微课1 与蛋白质合成与水解相关的蛋白质的计算 -【探究课堂】2022-2023学年高一生物上学期同步精品讲义（人教版2019必修1）

微课1：与蛋白质的合成与水解的相关计算 1、 蛋白质的相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系 可将肽链看作 “C”与“—CO—NH—”交替连接构成的基本骨架，在“C”上连接着—R和—H，在肽链的两端分别是游离的“—NH2”“—COOH”，如下图： （1）肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数 （2）蛋白质的相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量－脱去水分子数×18。若有p个二硫键生成（—S—S—,由2个—SH脱去2个H形成），则还应减去2p 肽链数目 氨基酸数 肽键数目 脱去水分子数 游离氨基数目 游离羧基数目 多肽(蛋白质)的相对分子质量 1条 n n－1 n－1 至少1个 至少1个 an－18×(n－1) m条 n n－m n－m 至少m个 至少m个 an－18×(n－m) 注：设氨基酸的平均相对分子质量为a，生成链状多肽。 二、蛋白质中游离氨基或羧基的计算 （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＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。 例题1．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．该分子彻底水解将产生126种氨基酸 B．假定每个氨基酸平均相对分子质量为a，则这个蛋白质分子的相对分子质量表达式是126a﹣2250 C．该化合物水解时，一共需要124个水分子 D．该肽链水解时，水中氢的去向是形成氨基 【答案】C 【解析】分析柱形图：该蛋白质中，游离羧基的总数和游离氨基的总数都是17，R基中的羧基数目是15，说明该蛋白质是由两条肽链组成的。A、构成蛋白质的氨基酸种类约为21种，因此该分子彻底水解最多能产生21种氨基酸，A错误；根据分析可知，该蛋白质含有两条肽链，因此形成该肽链时脱掉124分子水，假定每个氨基酸平均相对分子质量为a，则这个蛋白质分子的相对分子质量表达式是126a﹣18×124=126a-2232，B错误；该化合物含有124个肽键，因此该化合物水解时，一共需要124个水分子，C正确；该肽链水解时，水中氢的去向是形成氨基和羧基，D错误。 三、氨基酸的排列和多肽种类的计算 多肽的不同取决于氨基酸的数目、种类和排列顺序。 （1）假如有足量的n种氨基酸形成一个m肽，则形成链状多肽的种类有nm种 （2）假如有n种氨基酸形成一个n肽，且每种氨基酸只有一个，则形成的链状n肽的种类有n（n-1）（n-2）…1=n！ 例题2. 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 【答案】D 【解析】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一种，即321=6种。 四、环状肽中氨基酸数、肽链数、肽键数、失去水分子数和相对分子质量 肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数，游离氨基数和游离羧基数最少为零。 例题3．鬼笔环肽是一种从死亡帽蘑菇中分离岀来的剧毒多肽物质，为环状七肽。根据编码该物质的基因可知细胞内先合成一个链状含34个氨基酸的前肽，翻译后经相关酶水解、环化等，才能形成鬼笔环肽。下列相关叙述正确的是（ ） A．翻译形成前肽时需脱掉33分子水，只含一个游离的氨基和羧基 B．前肽水解后脱掉27个氨基酸，剩下的氨基酸形成六个肽键 C．该环肽中氮原子的数目与构成该环肽的氨基酸种类有关 D．环化形成环肽以后，不再具有游离的氨基和羧基 【答案】C 【解析】前肽是含有34个氨基酸的一条多肽链，合成时是形成33个肽键，脱掉33个水分子，至少含有一个游离的氨基和羧基，A错误；前肽含有34个氨基酸，鬼笔环肽有7个氨基酸，前肽需要脱掉27个氨基酸，才能变为鬼笔环肽，环状七肽具有7个肽键，B错误；环肽中氮原子还可存在于R基中，氮原子的数量与氨基酸的种类有关，C正确；环化形成环肽后，R基中仍可能具有游离的羧基和氨基，D错误。 五、利用原子守恒法进行蛋白质的计算 氨基酸的结构通式是解答此类题目的突破口。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。在脱水缩合形成多肽时，要失去部分氢、氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。其相关数量关系如下： （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=肽