第2章 微专题系列(一) 蛋白质结构的相关计算-【金版新学案】2024-2025学年新教材高一生物必修1 分子与细胞同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019 多选）

微专题系列(一) 蛋白质结构的相关计算 　 第2章　组成细胞的分子 一、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 1 二、链状多肽中各原子数的计算 2 三、氨基酸的排列与多肽种类的计算 3 跟踪训练 4 内容索引 一、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 返回 1．链状肽的计算规律 (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，则还应减去2p)。 (3)蛋白质中游离氨基或羧基的计算 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”和“—COOH”，如图所示： 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。 2．环状肽的相关计算 (1)环状肽中氨基酸数＝脱去的水分子数＝肽键数。 (2)环状肽的主链中无氨基和羧基，环状肽中氨基或羧基数目取决于构成环状肽的氨基酸R基中的氨基和羧基数目。 (2023·江苏盐城高一期中)某蛋白质分子含 745 个氨基酸， 3条肽链。在形成此蛋白质分子时，脱下的水分子数、形成的肽键数目及至少含有游离的氨基数分别是 A．745、745和3 B．742、742和3 C．745、742和1 D．742、745和1 肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数＝745－3＝742，游离氨基或羧基数目＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数，因此至少含有游离的氨基数为3个，综上在形成此蛋白质分子时，脱下的水分子数、形成的肽键数目及至少含有游离的氨基数分别是742、742和3，B正确，A、C、D错误。 √ 典例1 如图所示，一个蛋白质分子由两条多肽链(含52个氨基酸)和一个环状肽(含20个氨基酸)组成，它们之间由二硫键(两个—SH形成—S—S—)相连，假设氨基酸的平均相对分子质量为a，下列有关叙述不正确的是   A．该蛋白质共有肽键70个 B．该蛋白质的相对分子质量为72a－1 264 C．该蛋白质至少含有两个游离的氨基和两个游离的羧基 D．该蛋白质分子至少含有72个氮原子和75个氧原子 √ 典例2 该蛋白质合成时，共形成52－2＋20＝70个肽键，失去 70个水分子，形成两个二硫键共失去4个氢原子，该蛋 白质的相对分子质量为72a－18×70－4＝72a－1 264， A、B正确。一条肽链至少含有一个游离的氨基和一个 游离的羧基，该蛋白质有两条链状多肽，因此至少含有两个游离的氨基和两个游离的羧基，C正确。一个肽键含有一个氮原子，70个肽键含有70个氮原子，两条肽链至少含有两个游离的氨基，因此该蛋白质分子至少含有72个氮原子；一个肽键含有一个氧原子，70个肽键含有70个氧原子，而两条肽链至少含有两个羧基，4个氧原子，因此该蛋白质分子至少含有74个氧原子，D错误。 返回 二、链状多肽中各原子数的计算 返回 1．计算依据 (1)碳原子数、氮原子数在肽链形成前后均不变，而计算氢原子与氧原子的数目时要注意脱掉的氢原子与氧原子。 (2)游离的氨基中含一个氮原子，游离的羧基中含两个氧原子。 2．计算公式 (1)碳原子数＝R基中碳原子数＋氨基酸个数×2。 (2)氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去水分子数×2＝R基中氢原子数＋(氨基酸个数＋肽链数)×2。 (3)氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去水分子数＝R基上的氧原子数＋氨基酸个数＋肽链数。 (4)氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数＝R基上的氮原子数＋肽键数＋肽链数。 