蛋白质的相关计算

四、基因型频率、基因频率的计算【理论阐释】1．含义：计算群体中某基因型或基因出现的概率。

2．常见类型Ⅰ．基因频率的计算（1）常染色体上基因频率的计算①已知个体数，在随机交配下求概率②已知基因型频率，在随机交配（或自交）下求概率（2）性染色体上基因频率的计算Ⅱ．基因型频率的计算（1）常染色体上基因型频率的计算（2）性染色体上基因型频率的计算某基因型频率﹦纯合子基因型比率+1/2杂合子基因型比率则 AA基因型频率﹦q2 Aa基因型频率﹦2qpaa基因型频率﹦p21）常染色体上基因频率的计算【例1】（2009·上海高考）某小岛上原有果蝇20000只，其中基因型VV、Vv、vv的果蝇分别占15%、55%和30%。

若此时从岛外入侵了2000只基因型为VV的果蝇，且所有果蝇均随机交配，则F1中V的基因频率约是A.43%B.48%C. 52%D.57% 方法一：定义公式法群体总数：20000+2000﹦22000（只）VV总数﹦20000×15%+2000﹦5000（只）Vv总数﹦20000×55%﹦11000（只）vv总数﹦20000×30%﹦6000（只）新群体中又因随机交配的群体中亲、子代基因频率不变，所以，F1中V的基因频率约是48%。

例2】已知某生物种群中，AA个体占30%，Aa个体占50%，aa为20%，在自交情况下，后代中A基因占有的百分比为__________。

解析：解答此题可用方法一，即基因型频率法A基因频率=纯合子基因型比率+1/2杂合子基因型比率=30%+1/2×50%=55%答案：55%2）性染色体上基因频率的计算【例3】某100人的人群中，正常女性为30人，女色盲携带者15人，女色盲5人，男正常40人，男色盲10人，问人群中色盲基因出现的频率是多少？例5】若在果蝇种群中，XB的基因频率为80%，Xb的基因频率为20%，雌雄果蝇数相等，理论上，XbXb、XbY的基因型频率依次为A. 1% 2%B. 8% 8%C. 2% 10%D.2% 8%【解析】选C 。

方法二：基因频率法Xb基因频率﹦p﹦20%则在群体（雌雄果蝇相等）中有：XbXb基因型频率﹦p2/2﹦20%×20%/2﹦2%XbY基因型频率﹦p/2﹦20%/2﹦10%分别计算出遗传病单独出现的概率→按要求将概率组合→结论蛋白质的相关计算在氨基酸形成蛋白质过程中存在着氨基酸数、肽键数、脱去水分子数、肽链条数等的数量对应关系；在DNA控制合成蛋白质的过程中存在着DNA的碱基、RNA 的碱基及氨基酸数目之间的数量对应关系。

这些数量关系的计算历年来都是高考的重点；如果掌握不牢固也是很多学生的失分点。

下面我们就从这两个方面进行重点突破讲解。

一、氨基酸、肽键、肽链、水分子、蛋白质相对分子量的相关计算.知识背景氨基酸是组成蛋白质的基本单位。

由两个氨基酸分子缩合形成的化合物叫做二肽。

其中，连接两个氨基酸分子的化学键(－NH－CO－)叫做肽键。

由多个不同种类的氨基酸分子缩合而成的化合物叫做多肽；多肽通常呈链状结构，叫做肽链。

肽链进一步加工，则形成蛋白质。

氨基酸、多肽、肽键、肽链和蛋白质的关系可归纳成下图：.常见计算类型（1）多肽中氨基数和羧基数及N、H、O原子数的计算（2）氨基酸、肽键数、失去水分子数、及肽链条数的相关计算（3）蛋白质相对分子质量的计算解题方法（1）多肽中氨基数和羧基数及N、H、O原子数的计算规律由脱水缩合过程知：每两个氨基酸分子脱去一个水分子形成一个肽键，每形成一个肽键就相应的破坏一个氨基和一个羧基。

每形成一个水分子也会使原来的H和O原子数目发生相应变化。

在形成的化合物中，有以下规律：①一条多肽链中最少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，由n条肽链组成的蛋白质中，最少有n个游离的氨基和n个游离的羧基。

②氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基总数－肽键数③羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数＝各氨基酸中羧基总数－肽键数④N原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上N原子数＝各氨基酸中N的总数⑤O原子数＝肽键数＋肽链数× 2 ＋ R基上的O原子数＝各氨基酸中O的总数－脱去水分子数⑥H原子数＝各氨基酸中H的总数－脱水数× 22）氨基酸、肽键数、失去水分子数及肽链条数的相关计算规律①由氨基酸分子脱水缩合过程可知，若该蛋白质只有一条肽链，肽链形成过程中每形成一个肽键，就同时失去一分子水，即形成的肽键数=失去的水分子数=氨基酸数目-1；② m个氨基酸分子形成一个由n条肽链组成的蛋白质时，脱去的水分子数和形成的肽键数为m-n。

