蛋白质计算问题归纳

安徽省砀山二中　闫海瑞

蛋白质计算问题归纳

安徽省砀山二中闫海瑞

与蛋白质有关的计算问题作为高中生物学习的难点，是让同学们感到头疼的一类问题。掌握氨基酸的结构通式及肽链的基本结构是解答蛋白质计算问题的基础。我们可以将肽链看作“C”与“—CO—NH—”（肽键）交替连接构成的基本骨架，在“C”上连接着“R”基和“H”，在肽链的两端分别是“—NH2”和“—COOH”，如下图所示（图中虚线框内为肽键）：

结合上图我们可以得出如下规律：

①在一个氨基酸中，若不考虑R基，含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。

②相邻氨基酸中与中心碳原子相连的氨基和羧基脱水缩合形成肽键，而不是R基中的氨基和羧基。

③生成的H2O中的H分别来自“—COOH”和“—NH2”，而O来自“—COOH”。

④一条肽链上至少有一个氨基和一个羧基，且位于肽链的两端，其余的氨基和羧基在R基上。

有关计算问题归纳如下：

1.肽键数=生成的水分子数=氨基酸数-肽链数

2.氨基或羧基数目=肽链数+R基中含有的氨基或羧基数

3.蛋白质相对分子质量=氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量-脱去的水分子数×18

（注意：计算蛋白质相对分子质量时，还要考虑是否存在特殊的变化，如二硫键“—S—S—”的形成，要脱去2个H，相对分子质量减少2。）

以上三个关系式可用下表表示（假设共有m个氨基酸，氨基酸的平均相对分子质量为a）：

肽链数肽键数脱去的水分子数氨基数目羧基数目多肽相对分子质量1 m-1m-1至少1个至少1个ma-18（m-1）n m-nm-n至少n个至少n个ma-18（m-n）

例1右图表示一个由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.参与构成该蛋白质分子的氨基酸中至少有200个氨基

C.200个氨基酸缩合成该蛋白质分子时相对分子质量共减少了3582

D.该蛋白质分子中至少含有3个氨基

解析由题图可以看出，该蛋白质分子有两条肽链，并且两条肽链由一个肽键连接，所以链内肽键有200-2=198个，链间肽键有1个，共199个肽键，A项错误。因链间的肽键是R基上的氨基和羧基形成的，所以这200个氨基酸中至少有201个氨基，B项错误。脱水缩合时两条链上脱去水分子198个，两条链间脱去水分子1个，共199个，相对分子质量共减少了199×18=3582，C项正确。该蛋白质分子有两条肽链，至少含有2个氨基，D项错误。

4.原子数量计算

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。

例2某多肽的分子式为C42H65N11O9，它彻底水解后只得到以下3种氨基酸，则此多肽中含有的赖氨酸个数为（）。

解析设甘氨酸、苯丙氨酸和赖氨酸的数目分别为a、b、c。由于这三种氨基酸都只含有一个羧基，该多肽中的氧原子数=肽键中的氧原子数+羧基中的氧原子数，即9=肽键中的氧原子数+2。因此，该多肽含有7个肽键，由8个氨基酸脱水缩合而成，即a+b+c=8。根据该多肽含有的氮原子数分析，可得a+b+2c=11，可求出c=3。

5.多肽种类的计算

①若有m（0＜m≤20）种氨基酸形成一个n肽，则形成的n肽的种类有mn种。

②若有m种氨基酸形成一个n肽（0＜m≤20，n≤m），且每种氨基酸只有一个，则形成的n肽的种类有m（m-1）（m-2）…（m-n+1）种。

例3现有足量的3种不同氨基酸，则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（）。

解析由上述规律①很容易计算出3种氨基酸构成的三肽有27种。对于求包含3种氨基酸的三肽的种类，可以理解为第一个位置的氨基酸有3种情况，第二个位置只能从另外2种氨基酸中任选1种，第三个位置只能是剩余的1种氨基酸，按规律②计算，有6种。所以答案为D。

以上规律适用于“链状肽”的相关计算，若为环状肽，则可将公式中的肽链数视为零，再进行相关计算。

如右图所示，环状肽主链中无氨基和羧基，环状肽中氨基和羧基的数目取决于构成环状肽的氨基酸R基中的氨基和羧基的数目。

肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数。

环状多肽的相对分子质量=m（a-18）（m表示氨基酸

数目，a表示氨基酸平均相对分子质量）。

例4一条环状多肽由39个氨基酸形成，其中有4个谷氨酸（R基为“—CH2—CH2—COOH”），则该多肽（）。

解析一条由39个氨基酸形成的环状多肽，应有39个肽键，A项错误。因为谷氨酸的R基上没有氨基，又不知其他氨基酸上R基的情况，故可能没有氨基，B项正确。由于该多肽中含有4个谷氨酸，故至少有4个羧基，C项错误。组成蛋白质的氨基酸一般为20种，D项错误。