第2章 微专题一 与蛋白质的合成和水解过程相关的计算（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一生物必修1 分子与细胞学习笔记（人教版）

本讲义聚焦蛋白质合成与水解的计算核心知识点，系统梳理链状肽（肽键数=氨基酸数-肽链数等）和环状肽（肽键数=氨基酸数等）的数量关系，延伸至原子数计算（C、H、O、N原子数公式）及氨基酸排列种类（n种氨基酸形成m肽的种类），构建递进式学习支架。 该资料通过表格对比链状与环状肽参数、例题解析（如牛胰岛素结构分析）等设计，强化结构与功能观（生命观念），培养逻辑推理与建模能力（科学思维）。课中辅助教师清晰授课，课后学生可通过实例练习巩固计算方法，有效查漏补缺。

　　　　　　　与蛋白质的合成和水解过程相关的计算 一、蛋白质的相对分子质量、氨基(羧基)数、肽键数和脱水数的计算 1．链状肽可以用如下的模式图表示： (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)肽链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基中含有的氨基数或羧基数。 注：设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条链状多肽或m条链状多肽。 肽链数目 氨基酸数 肽键数目 脱去水分子数 氨基数目 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 na－18(n－1) m条 n n－m n－m 至少m个 至少m个 na－18(n－m) 特别提醒　若肽链间含有二硫键(—S—S—)，则蛋白质的相对分子质量＝na－18(n－m)－2k(k为二硫键的个数，n为氨基酸数，m为肽链数，a为氨基酸的平均相对分子质量)。 2．如图表示的是环状肽，相关数量关系如表： 项目 氨基酸的平均相对分子质量 氨基酸数 肽键数目 脱水数 氨基最少数目 羧基最少数目 一条环肽 a n n n 0 0 m条环肽 a n n n 0 0 注意：(1)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基中的氨基或羧基数目。 (2)若出现环状多肽，可将肽链条数看作0，再进行计算。 例1　如图为牛胰岛素结构图，该物质中—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的。下列说法正确的是(　　) A．牛胰岛素含有50个肽键 B．牛胰岛素中至少含有2个—NH2和2个—COOH C．牛胰岛素水解产物含有21种不同的氨基酸 D．牛胰岛素形成时，减少的相对分子质量为882 答案　B 解析　由题图可知，牛胰岛素是由2条肽链组成的，含有的肽键数＝氨基酸数－肽链数＝51－2＝49(个)，A错误；牛胰岛素含有2条肽链，每条肽链中至少含有1个—NH2和1个—COOH，因此牛胰岛素中至少含有2个—NH2和2个—COOH，B正确；构成蛋白质的氨基酸有21种，但每种蛋白质不一定都由21种氨基酸形成，因此牛胰岛素水解产物最多含有21种不同的氨基酸，C错误；氨基酸脱水缩合形成牛胰岛素的过程中脱去的水分子数目＝形成的肽键数＝49(个)，此过程中还形成3个—S—S—(—S—S—由两个—SH脱去两个H形成)，即脱去6个H，所以牛胰岛素形成时，减少的相对分子质量为49×18＋6＝888，D错误。 例2　如图表示某蛋白质(无环状肽)中氨基酸和相关基团的数目。下列有关叙述错误的是(　　) A．共有2条肽链 B．共有124个肽键 C．形成此蛋白质时，相对分子质量减少2 250 D．R基中共含有15个氨基 答案　C 解析　该蛋白质中氨基酸总数是126，有2条肽链，所以共含有的肽键数为126－2＝124(个)，失去水分子数＝肽键数＝124(个)，相对分子质量减少18×124＝2 232，B正确，C错误；该蛋白质中游离的氨基总数是17，有2条肽链，所以R基中共含17－2＝15(个)氨基，D正确。 例3　如图为某蛋白质的结构示意图，其中“—S—S—”为由两个“—SH”(巯基)构成的二硫键，其作用是连接两相邻肽链。若该蛋白质分子共由m个氨基酸组成，则形成一个该蛋白质分子时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为(　　) A．(m－3)，18(m－3)＋4 B．(m－4)，18(m－4) C．(m－2)，18(m－2)＋4 D．m,18m 答案　C 解析　由题图可知，该蛋白质中含有两条链状肽和一条环状肽，且含有2个二硫键，因此失去的水分子数是(m－2)，减少的相对分子质量为18(m－2)＋4。 二、蛋白质中各原子数的计算 观察如图所示的三肽化合物 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。 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＝R基上的氮原子数＋氨基酸个数。 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。 例4　某多肽化合物M可被水解成1个五肽、2个三肽、3个四肽、4个二肽，下列有关分析错误的是(　　) A．这些短肽中至少共含有10个氨基 B．这些短肽中共含有21个肽键 C．这些短肽中至少共含有62个氧原子 D．