蛋白质或多肽水解形成氨基酸时，需要的水分子数与其形成时失去的水分子数相等，即m-n。

3）蛋白质相对分子质量的计算规律蛋白质的相对分子质量＝氨基酸的相对分子质量总和-失去的水分子的相对分子质量总和。

即若氨基酸的平均相对子质量为a，该蛋白质由m个氨基酸缩合形成，共有n条肽链，则该蛋白质的相对分子质量为：m·a-(m-n)×18。

一条肽链（R基中N、On条肽链原子数分别为x、y）氨基酸平均相对分子质量a a氨基酸(平均含H数目为b)数目m m肽键数目m-1m-n脱去水分子数目m-1m-n肽链(或蛋白质)的相对分子质量ma-18×(m-1)ma-18×(m-n)氨基数目至少一个（R基上还可能含有氨基）至少n个羧基数目至少一个（R基上还可能含有羧基）至少n个N原子数m+xO原子数m+1+yH原子数m·b－2×(m-1)数目等于氨基酸数目，可表示为：失去水分子数＝肽键数＝氨基酸总数②环状肽Aa1、Aa2 ……、Aa6表示6种氨基酸，它们相互缩合形成的环状肽如图所示：由图示可知：肽键数=脱去水分子数=氨基酸总数环状肽主链中无氨基和羧基，环状肽中氨基或羧基数取决于构成环状肽的氨基酸R基团中的氨基和羧基的数目。

1．多肽中氨基数和羧基数及N、H、O原子数的计算【例1】（2009·上海高考）某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成。

该蛋白质至少含有氧原子的个数是A．n-m B．n-2m C．n+m D．n+2m解析】选C。

本题考查脱水缩合后O原子数目的计算。

可以用我们前面讲解的规律进行计算。

方法一：由氨基酸的结构通式可知一个氨基酸至少有两个O，形成蛋白质缩合过程中要脱掉水，每个水分中都有一个O原子，可以用下列公式O原子数＝各氨基酸中O的总数－脱去水分子数，也就是2n-(n-m)=n+m。

方法二：O原子数＝肽键数+肽链数× 2+R基上的O原子数。

肽键数等于氨基酸数减去肽链条数即（n-m）。

肽链数是m。

由于该题设问的是蛋白质至少含有的O原子的个数，所以，可以考虑R基上没有O原子。

所以本题答案是（n-m）+m×2+0=n+m。

2．氨基酸、肽键数、失去水分子数及肽链条数的相关计算【例2】某22肽被水解成1个4肽,2个3肽,2个6肽，则这些短肽的氨基总数的最小值及肽键总数依次是A.6 18B.5 18C.5 17D.6 17【解析】选C。

本题考查蛋白质的合成过程中氨基酸、肽键、氨基数目的计算。

氨基酸通过脱水缩合形成多肽，每一条多肽链上至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基；含有的肽键数＝氨基酸总数-1,根据题目给出的条件可知：5个多肽至少含有5个游离的氨基和17个肽键。

3．蛋白质相对分子质量的计算【例3】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，则由100个氨基酸构成的含2条多肽链的蛋白质，其分子量为A. 12800B. 11018C. 11036D. 8800【解析】选C。

本题考查蛋白质相对分子量的计算。

对照关系式，要求蛋白质分子量，还应知道脱水数。

由于题中蛋白质包含2条多肽链，所以，脱水数＝100-2=98，所以，根据前面蛋白质相对分子量的计算公式知：蛋白质的分子量=128×100-18×98=11036，答案为C。

蛋白质是生命性状的体现者，它是在DNA的控制下，经过转录、翻译过程形成的，蛋白质的氨基酸数目和DNA、RNA的碱基数目之间存在一定的规律，碱基与氨基酸之间的数量关系如下：(1)转录时，组成基因的两条链只有一条链能转录，另一条链则不能转录。

因此．转录形成的RNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的l／2。

(2)翻译过程中，信使RNA中每3个碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是信使RNA碱基数目的1／3总之，在转录和翻译过程中，基因中的碱基数(指双链)、 RNA分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数之比为6：3：1。

见下图。

有关计算的关系式可总结为：蛋白质中肽链数+肽键数=氨基酸数=1/3mRNA碱基数=1/6基因中碱基数。

因基因中存有启动片段、终止片段等，实际上基因碱基数目和氨基酸数目的关系并不是很严格，因此一般命题中带有“至少”或“最多”字样。

2.常见计算类型以DNA的碱基数、RNA的碱基数、密码子数、反密码子数、氨基酸数中的任一种或几种为已知条件，计算其他数目。

3.解题方法三者的关联计算，主要存在以下几种情况：（1）在题目不做任何说明的情况下，就按以下规律计算：DNA碱基数＝2×mRNA碱基数＝6×密码子数＝6×氨基酸数目（2）如果题目特别强调是真核生物的DNA，因为在转录后存在信息RNA的剪辑。

要注意其DNA碱基数应该大于6×氨基酸数目，应根据题目具体情况具体解决。

3.解题方法三者的关联计算，主要存在以下几种情况：（1）在题目不做任何说明的情况下，就按以下规律计算：DNA碱基数＝2×mRNA碱基数＝6×密码子数＝6×氨基酸数目（2）如果题目特别强调是真核生物的DNA，因为在转录后存在信息RNA的剪辑。

要注意其DNA碱基数应该大于6×氨基酸数目，应根据题目具体情况具体解决。

（3）在真核生物中，其基因中有外显子和内含子之分，即氨基酸与基因中的脱氧核苷酸数并不成一定的比例关系，题目中加了“至少”两字后做了限定，相当于不存在内含子的计算。

（4）无论真核生物还是原核生物，都要注意终止密码子的存在，终止密码子不编码蛋白质，但占有DNA碱基数。

（5）看清楚题目求的是氨基酸的种类还是氨基酸的个数。

解析】选C。

处理有关翻译的问题，首先要找到“起始码（AUG、GUG）”和“终止码（UAA、UAG、UGA）”。

起始码有相应的氨基酸，终止码不对应氨基酸。

本题碱基序列中，从开始数，6、7、8三个碱基即“AUG”就是起始密码；倒数7、6、5三碱基即“UAG”就是终止密码。

从正数6号碱基到倒数8号碱基，正好40+5+3=48个碱基。