特别提醒 由于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的计算为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。　 　 某五十肽中有丙氨酸(R基为—CH3)4个，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图所示)，得到4条多肽链和5个氨基酸(脱下的氨基酸均以游离态正常存在)。下列有关叙述错误的是   A．新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基 B．该五十肽水解得到的几种有机物比原五十肽增加了8个氧原子 C．若将得到的5个氨基酸缩合成五肽，则有5种不同的氨基酸序列 D．若将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链，则将脱去4个H2O √ 典例3 若不考虑R基中的羧基，则4条多肽链含有4个羧基，A正确；五十肽水解得到1个丙氨酸需打开2个肽键，每个肽键需1个水分子，得到的有机物比原五十肽增加了2个氧原子，题中脱出4个丙氨酸，比原五十肽应该增加了8个氧原子，B正确；得到的5个氨基酸中有4个是丙氨酸，则将得到的5个氨基酸缩合成五肽，应有5种不同的氨基酸序列，C正确；将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链，将脱去3个H2O，D错误。 某多肽长链分子式为C42H65N11O9，它彻底水解后只得到如下3种氨基酸，则此多肽中含有赖氨酸的个数为 √ A．2个 B．3个 C．5个 D．8个 从题图中可以看出，这三种氨基酸中都含有一个羧基，故形成多肽时肽键数＝9－2＝7个，因此该多肽共含有8个氨基酸，由于只有赖氨酸含有两个氨基，其余都含有一个氨基，即赖氨酸分子中含有两个氮原子，因此赖氨酸的个数为11－8＝3个，故B正确。 返回 典例4 三、氨基酸的排列与多肽种类的计算 返回 1．假若有n种氨基酸(数量不限)形成一个三肽，那么形成三肽的种类有n3种。 2．假若有n种氨基酸(数量不限)形成一个m肽，则形成的多肽种类有 nm种。 3．假若有n种氨基酸形成一个三肽，且每种氨基酸只有一个，则形成三肽的种类有[n(n－1)(n－2)]种。 如果有足量的三种氨基酸，分别为甲、乙、丙，则它们能形成的三肽种类以及包含三种氨基酸的三肽种类最多是 A．9种　9种 B．6种　3种 C．27种　6种 D．3种　3种 由题意可知，足量的甲、乙、丙三种氨基酸，它们能形成的三肽的种类由氨基酸的种类、排列顺序决定，即3×3×3＝27种；由甲、乙、丙三种氨基酸形成的含有三种氨基酸的三肽的种类只由氨基酸的排列顺序决定，即3×2×1＝6种，C正确。 √ 返回 典例5 跟　踪　训　练 返回 1．现有102个氨基酸，共有氨基102个、羧基107个。由这些氨基酸合成的2条肽链中肽键、氨基、羧基的个数分别是 A．100、2、7 B．98、1、1 C．100、4、7 D．98、102、107 根据题意，102个氨基酸含有102个氨基，所以R基中没有氨基，有107个羧基，所以R基中有5个羧基。肽键数＝102－2＝100；有两条链，R基中没有氨基，所以氨基共有2个；有两条链，R基中有5个羧基，所以羧基共有7个，A正确。 √ 2．有一条多肽链，分子式为CxHyOpNqS，将它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸，据分析推算可知，该多肽的肽键个数为 根据所给的氨基酸分子式可知，每个氨基酸只有2个氧原子，因此根据氧原子个数可求出组成该多肽的氨基酸总数。假设氨基酸个数为M，则根据氧原子守恒可知：M×2－(M－1)＝p，求出M＝p－1，肽键数等于氨基酸个数－肽链数，故该多肽的肽键个数为M－1＝p－2，B正确。 A．q－2 B．p－2 C．q＋2 D．p＋2 √ 3．由m个氨基酸构成的一个蛋白质分子，含n个多肽，其中z个是环状多肽。该蛋白质分子形成过程中脱去的水分子数为 A．m－z＋n B．m－n－z C．m－n＋z D．m＋z＋n m个氨基酸形成的含有n条肽链的蛋白质中，脱去的水分子数等于m－n；由于每形成一条环状肽，又多脱掉一个水分子，因此氨基酸形成蛋白质的过程中脱掉的水分子数为m－n＋z，C正确。 √ 4．