多肽化合物M中共含有31个氨基酸 答案　C 解析　多肽化合物M水解后生成10条短肽，每条肽链上至少含有1个氨基，故这些短肽中至少共含有10个氨基，A正确；10个短肽中共含有31个氨基酸，因此所含肽键数为氨基酸数－肽链数＝31－10＝21(个)，B、D正确；每个氨基酸中至少含有2个氧原子，31个氨基酸至少含有62个氧原子，这些短肽中共含有21个肽键，需脱去21个水分子，则这些短肽中至少含有62－21＝41(个)氧原子，C错误。 例5　某多肽长链分子式为C42H65N11O9，它彻底水解后只得到如图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 答案　B 解析　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。 三、氨基酸的排列与多肽种类的计算 1．假若有n种氨基酸(数量不限)形成一个三肽，那么形成该三肽的种类有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。 例6　如果有足量的3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3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 答案　C 解析　由题意可知，足量的甲、乙、丙3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＝33＝27(种)；由甲、乙、丙3种氨基酸形成的含有3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)。 1．多个氨基酸分子脱水缩合成含有2条肽链的蛋白质时，相对分子质量减少了900，由此可推测该蛋白质分子是由多少个氨基酸反应形成的及肽键数分别是(　　) A．52、50 B．50、50 C．52、52 D．50、49 答案　A 解析　由题干信息“相对分子质量减少了900”可知，脱去水分子数为900÷18＝50(个)，肽键数＝脱去的水分子数＝50，而总共形成了2条肽链，氨基酸数＝肽键数＋肽链数＝52。 2．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．该分子中含有198个肽键 B．这200个氨基酸中至少有200个氨基 C．合成该蛋白质时相对分子质量减少了3 600 D．该蛋白质中至少含有4个游离的羧基 答案　C 解析　由题图可知，该蛋白质有两条肽链并且两条肽链间由两个“—CO—NH—”结构连接，链内肽键有198个，链间肽键有2个，共 200个肽键，A 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 202个氨基，B错误；脱水缩合成该蛋白质时脱去了200个水分子，相对分子质量减少了200×18＝3 600，C正确；该蛋白质有两条肽链，至少含有2个游离的羧基，D错误。 3．(2024·泰州靖江高级中学高一期末)现有氨基酸500个，其中氨基总数为506个，羧基总数为505个，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目依次为(　　) A．498、2和2 B．499、6和5 C．499、1和1 D．498、8和7 答案　D 解析　肽键数＝氨基酸数—肽链数＝500－2＝498(个)；由于每个氨基酸至少有一个氨基和一个羧基，氨基酸总数为500个，氨基有506个，羧基有505个，说明R基中有6个氨基和5个羧基，故该蛋白质中氨基数＝R基中的氨基数＋肽链数＝6＋2＝8(个)；羧基数＝R基中的羧基数＋肽链数＝5＋2＝7(个)，D符合题意。 4．现有氨基酸100个，其中氨基总数为102个，羧基总数为101个，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质中，含有的氧原子数目至少是(　　) A．101 B．102 C．103 D．104 答案　D 解析　100个氨基酸含有羧基总数为101个，因此氨基酸中氧原子总数至少为202个，100个氨基酸脱水缩合形成2条肽链的过程中脱去了100－2＝98(个)水分子，因此这些氨基酸经过脱水缩合形成的含有2条肽链的蛋白质中，含有的氧原子数至少为202－98＝104(个)。 5.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 答案　D 解析　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，题中脱掉4个丙氨酸，则比原五十肽增加了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。 6．(2025·遵义高一统考)某多肽的分子式为CaHbOmNnS2，由2条多肽链组成，用肽酶将其彻底水解后，只得到下列4种氨基酸。下列有关叙述不正确的是(　　) A．形成该多肽需要脱去(m－2)个水分子 B．该多肽分子中含有2个甲 C．上述4种氨基酸最多可形成45种五肽 D．该多肽分子可以与双缩脲试剂发生反应 答案　A 解析　图中4种氨基酸均只含一个氨基，某多肽的分子式为CaHbOmNnS2，因此该多肽由n个氨基酸组成2条多肽链，故脱去(n－2)个水分子，A错误；结合分子式中含有2个S可知，该多肽分子中含有2个甲，B正确；五肽是由5个氨基酸组成，上述4种氨基酸最多可形成45种五肽，C正确；该多肽分子含有2个以上的肽键，可以与双缩脲试剂发生紫色反应，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $