高三生物细胞分子组成学案2.28

衡水第一中学邯郸分校高三生物二轮复习学案

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细胞分子的组成

考纲要求

（1）蛋白质、核酸的结构和功能 II （2）糖类、脂质的种类和作用 II （3）水和无机盐的作用 I

一、蛋白质小专题

1. 基本知识体系

2. 相关计算

与蛋白质相关的计算题，题型较多，难度较大。但总体上可分为三种类型，且每类题型都有相应解题策略。如下表 题目类型

解题策略 有关蛋白质的相对分子质量、氨基酸数、氨基数、羧基数、肽链数、肽键数、脱水数的计算 列方程求解 蛋白质(或多肽)中原子数计算 用原子守恒解答

多肽种类计算

用数学中“排列组合”解答

（1）蛋白质中氨基酸、氨基、羧基、肽链、肽键、脱水数及蛋白质的相对分子质量的计算

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 基和H ，在肽链的两端分别游离着“—NH2”和“—COOH”，如下图所示：

学案

组题： 宋东恒 审核： 唐丙雷

高三生物 二轮

知识网络

[规律方法]

结合上面的示意图，可以得出如下规律：

(1)缩合时脱去的水分子数＝肽键数＝氨基酸数－肽链数。

(2)蛋白质中氨(羧)基数＝肽链数＋R基上的氨(羧)基数＝各氨基酸中氨(羧)基的总数－肽键数。

注意：如果不考虑R基上的氨(羧)基数，一条多肽链中，

至少含有一个氨(羧)基；若蛋白质分子由多条肽链构成，则至少含有的氨(羧)基数等于肽链数。

(3)蛋白质的相对分子质量＝氨基酸总相对分子质量(氨基酸个数×氨基酸平均相对分子质量)－失水量(18×脱去的水分子数)。

注意：有时还要考虑其他化学变化过程，如肽链上出现二硫键(—S—S—)时，要再减去2(即两个H)。

(4)若为环状多肽，则可将公式中的肽链数视为零，再进行相关计算。

[例1](2012·衡水质检)已知氨基酸的平均相对分子质量为128，测得某蛋白质的相对分子质量为5 646，则组成该蛋白质的氨基酸数、肽链数以及至少游离的氨基数分别为()

A．51、1、51B．51、2、2

C．51、2、51 D．44、2、2

[解析]解题时可采用“列方程求解”的方法。设氨基酸数为n，肽链数为x，则n×128＝5 646＋(n－x)×18，化简得110n＋18x＝5 646。当x＝1时，n≈51.16；当x＝2时，n＝51。因此只有B、C项的数值符合氨基酸数和肽链数。又知两条肽链上至少游离着2个氨基，故B项正确。

[答案] B

（2）多肽中各原子数的计算

[知识必备] 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。而脱水缩合形成多肽时，要失去部分水分子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。

[规律方法]

(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；

(4)氮原子数＝肽链数＋肽键数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数；

(5)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2](2012•苏州模拟)(多选)一条肽链的分子式为C22H34O13N6，其水解产物中只含有下列3种氨基酸。下列叙述错误的是()

A．合成1个C22H34O13N6分子将产生6个水分子

B．在细胞中合成1个C22H34O13N6分子至少需要3种tRNA

C．1个C22H34O13N6分子完全水解后可以产生3个谷氨酸

D．1个C22H34O13N6分子中存在1个游离的氨基和3个游离的羧基[解析]依据题干中提供的信息，可以发现每种氨基酸只有一个氨基，故根据该肽链分子式中的N原子的个数可知，一共由6个氨基酸组成，脱水缩合时，将产生5个水分子；一种氨基酸至少对应一种tRNA,3种氨基酸至少对应3种tRNA；根据元素守恒的规律及脱水缩合的特点，可以O原子个数为依据求出谷氨酸数：设谷氨酸共有a个，根据O元素守恒，13＝a×2＋6×2－5，a＝3；肽链的主链上一端是一个游离的氨基，另一端是一个游离的羧基，另外3个谷氨酸的R基上还带有3个游离的羧基，因此该肽链上一共有4个游离的羧基。

[答案]AD

（3）多肽种类的计算

[知识必备] 多肽的不同取决于氨基酸的数目、种类和排列顺序。对于氨基酸数目相同的多肽来说，则取决于氨基酸的种类和排列顺序。可以借助下面的示意图(▭代表要安放的氨基酸的位置)，结合数学中“排列组合”的相关知识，推导出相关的计算规律。(以20种氨基酸形成的四肽化合物为例)

[规律方法]

(1)若每种氨基酸数目无限，可形成肽类化合物的种类有204种(即1号位置安放氨基酸的情况有20种，

2、3、4号也是如此，即20×20×20×20＝204种)。

(2)若每种氨基酸只有一个，可形成肽类化合物的种类有(20×19×18×17)种[即1号位置安放氨基酸的情况有20种，2号位置安放的氨基酸只能在剩余的19种中选择……即(20×19×18×17)种]。

[例3]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

[解析]由上述“规律(1)”很容易计算出足量的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1种，虽然这3种氨基酸足量，但是仍需按“规律(2)”计算，即3×2×1＝6种。[答案] D