安徽省碭山二中　閆海瑞

蛋白質(zhì)計(jì)算問題歸納

安徽省碭山二中閆海瑞

與蛋白質(zhì)有關(guān)的計(jì)算問題作為高中生物學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，是讓同學(xué)們感到頭疼的一類問題。掌握氨基酸的結(jié)構(gòu)通式及肽鏈的基本結(jié)構(gòu)是解答蛋白質(zhì)計(jì)算問題的基礎(chǔ)。我們可以將肽鏈看作“C”與“—CO—NH—”（肽鍵）交替連接構(gòu)成的基本骨架，在“C”上連接著“R”基和“H”，在肽鏈的兩端分別是“—NH2”和“—COOH”，如下圖所示（圖中虛線框內(nèi)為肽鍵）：

結(jié)合上圖我們可以得出如下規(guī)律：

①在一個(gè)氨基酸中，若不考慮R基，含有2個(gè)碳原子、2個(gè)氧原子、4個(gè)氫原子和1個(gè)氮原子。

②相鄰氨基酸中與中心碳原子相連的氨基和羧基脫水縮合形成肽鍵，而不是R基中的氨基和羧基。

③生成的H2O中的H分別來自“—COOH”和“—NH2”，而O來自“—COOH”。

④一條肽鏈上至少有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基，且位于肽鏈的兩端，其余的氨基和羧基在R基上。

有關(guān)計(jì)算問題歸納如下：

1.肽鍵數(shù)=生成的水分子數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)

2.氨基或羧基數(shù)目=肽鏈數(shù)+R基中含有的氨基或羧基數(shù)

3.蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量=氨基酸數(shù)×氨基酸平均相對(duì)分子質(zhì)量-脫去的水分子數(shù)×18

（注意：計(jì)算蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量時(shí)，還要考慮是否存在特殊的變化，如二硫鍵“—S—S—”的形成，要脫去2個(gè)H，相對(duì)分子質(zhì)量減少2。）

以上三個(gè)關(guān)系式可用下表表示（假設(shè)共有m個(gè)氨基酸，氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為a）：

肽鏈數(shù)肽鍵數(shù)脫去的水分子數(shù)氨基數(shù)目羧基數(shù)目多肽相對(duì)分子質(zhì)量1 m-1m-1至少1個(gè)至少1個(gè)ma-18（m-1）n m-nm-n至少n個(gè)至少n個(gè)ma-18（m-n）

例1右圖表示一個(gè)由200個(gè)氨基酸構(gòu)成的蛋白質(zhì)分子。下列敘述正確的是（）。

A.該分子中含有198個(gè)肽鍵

B.參與構(gòu)成該蛋白質(zhì)分子的氨基酸中至少有200個(gè)氨基

C.200個(gè)氨基酸縮合成該蛋白質(zhì)分子時(shí)相對(duì)分子質(zhì)量共減少了3582

D.該蛋白質(zhì)分子中至少含有3個(gè)氨基

解析由題圖可以看出，該蛋白質(zhì)分子有兩條肽鏈，并且兩條肽鏈由一個(gè)肽鍵連接，所以鏈內(nèi)肽鍵有200-2=198個(gè)，鏈間肽鍵有1個(gè)，共199個(gè)肽鍵，A項(xiàng)錯(cuò)誤。因鏈間的肽鍵是R基上的氨基和羧基形成的，所以這200個(gè)氨基酸中至少有201個(gè)氨基，B項(xiàng)錯(cuò)誤。脫水縮合時(shí)兩條鏈上脫去水分子198個(gè)，兩條鏈間脫去水分子1個(gè)，共199個(gè)，相對(duì)分子質(zhì)量共減少了199×18=3582，C項(xiàng)正確。該蛋白質(zhì)分子有兩條肽鏈，至少含有2個(gè)氨基，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

4.原子數(shù)量計(jì)算

①碳原子數(shù)=氨基酸的分子數(shù)×2+R基上的碳原子數(shù)。

②氫原子數(shù)=各氨基酸中氫原子的總數(shù)-脫去的水分子數(shù)×2。

③氧原子數(shù)=各氨基酸中氧原子的總數(shù)-脫去的水分子數(shù)。

④氮原子數(shù)=肽鏈數(shù)+肽鍵數(shù)+R基上的氮原子數(shù)=各氨基酸中氮原子的總數(shù)。

例2某多肽的分子式為C42H65N11O9，它徹底水解后只得到以下3種氨基酸，則此多肽中含有的賴氨酸個(gè)數(shù)為（）。

解析設(shè)甘氨酸、苯丙氨酸和賴氨酸的數(shù)目分別為a、b、c。由于這三種氨基酸都只含有一個(gè)羧基，該多肽中的氧原子數(shù)=肽鍵中的氧原子數(shù)+羧基中的氧原子數(shù)，即9=肽鍵中的氧原子數(shù)+2。因此，該多肽含有7個(gè)肽鍵，由8個(gè)氨基酸脫水縮合而成，即a+b+c=8。根據(jù)該多肽含有的氮原子數(shù)分析，可得a+b+2c=11，可求出c=3。

5.多肽種類的計(jì)算

①若有m（0＜m≤20）種氨基酸形成一個(gè)n肽，則形成的n肽的種類有mn種。

②若有m種氨基酸形成一個(gè)n肽（0＜m≤20，n≤m），且每種氨基酸只有一個(gè)，則形成的n肽的種類有m（m-1）（m-2）…（m-n+1）種。

例3現(xiàn)有足量的3種不同氨基酸，則它們能形成的三肽種類以及包含3種氨基酸的三肽種類分別最多有（）。

解析由上述規(guī)律①很容易計(jì)算出3種氨基酸構(gòu)成的三肽有27種。對(duì)于求包含3種氨基酸的三肽的種類，可以理解為第一個(gè)位置的氨基酸有3種情況，第二個(gè)位置只能從另外2種氨基酸中任選1種，第三個(gè)位置只能是剩余的1種氨基酸，按規(guī)律②計(jì)算，有6種。所以答案為D。

以上規(guī)律適用于“鏈狀肽”的相關(guān)計(jì)算，若為環(huán)狀肽，則可將公式中的肽鏈數(shù)視為零，再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

如右圖所示，環(huán)狀肽主鏈中無氨基和羧基，環(huán)狀肽中氨基和羧基的數(shù)目取決于構(gòu)成環(huán)狀肽的氨基酸R基中的氨基和羧基的數(shù)目。

肽鍵數(shù)=脫去的水分子數(shù)=氨基酸數(shù)。

環(huán)狀多肽的相對(duì)分子質(zhì)量=m（a-18）（m表示氨基酸

數(shù)目，a表示氨基酸平均相對(duì)分子質(zhì)量）。

例4一條環(huán)狀多肽由39個(gè)氨基酸形成，其中有4個(gè)谷氨酸（R基為“—CH2—CH2—COOH”），則該多肽（）。

解析一條由39個(gè)氨基酸形成的環(huán)狀多肽，應(yīng)有39個(gè)肽鍵，A項(xiàng)錯(cuò)誤。因?yàn)楣劝彼岬腞基上沒有氨基，又不知其他氨基酸上R基的情況，故可能沒有氨基，B項(xiàng)正確。由于該多肽中含有4個(gè)谷氨酸，故至少有4個(gè)羧基，C項(xiàng)錯(cuò)誤。組成蛋白質(zhì)的氨基酸一般為20種，D項(xiàng)錯(cuò)誤。