蛋白质中氨基酸数

蛋白质中氨基酸数、氨基数、羧基数、肽链数、肽键数、脱水数、分子量等 各因素之间的数量关系是高考的必考点， 为生物计算题型的命题提供了很好的素 材，因此，对蛋白质中有关数量的计算题应重点关注。现对此归类如下： 题型 1有关蛋白质相对分子质量的计算 在解答这类问题时， 必须明确的基本关系式是：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－脱水数×18（水的相对分子质量） 【例 1】 组成生物体某蛋白质的 20 种氨基酸的平均相对分子质量为 128，一 条含有 100 个肽键的多肽链的分子量为多少 【解析】本题中含有 100 个肽键的多肽链中氨基酸数为：100＋1＝101， 肽键数为 100，脱水数也为 100，则依上述关系式，蛋白质分子量＝101×128－ 100×18＝11128。 题型 2有关蛋白质中氨基酸数、肽链数、肽键数、脱水数的计算 在解答这类问题时， 必须明确的基本知识是蛋白质中氨基酸数、 肽链数、 肽键数、脱水数的数量关系。基本关系式有： ｎ个氨基酸脱水缩合形成一条多肽链，则肽键数＝(ｎ－1)个； ｎ个氨基酸脱水缩合形成ｍ条多肽链，则肽键数＝(ｎ－ｍ)个； 无论蛋白质中有多少条肽链，始终有：脱水数＝肽键数＝氨基酸数 肽链数 【例 2】若某蛋白质的分子量为 11935，在合成这个蛋白质分子的过程 中脱水量为 1908， 假设氨基酸的平均分子量为 127， 则组成该蛋白质分子的肽链 有（） 条B.2 条 条条 【答案】C 【解析】据脱水量，可求出脱水数＝1908÷18＝106，形成某蛋白质的氨基 酸的分子质量之和＝11935＋1908＝13843，则氨基酸总数＝13843÷127＝109， 所以肽链数＝氨基酸数脱水数=109－106＝3。 变式： 现有一分子式为 C63H103O45N17S2 的多肽化合物， 已知形 成该化合物的氨基酸中有一个含 2 个氨基，另一个含 3 个氨基， 则该多肽化合物 水解时最多消耗多少个水分子 【解析】本题首先要搞清楚，多肽水解消耗水分子数=多肽形成时生成 水分子数；其次，要知道，要使形成多肽时生成的水分子数最多，只有当氨基酸 数最多和肽链数最少两个条件同时满足时才会发生。已知的 2 个氨基酸共有 5 个 N 原子， 所以剩余的 12 个 N 原子最多可组成 12 个氨基酸 （由于每个氨基酸分 子至少含有一个－NH2），即该多肽化合物最多可由 14 个氨基酸形成；肽链数最 少即为 1 条，所以该化合物水解时最多消耗水分子数＝14－1＝13。答案:13. 题型 3有关蛋白质中至少含有氨基数和羧基数的计算 【例 3】某蛋白质分子含有 4 条肽链，共有 96 个肽键，则此蛋白质分 子中至少含有－COOH 和－NH2 的数目分别为() A.4、100B.4、4C.1 00、100D.96、96 【答案】B 【解析】以一条由 n 个氨基酸组成的肽链为例：在未反应前，n 个氨基酸至 少含有的－COOH和－NH2的数目都为n(因每个氨基酸至少含有1个－COOH和1 个－NH2)， 由于肽链中包括(n－1)个肽键， 而形成 1 个肽键分别消耗 1 个－COOH 和1 个－NH2， 所以共需消耗(n－1)个－COOH 和(n－1)个－NH2，所以至 少含有的－COOH和－NH2的数目都为1， 与氨基酸R基团中－COOH和－NH2的 数目无关。 本题中蛋白质包含 4 条肽链， 所以至少含有－COOH 和－NH2 的数目都 为 4。 