“从氨基酸到蛋白质”中的难点解析

刘庆德

摘 要： 高中生物中关于氨基酸和蛋白质的计算是学生学习的重点和难点，作者分析了氨基酸结构通式，概括了脱水缩合中有关的数量关系，总结了氨基酸组成肽类化合物的种类计算等，旨在讲授重点、突破难点，让学生真正学会氨基酸和蛋白质的相关知识。

关键词： 氨基酸 蛋白质 难点解析

人教版高中生物第二章《组成细胞的分子》中关于蛋白质的知识，因为学生没有学习有机化学，所以学起来感觉很困难，尤其从氨基酸到蛋白质这一重要环节。为使学生容易理解、便于掌握，我在教学中这样讲述，以供大家参考。

1.结构通式

每种氨基酸分子至少含有一个氨基（—NH）和一个羧基（—COOH），并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。氨基酸分子的结构通式表示如下：

教师可以用“一个中心，四个基本点”加以概括，其中一个中心不变，四个基本点的位置均可变（即上下左右可互换）。

在教学中教师还可以充分利用人的身体当做“教具”，把氨基酸的结构通式比做一个身体健全的人，伸直上肢与肩部平齐，双脚并拢，躯干部代表中间的“碳原子（C）”，左手代表一个“氨基（—NH4）”，右手代表一个“羧基（—COOH）”，下肢代表氢原子（—H），头部代表侧链基团（R集团），这样一个完整的氨基酸结构通式就呈現在学生面前，学生很容易理解和记忆氨基酸的结构通式。通过这样的形象剖析，学生在以后做题时对是否是组成蛋白质的氨基酸就有了更深刻的认识。

2.脱水缩合

一个氨基酸分子的羧基（—COOH）和另一个氨基酸分子的氨基（—NH2）相连接，同时脱去一分子水。特别指出的是R基上的氨基和羧基不参与脱水缩合。在教学过程中需要强调以下几点：

（1）两个氨基酸脱水缩合形成二肽时，失去的水分子中的氢分别来自羧基和氨基。

（2）氨基酸间脱水缩合时，原来的氨基和羧基已经不存在，形成的化合物一端只有一个氨基，另一端只有一个羧基（不计R基上的氨基和羧基）。所以对一条多肽链来说，至少应有氨基和羧基的数目均为一个。

（3）蛋白质形成过程中失去水分子数=肽键数=氨基酸总数-肽链数。

（4）蛋白质分子完全水解时所需的水分子数=蛋白质形成过程中脱去的水分子数。

（5）蛋白质相对分子质量=蛋白质所含的氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量-（蛋白质所含氨基酸数-肽链数）×18（有时还需要考虑其他化学变化过程，如二硫键形成等）。

（6）典例剖析：

例1：现有1000个氨基酸，其中氨基有1020个，羧基有1050个，则由此合成的4条肽链中共有肽键、氨基、羧基的数目依次是（ ）

A.999、1016、1046 B.996、1、1

C.996、24、54 D.996、1016、1046

答案：C。

解析：若不计R基中的氨基，一条肽链只有一个氨基。现有1000个氨基酸，有1020个氨基，说明R基中有20个氨基，这20个氨基不参与脱水缩合，所以4条链共有氨基24个，同理羧基有54个，故选C。

例2：若组成蛋白质的氨基酸的平均相对分子质量是130，那么一个由4条肽链共280个氨基酸所组成的蛋白质其相对分子质量是（ ）

A.31432 B.31486 C.31378 D.36382

答案：A

解析：此题主要考察氨基酸合成蛋白质的程中涉及的有关计算，可用上述要点（3）的定义：130×280-18×（280-4）=31432，故选A。

例3：一个由n条肽链组成的蛋白质分子共有m个氨基酸，该蛋白质分子完全水解共需水分子（ ）

A.n个 B.m个 C.（m+n）个 D.（m-n）个

答案：D。

解析：课本上讲的都是链状肽，肽状链有如下的对应关系：

例4：某蛋白质的相对分子质量为12392，在合成这个蛋白质分子的过程中，脱去水的相对分子质量为1944，假设氨基酸的平均相对分子质量128，则该蛋白质分子含有的肽链为（ ）

A.2条 B.3条 C.4条 D.5条

答案：C。

解析：此题也涉及蛋白质的有关计算，但计算的是肽链数。肽链数=氨基酸数-水分子数。（12392+1944）÷128-1944÷18=4。故选C。

例5：今有一化合物，其分子式为CHON，已知将它彻底水解后只得到下列四种氨基酸：CHON（甘氨酸）、CHON（丙氨酸）、CHON（苯丙氨酸）、CHON（谷氨酸），其中可得到氨基酸的数目和苯丙氨酸的数目为（ ）

A.7、6 B.10、4 C.9、5 D.10、3

答案：D

解析：每个氨基酸含有一个N，此化合物中共有10个N，故可得到氨基酸的数目为10个。求苯丙氨酸的数目可设甘氨酸a个，丙氨酸b个，苯丙氨酸c个，谷氨酸d个。则可得出：

a+b+c+d=102a+2b+2c+2d=19+92a+3b+9c+5d=555a+7b+11c+9d=70+18

解方程得：a=1；b=2；c=3；d=4。故应选D。

3.氨基酸组成肽类化合物的种类计算

教学中经常有这样的例题：

例1：由一分子丙氨酸、一分子甘氨酸、一分子精氨酸可组成多少种三肽？（6）

例2：由丙氨酸、甘氨酸、精氨酸各若干，可组成多少种三肽？（27）

对于由氨基酸组成肽类化合物的种类问题，有两种情况：

①假如有 A、B、C三种氨基酸，且每种氨基酸只有一个，可形成肽类化合物的种类：

形成三肽的种类：

②假如有A、B、C三种氨基酸，每种氨基酸数目不限，可形成肽类化合物的种类：

形成三肽的种类：

通过以上分析，无论是教与学，对于从氨基酸到蛋白质的难点都会有深入理解，从而更好地解决这方面问题。

参考文献：

[1]张善君.高中生物中有关蛋白质的计算[J].新课程学习（中），2012，11：110-111.

[2]陈洪根.蛋白质计算问题归类解析[J].高中生，2004，16：45-46.