生物学中的计算

有关必修1中蛋白质的计算

江苏省南京市六合区程桥高级中学 董勇

蛋白质类的计算

1、问氨基酸中的各原子个数的计算

例1 如谷氨酸的R 为─C 3H 5O 2.在一个谷氨酸分子中，含有碳和氧的原子数分别是（）

A 4,4

B 5,4

C 4,5

D 5,5

解析：这种类型只需要学生知道氨基酸的结构通式就可以了，把相应的R 集团换去，然后去数各原子的个数，此题答案为B 。

2、推导氨基酸的分子式

例2 谷胱甘肽(分子式为C 10H 17O 6N 3S)是存在于动植物和微生物细胞中的一种重要的三肽,这是谷氨酸C 5H 9NO 4,甘氨酸C 2H 5NO 2和半胱氨酸组成的.问半胱氨酸的分子式是什么?

解析：这种类型利用的是反应前后各原子守恒，谷氨酸+甘氨酸+半胱氨酸 谷胱甘肽+2水（注意写方程式时一定不要把水给丢，否则原子不守恒）谷胱甘肽+2水的式子为C 10H 21O 8N 3S 减去谷氨酸（C 5H 9NO 4）再减去甘氨酸（C 2H 5NO 2）就是半胱氨酸的分子式（C 3H 7O 2NS ）。

3、计算蛋白质中至少含有的氨基和羧基的数目

例3 某一多肽链中共有肽键109个，这次分子中含有氨基和羧基的数目至少为（）

A 110,110

B 109,109

C 9,9

D 1,1

(如果换成“一个蛋白质有四条肽链构成，这至少含有多少个氨基和羧基？答案是4，4)

解析：此题问一条多肽链的情况，

NH 2— C —CO —NH — C —CO —NH — C —CO ………—NH —C —COOH

这样的多肽我们可以清楚地看出至少含有一个氨基和至少含有一个羧基，可以再含有，但只能存在于R 基团中。从上面的两个例题可以看出一个公式：至少含有的氨基=至少含有的羧基=构成蛋白质的肽链的条数，（问可否把至少去掉？还有氨基和羧基存在于何处？）

4、有关肽键的计算

第一种情况：链状肽有如下的对应关系

脱去的水分子数=肽键数=氨基酸个数—肽链条数

第二种情况：环状肽有如下的对应关系

由图形可知：肽键数=脱去水分子个数=氨基酸数

例4 通常情况下，分子式C 63H 103O 65N 17S 2的多肽化合物中最多含有肽键为（ ）

A 63个

B 62个

C 17个

D 16个

[解析]：解此题时看N 的个数，此题问多肽最多含有的肽键数，实际上已经给了一个隐含条件，就是每个氨基酸只含有一个N 即存在于氨基中。但是此题考虑不周全，有两种情况，一种是链状肽则为17—1=16个，另一种情况为环状肽则为17个。所以这道题要修改，应改为“通常情况下，分子式C 63H 103O 65N 17S 2的多肽化合物（非环状肽）中最多含有肽键为”，此题答案为16个，选D 答案。

5、蛋白质分子量的计算

例5 假定有一个有m 个氨基酸构成的含有n 条肽链的蛋白质分子,其氨基酸的平均分子量为a.写出这个蛋白质分子量的表达式:_______________

R 1 H R 2 R 3 Rn H H H

例6 20种氨基酸的平均分子量为128,由100个氨基酸构成的蛋白质(由一条肽链构成)，其分子量约为（）

A 12800

B 11000

C 11018

D 7800

解析：在此要将氨基酸的平均分子量和蛋白质的分子量弄清，n氨基酸

蛋白质+

（n-m）水。这种类型利用的是我们化学中的“反应前后相对分子质量守恒”。蛋白质的分子量=构成蛋白质的氨基酸总的分子量-脱去水分子的总量.有时还要考虑其他化学变化过程，如二硫键〈-S-S-〉的形成。例5答案为ma-18*(m-n),例6答案为C

6、每天摄入蛋白质量的计算（一般指正常地成年人）

例7 已知某蛋白质含氮量为15﹪，若成年人从食物中摄取的蛋白质经过体内新陈代谢，完全变成尿素排出体外，每天相当于排出尿素为25克，则成年人每天相当于摄入的蛋白质为多少？

解析：这种类型是根据：摄入的量=排出的量，在此摄入N的量和排出N的量相等。即X*15﹪=25*28/60,答案为77.78g，所以我国营养协会规定:正常的成年人每天至少要摄入80g蛋白质。

7、蛋白质或多肽水解类的计算

例8 有一多肽分子式为C55H70019N10，将它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸：谷氨酸（C5H9NO4）苯丙氨酸（C9H11NO2）甘氨酸（C2H5NO2）丙氨酸（C3H7NO2）

（1）该多肽是_______肽。

（2）该多肽水解后，需_____个水分子，得到____个谷氨酸分子。

解析：这种类型一定要根据C、H、O、N四种原子守恒来考虑，首先从N原子可以看出构成该多肽氨基酸个数，因为该多肽的每个氨基酸中只有一个N原子，即该多肽有十个氨基酸所构成。第二问问两个氨基酸个数有两种方法，第一种列方程式，四个方程四个未知数即可解出每个氨基酸的个数。第二种方法比较方便，根据观察可以发现只有谷氨酸特殊，即它有四个O原子其中两个存在羧基中，另外两个存在于R基团中，（19+9-2*10）/2就是谷氨酸的个数。答案为：（1）10 （2）9，4

8、氨基酸的排列和多肽的种类的计算

假如有A、B、C三种氨基酸，有这三种氨基酸组成多肽的情况可分为如下两种情况分析：（1）A、B、C三种氨基酸，每种氨基酸数目无限的情况下，可形成肽类化合物的种类

（33=27种）

（32=9种）

（2）A、B、C三种氨基酸，且每一种氨基酸只有一个的情况下形成肽类化合物的种类

（3*2*1=6种）

（3*2=6种）

例9 由一分子丙氨酸，一分子甘氨酸，一分子精氨酸可组成的三肽（）

A 6种

B 9种

C 12种

D 27种