题型 4有关蛋白质中氨基酸的种类和数量的计算 【例 4】今有一化合物，其分子式为 C55H70O19N10，已知将它完全 水解后只得到下列四种氨基酸： ⑴该多肽是多少肽 ⑵该多肽进行水解后，需个水分子，得 到个甘氨酸分子，个丙氨酸分子。 【答案】(1)10 (2)9 1 2 【解析】 ⑴从该多肽水解后得到的 4 种氨基酸的结构式可以看出， 每种氨 基酸都仅含有一个 N 原子，而此多肽中共含有10 个 N 原子，所以该多肽是由10 个氨基酸缩合形成的，因而为 10 肽。 ⑵10 肽水解显然需要 9 个水分子。根 据 4 种氨基酸的分子结构，可分别写出它们的分子式：甘氨酸为C2H5O2N，丙氨 酸为 C3H7O2N，苯丙氨酸为 C9H11O2N，谷氨酸为 C5H9O4N，由于该多肽形成时失 去 9 个水分子， 所以 10 个氨基酸中共有： C 原子 55 个， H 原子 88 个(70+2×9)， O 原子 28 个(19+19×1)，N 原子 10 个。设此多肽中这四种氨基酸的数目分别 为 a、b、c、d 个，则有 2a+3b+9c+5d=55，5a+7b+11C+9d=88，2a+2b+2c+4d=28， a+b+c+d=10。解得，a=1，b=2，即该多肽水解后得到 1 个甘氨酸分子，2 个丙氨 酸分子。 变式： 有一条多肽链由 12 个氨基酸组成， 分子式为 CxHyNzOwS(z12， w13)， 这条多肽链经过水解后的产物中有 5 种氨基酸：半胱氨酸(C3H7NO2S)、丙氨酸 (C3H6NO2)、天门冬氨酸(C4H7NO4)、赖氨酸(C6H14N2O2)、苯丙氨酸(C9H11NO2)。 问：水解产物中天门冬氨酸的数目是( ) A．y+12 个 B．z+12 个 C．w+13 个 D．(w-13)/2 个 【答案】D 【解析】由于在半胱氨酸、丙氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸中都只含有 1 个 O 原子，分子“—COOH”，而天门冬氨酸中含有 2 个 O 原子。设天门冬氨酸的个数 为 x 个，则该十二肽由 12 个氨基酸脱水缩合形成过程中，利用 O 原子平衡建立 关系式：（12-x）×2+4 x-11=w，因此 x=(w-13)/2 个。该“十二肽”分子彻底 水解后有 (w-13)/2 个天门冬氨酸。 题型 5有关蛋白质中氨基酸分子式的计算 【例 5】（分子式 C10H17O6N3S）是存在于动植物和微生物细胞中的一 个重要三肽，它是由谷氨酸（C3H9O4N）、甘氨酸（C2H5O2N）和半胱氨酸缩合而 成，则半胱氨酸可能的分子式为 A．C3H3NS B．C3H5ONS C．C3H7O2NS D．C3H3O2NS 【答案】C 【解析】此题学生往往直接用三肽 （谷胱甘肽 C10H17O6N3S)中各个原子 的数量减去谷氨酸、甘氨酸中各个原子数，得到半胱氨酸的分子式C3H5ONS。其 中，忽略了一关键环节，即这三个氨基酸形成三肽时脱去的两个水的分子量。本 题首先根据三个氨基酸形成三肽(C10H17O6N3S)时，脱去两分子水(H2O)，推出三 个氨基酸所含有的 C、H、O、N、S 原子总个数是 C=10、H=17+4=21、O=6+2=8、 N=3、S=1。因此，半胱氨酸中C、H、O、N、S 原子个数就可以根据三个氨基酸中 的原子总个数减去已知谷氨酸(C5H9O4N)、 甘氨酸(C2H5O2N)的各原子个数而计算 出来：C=10-5-2=3、H=21-9-5=7、O=8-4-2=2、N=3-1-1=1、S=1，故分子式为 C3H7O2NS。 题型 6有关蛋白质种类的计算 【例 6】如果有足量的三种氨基酸，分别为 A、B、C，则它们能形成