有关蛋白质元素含量的计算

求解有关蛋白质计算问题的关键是抓住蛋白质形成的原理——“脱水缩合”。“脱水缩合”的含义是一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基相连接，脱去一分子水，同时形成一个肽链。下面是笔者根据这个原理总结出的求解三类蛋白质元素含量计算问题的具体做法，与同学们共勉。

一.N含量的计算

1.单链，R基无N的计算。

对于单链蛋白质，且R基没有N的计算，相对来说比较简单，而且易于理解。如图1是一个氨基酸的通式。

显然，一个氨基酸含有一个N，当进行脱水缩合时，这一个N并不会发生数量上的变化，即一个肽键将会含有一个N。如果一条肽链中含有”个氨基酸，对于单链来说，就意味着含有n-1个肽链，也就是含有n-1个N，但由于在肽链的一端，还存在着一个氨基，故含有N的个数要在n-1的基础上再加上1，所以含有”个N。

为了便于理解，我们可以观察图2，在一条由3个氨基酸组成的三肽中，N的个数为3，其中3是由2个肽键数加上1个氨基数组成的，因此可以得到公式n=a+b，其中n为N的个数，a为肽键数，6为氨基数。在数值上也就等同于氨基酸数。

2.多链，R基无N的计算。

双链或多链问题是单链问题的一个拓展。因为一个肽键含有一个N，所以对于单个肽链，公式n=a+b仍然适用。假设两条肽链分别是n1和n2，那么总数N就是n1的含量加上n2的含量，即n =a1 +a2 +b1 +b2。

对于两条肽链来说，b为氨基所含有的N，即b=1，a1 +a2就是两条肽链所含有的肽键数，而a=氨基酸数 -1，假设氨基酸数为q，上述公式可以转换为n =q1-1+q21+2=q1+q2=q。因此两条或多条肽链的N在数值上就等于所含有的氨基酸总数。

如图3所示，取两条肽链，这两条肽链中含有6个N，同时这是由6个氨基酸组成的。以此类推，多条肽链的情况也可以轻松推出。

3.多链，R基有N的计算。

对于R基含有N的情况，可以在多链问题的基础上进行补充，比如R1上是一个氨基（NH2），即一条肽链上有一个氨基酸多含有一个（多个）N，那么只要再加上这个（多个）N的数量就好了，因此可以得出结论”一q+c，其中q为氨基酸数，c为R基上含有单个N的氨基酸数。如果该氨基酸含有多个N，那么只需要将c乘以R基上含有的N的个数就好了，即n=q+me，其中m为单个R基上含N氨基酸中R基上N的个数。

二、O含量的计算

1.单链，R基无O的计算。

对于单链问题，基于上面的论述，可以推出每个肽键中含有一个O的结论。相对于N来说，O含量的计算有一个显著的不同之处就在于在肽链末端的羧基上含有两个O，即单链肽链上的O的个数就是N的个数+1，而单链上n=q，因此可以得出结论z—q+1，其中x是O的个数，q是氨基酸数。

2.多链，R基无O的计算。

对于双链或多链问题，因为每个链的O的数量遵循x-=q+1的规律，所以双链的O的总数等于将两个单链的O的个数相加，即x =q1+q2 +2=q+2。显然，对于双链来说，在O含量的计算公式里，有一个常数项，而这个常数在数值上与肽链数相吻合，因此又可以将公式变形为x=q+r，其中r为肽链数。

3.多链，R基有O的计算。

对于R基也有O的多链问题，假设有n个特殊的氨基酸（指R基上含有O），且每个氨基酸的R基上含有m个O，那么只需要将多出来的O的数量加上即可，于是得到公式x=q+r+mn。

如图4所示，将相关数值代人公式，得出x=3+1+2×3=10，这与我们直接对应图像进行计数的结果相一致。

注意：在特殊的氨基酸中，各个氨基酸的R基上所含有的O的数目不同，可将数目相同的氨基酸归为一类，将另一种归为另一类，得出公式x=q+r+minl +m2n2+m 3n 3 ……

三、C含量的计算

1.单链，R基无C的计算。

关于C的计算，是有关蛋白质含量计算问题中较难的一类，因为任何有机物中都含有C，而且C不仅存在于肽键中，也同时存在于氨基酸的内部。所以对于C含量的计算，需要对氨基酸和肽链的本质进行分析。

对于一个氨基酸来说，在R基上没有C的情况下，它拥有两个C，一个在中央，一个在它的羧基上。而如果想要连成肽链，就必须进行“脱水缩合”，这时，一个羧基就会脱去它的羟基，也就是OH，但是原本的C并不会被脱去，即一个肽键含有一个C。

假设有一个由n个氨基酸组成的肽链，那么它含有” 1个肽键，而肽键的C就有n-1个。而组成氨基酸本身含有n个，同时，在肽链末端，仍有一个没有进行“脱水缩合”的羧基存在。于是在单链且R基上没有C的情况下，肽链中C的数量满足公式c-a+q+1，其中a为肽键数，q为氨基酸数，“1”为肽链末端羧基中含有的C的数量。又因为肽键数+1就是氨基酸的数量。所以得出公式c=q+q=2q。

2.多链，R基无C的计算。

对于多链问题，每条单链都满足公式c-2q的情况下.易得多链C的总数就是两条链中所有氨基酸数的总和的2倍，即c一2q同样适用。

3.多链，R基有C的计算。

对于在R基上存在C的情况，R基上存在几个C，就有几个氨基酸含有这一特殊的R基。假设有n个氨基酸含有这一特殊的R基，而这个R基中含有m个C，那么在这条肽链上，除了组成结构所含有的C，还有mn个C。因此不管是单链还是多链，其C的数量都满足公式c= 2q，即C的数量的通式为c=2q+mn。当然，对于一个肽链来说，可能并不是所有的氨基酸都是一样的，或者说R基都含有同样数目的C。借助对肽链中O的数量的多种情况的研究，可以得出通式c-2q + m1n1+m+m2n2+m3n3 ……

综上所述，对于蛋白质元素含量的计算问题，采用对原理的直接分析，以及构建公式法进行理解与推理，可以获得蛋白质元素含量计算中的一些结论和公式。

作者单位：江苏省靖江市第一高级中学高二（6）班