【生物】2019届一轮复习人教版蛋白质相关计算学案

【生物】2019届一轮复习人教版蛋白质相关计算学案

提分微课1　蛋白质相关计算 一、利用蛋白质结构图示完成相关计算 肽链 数目 氨基酸 数目 肽键数目 脱去水 分子数 多肽的相对 分子质量 氨基数目 羧基数目 ‎1条 m m－1‎ m－1‎ ma－18(m－1)‎ 至少1个 至少1个 n条 m m－n m－n ma－18(m－n)‎ 至少n个 至少n个 注：设氨基酸的平均相对分子质量为a。‎ 总结：‎ ‎(1)蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系：‎ ‎①肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数。‎ ‎②蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18。‎ ‎(2)蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算：‎ ‎①至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数。‎ ‎②游离氨基或羧基数目＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。‎ ‎(1)计算多肽的相对分子质量时，除了考虑水分的减少外，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—)时，要再减去2(即两个氢原子)，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。‎ ‎1．(2017·历城期中)经分析某条多肽链中有O原子x个，N原子y个，它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸，分析推算可知，1分子该多肽水解得到的赖氨酸个数为(　　)‎ A．x－y　　　　　　　　 B．y－x C．x－y＋1 D．y－x＋1‎ 解析：选D　根据题意和图示分析可知：半胱氨酸、丙氨酸和苯丙氨酸中都只有一个氨基和一个羧基，而赖氨酸中含有两个氨基和一个羧基，所以它们在核糖体上合成蛋白质时，通过脱水缩合形成的一条多肽链中，含两个游离的氨基和一个游离的羧基，因此，按氧原子数目计算，氧原子数＝氨基酸数＋肽链条数＋R基上氧原子数，分析这四种氨基酸的R基可知，四种氨基酸的R基上均无氧原子，所以氨基酸数为x－1；多肽中N原子数＝氨基酸数＋R基上的N原子总数，四种氨基酸中只有赖氨酸的R基上有一个N原子，所以赖氨酸数为y－(x－1)＝y－x＋1。‎ ‎2．(2018·河北质检)绿色荧光蛋白简称GFP，最初是从维多利亚多管发光水母中分离出来的结构蛋白。其相关数据如图所示，下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．该蛋白质含有2条肽链 B．R基上的氨基有16个 C．该肽链水解时，水中氢的去向是形成氨基 D．在合成该物质时相对分子质量减少了2250‎ 解析：选A　根据题图分析可知，该蛋白质共含有17个游离的羧基，其中有15个在R基上，说明该蛋白质含有2条肽链，游离的氨基总数是17个，所以R基上的氨基有15个，A正确，B错误；氨基酸脱水缩合形成肽链时，脱去的水中的H来自氨基和羧基，所以该肽链水解时，水中氢的去向是形成氨基和羧基，C错误；在合成该物质时要脱去水分子，脱去的水分子数是126－2＝124个，所以该物质在合成时相对分子质量减少了18×124＝2232，D错误。‎ 二、有关蛋白质中几种原子数的计算 在一个氨基酸中，若不考虑R基，至少含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。氨基酸在脱水缩合形成多肽时，要失去部分水分子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。‎ ‎(1)碳原子数＝氨基酸分子数×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＝肽键数＋肽链数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数。‎ ‎(5)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为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。‎ ‎3．(2017·枣庄期末)一个由21个氨基酸形成的环状多肽，其中有3个天冬氨酸(R基为—CH2—COOH)和二个赖氨酸(R基为—CH2—CH2—CH2—CH2—NH2)，则该多肽(　　)‎ A．有20个肽键 B．最少有4个游离羧基 C．最少含有23个N原子和27个O原子 D．