如图表示一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子。下列叙述正确的是 A．合成该蛋白质时相对分子质量减少了3 564 B．这 200 个氨基酸中至少有200个氨基 C．该蛋白质至少含有 204个氧原子 D．该蛋白质中至少含有4个游离的羧基 根据题意和图示分析可知：该蛋白质分子含有两条肽链并且两条肽链间由两个肽键连接，所以链内肽键数＝氨基酸数－肽链数＝200－2＝198个，链间肽键2个，该蛋白质分子共有肽键数＝198＋2＝200个，同时有200个—CO—NH—结构，由于该蛋白质分子共有200个肽键， √ 200个氨基酸经脱水缩合形成该蛋白质时脱去的水分子数为200个，所以合成该蛋白质时相对分子质量减少200×18＝3 600，含有氧原子数目至少为 200＋4(两个游离的羧基)＝204 个，A错误，C正确；该蛋白质分子的两条肽链间由两个肽键连接，说明R基上至少含有2个氨基，所以这200个氨基酸至少有200＋2＝202个氨基，B错误；由于一个肽链中至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，而该蛋白质具有两条肽链，所以至少含有2个游离的羧基，D错误。 5．某非环状多肽，经测定其分子式是C25HxOyN5S2，该多肽上有一个二硫键(—S—S—是由两个—SH缩合而成)，其他R基团没有参与反应。已知该多肽是由下列氨基酸中的某几种作为原料合成的。苯丙氨酸(C9H11NO2)、天冬氨酸(C4H7NO4)、丙氨酸(C3H7NO2)、亮氨酸(C6H13NO2)、半胱氨酸(C3H7NO2S)。下列有关该多肽的叙述，错误的是(多选) A．该多肽中氧原子数是6 B．该多肽彻底水解后能产生4种氨基酸 C．该多肽有四个肽键，为五肽化合物 D．该多肽形成过程中相对分子质量减少了72 √ √ 通过题目分析，题中每一个氨基酸只含有一个氮，而C25HxOyN5S2含有5个氮，所以该多肽含有5个氨基酸，由于该多肽含有2个S，而氨基酸中只有半胱氨酸含有S，所以有2个半胱氨酸。再根据C原子的数目总共是25个，去掉2个半胱氨酸的6个碳，还有19个碳、3个氨基酸。所以这3个氨基酸是苯丙氨酸、天冬氨酸、亮氨酸。所以氧原子的总数是4＋2＋4＋2－4＝8，A错误；该多肽由4种氨基酸(2个半胱氨酸＋1个苯丙氨酸＋1个天冬氨酸＋1个亮氨酸)脱水缩合形成的，B正确；由A、B可知，该多肽由5个氨基酸组成，故含有4个肽键，C正确；该多肽形成4个肽键，脱去4个水分子，形成一个二硫键，脱去2个氢原子，故形成过程中相对分子质量减少了4×18＋2＝74，D错误。 6．(2023·江苏盐城期中)某多肽有20个氨基酸，其中含天门冬氨酸4个，分别位于第5、6、15、20位(如图所示)；肽酶X专门作用于天门冬氨酸羧基端的肽键，肽酶Y专门作用于天门冬氨酸氨基端的肽键，下列相关叙述不正确的是(多选) A．该20肽含有肽键数为21个 B．该20肽游离的氨基和羧基各为1个和5个 C．肽酶Y完全作用后产生的多肽中氧原子数目比20肽多4个 D．肽酶X完全作用后产生的多肽共含有氨基酸19个 √ √ √ 由于该多肽含有20个氨基酸，图示可知肽链为1条，因此含有的肽键数为20－1＝19，A错误；由于每个天门冬氨酸的R基中含1个游离的羧基，其他氨基酸的R基中也可能含有游离的氨基或羧基，因此该20肽至少含有游离的氨基数＝肽链数＝1个、至少含有游离的羧基数＝肽链数＋四个天门冬氨酸的R基中的羧基＝1＋4＝5个，但是只能说是至少，因为其他氨基酸的R基情况是未知的，B错误； 肽酶Y专门作用于天门冬氨酸氨基端的肽键，肽酶Y完全作用该多肽链后，共断开4个肽键(分别位于第4和5、5和6、14和15、19和20位氨基酸之间)，其中的第5位和第20位天门冬氨酸会脱离肽链，每断开一个肽键消耗1分子水而增加1个氧原子，故增加4个氧原子，又因为第5位和第20位天门冬氨酸的脱离(每个天门冬氨酸中含有4个氧原子)，共减少8个氧原子，所以肽酶Y完全作用后产生的多肽中，氧原子数目比20肽少8－4＝4个，C错误；肽酶X专门作用于天门冬氨酸羧基端的肽键，因此如果应用肽酶X水解，会断裂3个肽键，则会形成两条五肽、一个天门冬氨酸、一个九肽，肽酶X完全作用后，产生的多肽有两条五肽、一个九肽，共19个氨基酸，D正确。 返回 谢 谢 观 看 ！ 第 2 章 　 组 成 细 胞 的 分 子 $$