肽键，肯定由5个氨基酸构成，但可能有的R基相同，故可由五种氨基酸脱水缩合而成。在肽酶P的作用下，应是消耗水分子形成两条肽链，B错误。该肽链中含有游离的氨基和羧基数只能说至少各1个，不能肯定就是各1个游离的氨基和羧基，因为不知道R基中是否含有氨基或羧基，D错误。答案：AC12.某三十九肽中共有丙氨酸4个，现去掉其中的丙氨酸得到4条长短不等的肽链(如图)，下列有关该过程的叙述，错误的是(双选) ()A.肽键数目减少了8个B.新生的4条肽链总共至少有4个氨基C.如果新生的4条肽链总共有5个羧基，那么其中必有1个羧基在R(侧链基团)上D.4条肽链若重新连接成一条长链将脱去4个水分子解析：据图分析可知，4个丙氨酸在三十九肽中的位置是8、18、27、39。去掉8、18、27这3个位置中的丙氨酸各需要破坏2个肽键，去掉39号位置中的丙氨酸需要破坏1个肽键，故该过程肽键数目共减少7个4条肽链若重新连接成一条长链将会脱去3个水分子。答案：AD二、非选择题13.如图表示人体内几种化学元素和化合物的相互关系，其中a、b表示有机小分子物质，A、B、X代表有机大分子物质，虚线表示遗传信息的流动方向。请据图分析回答：(1)b的分子结构简式可表示为。(2)B可分为B1、B2、B3等，其原因是：从b分析是由于；从A分析是因为。B2在催化生物体内的生化反应时所具有的特性是和。(3)与合成B3有关的A片段在人体的肝细胞中是否存在？。原因是每一个体细胞中。(4)B3是由574个氨基酸，4条肽链组成的，在形成1分子B3的过程中，共脱去个水分子。(5)胰岛素由51个氨基酸组成，如果用肽酶将其分解成1个二肽、2个五肽、3个六肽、3个七肽，则这些短肽的氨基总数的最小值、肽键总数、分解成这些小分子肽所需水分子总数依次是 ()解析：本题旨在考查蛋白质功能的多样性。首先，根据图解可确定出a、b分别为脱氧核苷酸和氨基酸，A、B分别为DNA和蛋白质，B1为抗体，B2为酶，B3为血红蛋白。在此基础上，再来分析蛋白质功能多样性的形成是由于结构的多样性，蛋白质结构多样性的形成的原因是由于DNA分子结构的多样性。解答第(5)问，注意胰岛素分子所含氨基酸的数目为51，被分解9个片段后，氨基的数目至少是9，肽键的数目为42，水解时参与的水分子数目为8。答案：(1) (2)氨基酸的种类、数量和排列顺序的不同DNA分子结构具有多样性(不同的基因控制合成的蛋白质不同)高效性专一性(3)是都有人体全套的遗传物质(4)570(5)C14.胰岛素是一种蛋白质分子，它含有、两条肽链，链含有21个氨基酸，链含有30个氨基酸，两条肽链间通过两个二硫键(由两个S连接而成)连接，在链上也形成一个二硫键，如图为结晶牛胰岛素的平面结构示意图，据此回答：(1)该分子中的51个氨基酸在胰腺细胞的上经方式形成两条肽链。(2)从蛋白质的功能方面分析，胰岛素的生理作用是(3)经检测，人和其他哺乳动物胰岛素的氨基酸组成比较如下：猪：链第30位氨基酸与人的不同；马：链第30位氨基酸和链第9位氨基酸与人的不同；羊：链第8、9、10位氨基酸与人的不同； 鼠：链有8个氨基酸，链有10个氨基酸与人的不同。相近物种的胰岛素不同，反映在多肽链的氨基酸组成上主要是。不同哺乳动物的胰岛素结构不同的根本原因是。所列哺乳动物和人的胰岛素都由51个氨基酸构成，且氨基酸组成大致相同，由此可以得出的结论是解析：(1)氨基酸经脱水缩合合成多肽，场所是核糖体。(2)考查蛋白质的多样性，应从组成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序和多肽的空间结构等方面分析。答案：(1)核糖体脱水缩合(2)信息传递和调节(调节血糖浓度)(3)氨基酸的排列顺序不同 DN