2021--2022学年 人教版 必修一 微专题一 与蛋白质的合成和水解过程相关的计算 教案

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
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(假设有p个二硫键生成，那么还应减去2p)。

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 )
(1)至少含有的游离氨基或羧基＝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。

例1(2021·山东济南一中高一月考)以下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。

以下说法正确的选项是()
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20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＝氨基酸的个数－肽链数＝51－2＝49，A错误；胰岛素含有2条肽链，每条肽链中至少含有一个—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约有20种，但每种蛋白质不一定都由20种氨基酸形成，因此牛胰岛素水解产物最多含有20种不同的氨基酸，C错误；氨基酸脱水缩合形成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个二硫键(二硫键由两个—SH脱掉两个氢连接而成)，即脱去6个H，所以51个氨基酸脱水缩合形成胰岛素时，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。

以下有关表达错误的选项是()
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2250
D．R基中共含有15个氨基
答案C
解析据题图分析可知，该蛋白质共有2条肽链，A正确；蛋白质中氨基酸总数是126，该蛋白质的肽链数是2条，所以共含有的肽键数为126－2＝124(个)，B正确；该蛋白质含有126个氨基酸，形成2条肽链，失去水分子数＝肽键数＝126－2＝124(个)，相对分子质量减少18×124＝2232，C错误；蛋白质中游离的氨基总数是17，该蛋白质的肽链数是2条，所以R 基中共含17－2＝15(个)氨基，D正确。

二、蛋白质中各原子数的计算
观察如下图的三肽化合物
1．氧原子数＝肽键数＋肽链数×2＋R基上的氧原子数＝各氨基酸中氧原子总数－脱去水分子数。

2．氮原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数。

例3某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成。

该蛋白质至少有氧原子的个数是()
A．n－mB．n－2m
C．n＋mD．n＋2m
答案C
解析由氨基酸的结构通式可知，一个氨基酸至少有两个氧原子，形成蛋白质过程中要脱掉水，所以该蛋白质至少含有氧原子数为2n－(n－m)＝n＋m，C正确，A、B、D错误。

例4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，那么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，形成多肽时每个肽键中含有1个氧原子，一端含有一个羧基，故肽键数＝9－2＝7，因此共含有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．假假设有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．假假设n种氨基酸(数量不限)形成一个m肽，那么形成的多肽种类有n m种。

3．假假设有n种氨基酸形成一个三肽，且每种氨基酸只有一个，那么形成三肽的种类有n(n －1)(n－2)种。

例5如果有足量的三种氨基酸，分别为甲、乙、丙，那么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
答案C
解析由题意可知，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＝33＝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)。

四、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。

例6以下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。

假设该蛋白质分子共由m个氨基酸组成，那么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
解析由题意知，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。

，相对分子质量减少了900，由此可推测形成该蛋白质分子的氨基酸数及肽键数分别是() A．52、50B．50、50C．52、52D．50、49
答案A
解析由题意“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。

综上，答案选A。

2．现有100个氨基酸，共含106个羧基和116个氨基，这些氨基酸缩合成5条多肽链时共含有的羧基个数是()
A．5B．16C．11D．21
答案C
解析100个氨基酸中共有羧基106个，说明R基中共有羧基数为106－100＝6(个)；每条肽链的一端是氨基，另一端是羧基，因此这些氨基酸缩合成5条多肽链时，共含有羧基数为6＋5＝11(个)。

3．某蛋白质由574个氨基酸、4条肽链组成，分子式是C3032H4816O872N780S8Fe4，那么它的R 基上氨基数目最多有()
A．205个B．206个
C．207个D．217个
答案B
解析蛋白质由574个氨基酸、4条肽链组成，分子式中N原子数是780个，氮原子数＝氨基酸的个数(肽键数＋肽链数)＋R基上的氨基数，那么它的R基上的氮原子数＝分子中的氮原子数－氨基酸的个数(肽键数＋肽链数)＝780－574＝206(个)，那么R基中氨基数目最多有206个。

4．有一条多肽链，分子式为C x H y O p N q S，将它彻底水解后，只得到以下四种氨基酸()
分析推算可知，该多肽的肽键个数为()
A．q－2B．p－2
C．q＋2D．p＋2
答案B
解析根据四种氨基酸的结构式可知，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个数。

假设氨基酸个数为M，那么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p－2。

5．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。

该蛋白质分子中含有的肽键数为()
A．m－z＋nB．m－n－z
C．m－n＋zD．m＋z＋n
答案C
解析m个氨基酸形成的含有n条肽链的蛋白质中，脱水数等于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。

肽键数＝脱掉的水分子数。

6．某五十肽中有丙氨酸(R基为—CH3)4个，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如下图)，得到4条肽链和5个氨基酸(脱下的氨基酸均以游离态正常存在，且第50位的氨基酸的R基没有O)。

以下有关表达错误的选项是()
A．该五十肽水解得到的4条肽链比原五十肽减少了2个氧原子
B．假设将得到的5个氨基酸脱水缩合成五肽，那么有5种不同的氨基酸序列
C．新生成的4条肽链一共比原来的五十肽少了8个肽键
D．新生成的4条肽链含有4个游离的氨基和4个游离的羧基
答案D
解析据图分析可知，每脱掉1个丙氨酸需要破坏2个肽键，脱掉4个丙氨酸共破坏了8个
肽键，有8分子水参与，故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，而4个丙氨酸中共有8个氧原子，且最后一个氨基酸中有2个氧原子(存在于—COOH中，R 基中没有)，故生成的4条肽链比原五十肽减少了2个氧原子，A正确；得到的5个氨基酸中有4个是丙氨酸，故这5个氨基酸可缩合成五肽，可有5种不同的氨基酸序列，B正确；每脱掉1个丙氨酸需要破坏2个肽键，脱掉4个丙氨酸共破坏了8个肽键，所以新生成的4条肽链一共比原五十肽少了8个肽键，C正确；每条肽链中至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基，故新生成的4条肽链至少有4个游离的氨基和4个游离的羧基，D错误。