最多有20种氨基酸 解析：选C　由21个氨基酸形成的该环状多肽含有的肽键数＝氨基酸数＝21个，A错误；由21个氨基酸形成的该环状多肽中含有3个天冬氨酸(R基为—CH2—COOH)，所以该环状多肽最少含有的游离的羧基数＝3个天冬氨酸的R基中含有的羧基数＝1×3＝3个，B错误；由氨基酸的结构通式可知，每分子氨基酸至少含有1个N原子和2个O原子，则该环状多肽(含有3个天冬氨酸和二个赖氨酸)最少含有的N原子数＝2个赖氨酸分子中含有的N原子数＋其它氨基酸分子中至少含有的N原子数＝2×2＋(21－2)×1＝23个、最少含有的O原子数＝3个天冬氨酸分子中含有的O原子数＋其它氨基酸分子中至少含有的O原子数－脱水数＝3×4＋(21－3)×2－21＝27个，C正确；由21个氨基酸形成的该环状多肽，其中有3个天冬氨酸(R基为—CH2—COOH)和2个赖氨酸，所以该多肽最多含有的氨基酸的种类＝21－3－5＋1＋1＝15种，D错误。‎ ‎4．(2017·工农区期中)经测定，某多肽链分子式是C21HXOYN4S2(—SH＋—SH—→—S—S—＋2H)，其中含有一个二硫键(—S—S—)。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，正确的是(　　)‎ A．该多肽水解后产生的氨基酸分别是半胱氨酸、天冬氨酸、丙氨酸和亮氨酸 B．该多肽中H原子数和O原子数分别是32和5‎ C．该多肽形成过程中至少需要4种tRNA 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56‎ 解析：选D　该多肽水解后产生的氨基酸分别是半胱氨酸、苯丙氨酸和亮氨酸，A错误；该多肽形成过程脱去3分子水和形成二硫键脱去2个氢，所以多肽中氧为8－3＝5，多肽中氢为38－6－2＝30，B错误；该多肽中由3种氨基酸组成，形成过程至少需要3种tRNA，C错误；该多肽形成时脱去3分子水和2个氢，减少18×3＋2＝56，D正确。‎ 三、有关多肽种类的计算 多肽的不同取决于氨基酸的数目、种类和排列顺序。对于氨基酸数目相同的多肽来说，则取决于氨基酸的种类和排列顺序。可以借助上面的示意图(▭代表要安放的氨基酸的位置)，结合数学中“排列组合”的相关知识，推导出相关的计算规律(以20种氨基酸形成的四肽化合物为例)。(1)若每种氨基酸数目不限，可形成肽类化合物的种类有204种(即1号位置安放氨基酸的情况有20种，2、3、4号也是如此，即20×20×20×20＝204种)。(2)若每种氨基酸只有一个，可形成肽类化合物的种类有(20×19×18×17)种[即1号位置安放氨基酸的情况有20种，2号位置安放的氨基酸只能在剩余的19种中选择……，即(20×19×18×17)种]。‎ ‎5．现有足量的a、b两种氨基酸，则这两种氨基酸脱水缩合可以形成二肽的种类数是(　　)‎ A．6　　　　　　　　　 B．2‎ C．4 D．8‎ 解析：选C　二肽由两个氨基酸组成，这个问题实际上是求两种氨基酸在两个位置上的排列方式的种类。二肽的第一个位置上的氨基酸有两种选择(a或者b)，第二个位置上的氨基酸也有两种选择，所以种类数为2×2＝4，即有a－a、b－b、a－b、b－a 4种。‎ ‎6．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：选D　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，第三个位置只能安放剩余的1种，即3×2×1＝6种。‎ 四、蛋白质中氨基酸数目与核酸中碱基数的计算 基因表达中氨基酸与相应DNA、mRNA中碱基之间的数量关系如图所示：‎ DNA(基因)mRNA蛋白质 碱基数　 ：　碱基数　 ：　氨基酸数 ‎　6　　 ∶　 　3　　 ∶　　　1‎ 由于mRNA中有终止密码子等原因，上述关系应理解为每合成1个氨基酸至少需要mRNA上的3个碱基和DNA(基因)上的6个碱基。‎ ‎7．(2017·闽侯县期末)‎ 由n个碱基对组成的基因，控制合成由m条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均相对分子质量为a，则该蛋白质的相对分子质量最大为(　　)‎ A.　　　　　　　　 B．－18(－m)‎ C．na－18(n－m) D．－18(－m)‎ 解析：选D　已知“由n个碱基对组成的基因，控制合成由m条多肽链组成的蛋白质”，根据基因的表达过程中DNA中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数＝6∶3∶1，计算可得蛋白质中氨基酸数＝；由于氨基酸的平均相对分子质量为a，因此蛋白质的相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18＝×a－(－m)×18。‎ ‎8．氨基酸的平均相对分子质量为120，如有一个两条链的多肽，相对分子质量是12 276，合成这个多肽的氨基酸数和指导它合成的DNA分子脱氧核苷酸数至少依次是(　　)‎ A．144,864 B．144,432‎ C．120,720 D．120,360‎ 解析：选C　多肽的相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量－(氨基酸数－肽链条数)×18，把相应数字代入上式可得：氨基酸数＝120，再根据基因控制蛋白质合成过程中：DNA分子中脱氧核苷酸数：相应mRNA分子中核糖核苷酸数∶指导合成的蛋白质中氨基酸数＝6∶3∶1，可知DNA分子中脱氧核苷酸数至少＝6×120＝720。‎