与蛋白质相关的计算题型及解法

与蛋白质相关的计算题型及解法
王玉红（河北省张家口市第二中学 075000）
蛋白质是构成生物体的重要化合物，又是生命活
动的体现者。

因此，蛋白质是高中《生物》中的重点和
难点，也是考点和热点。

现将与蛋白质相关的计算题
型及解法做了如下的小结和归纳。

1 与氨基酸缩合反应有关的计算
1. 1 关于缩合反应过程中氨基酸的个数、肽链数、形成的肽键个数和脱去的水分子数之间的数量关系见例1 ～ 3。

例1：血红蛋白的分子中，含有574 个氨基酸和四条肽链，问在形成此蛋白质分子时，失去水分子数和形成的肽键个数分别是多少？
解析：此种类型题是蛋白质相关计算中最基本的题型，根据组成生物体蛋白质的氨基酸的通式及氨基酸的缩合反应过程，可以总结出如下规律：
氨基酸的个数- 肽链数= 脱去水分子数= 肽键数
据此规律可知：肽键数= 脱去的水分子数= 574 -4 = 570
1. 2 关于蛋白质相对分子质量的计算此类计算是以1. 1 为基础，结合化学反应中反应前和反应后原子数不变的原理，计算蛋白质的相对分子质量。

例2：组成生物体某蛋白质的12 种氨基酸的平均相对分子质量为128，一条含有100 个肽键的多肽链的相对分子质量为多少？
解析：氨基酸合成蛋白质的过程中，要失去水分子，因此其相对分子质量变化由失去的分子数目的多少决定。

由氨基酸的缩合反应可知：氨基酸的个数×氨基酸的相对分子质量= 多肽（蛋白质）的相对分子质量+ 水分子的个数× 18（水的相对分子质量）。

则蛋白质的相对分子质量= 氨基酸的个数×氨基酸的相对分子质量- 水分子的个数× 18此多肽的相对分子质量=（100 + 1）× 128 - 100 ×18 = 12728
例3. 胰岛素是一种蛋白质分子，它含有两条多肽链，A 链含有21 个氨基酸，B 链含有30 个氨基酸。

2条肽链间通过2 个二硫键（二硫键是由2 个- SH）连接而成，在A 链上也形成1 个二硫键。

这51 个氨基酸形成胰岛素后，相对分子质量比原来减少了多少？
解析：此题是例2 的一个变式，需要注意的是这51个氨基酸形成胰岛素后，不仅要脱去水，而且还形成3个二硫键，每形成一个二硫键则脱去2 个氢。

所以，相对分子质量比原来减少的数量=（21 + 30 - 2）× 18 + 3× 2 × 1 = 888。

1. 3 求氨基酸的分子简式见例4。

例4：谷胱苷肽（C10H17O6N3S）是存在于动、植物和微生物细胞中的一个重要的三肽，它是由谷氨酸（C5H9O4N）、甘氨酸（C2H5O2N）和半胱氨酸缩合而成，则半胱氨酸可能的分子简式为
A. C3H3N
B. C3H5ONS
C. C3H7O2NS
D. C3H3O2NS
解析：根据脱水缩合反应可知：C5H9O4N +C2H5O2N + 半胱氨酸= C10H17O6N3S + 2H2O
根据反应前原子的个数等于反应后原子的个数，半胱氨酸为C3H7O2NS，故正确答案为C。

1. 4 求M 个氨基酸可以组成多少种多肽化合物见例5。

例5：某多肽由4 个氨基酸组成，这4 个氨基酸各不相同，试问；可组成几种4 肽化合物？若将足量的上述4 种氨基酸置于适宜的条件下，经脱水缩合形成的4肽化合物最多可能有多少种？
解析：由于氨基酸排列顺序不同，多肽的种类则不同。

因此根据排列组合可知此4 肽化合物的种类为P44= 4 × 3 × 2 × 1 = 24。

氨基酸的种类确定（m 种），肽化合物的氨基酸的
数量确定（ n 肽），则可能形成的化合物的种类= mn = 44 = 256。

2 与蛋白质分子水分解反应有关的计算
例6：现有一条多肽，其化学式为C55H70O19N10，已知将它彻底水解后只得到下列四种氨基酸：甘氨酸（C2H5NO2），丙氨酸（C3H7NO2），苯丙氨酸（C9H11NO2）和谷氨酸（ C5H9NO4），该多肽水解后多少个谷氨酸？有多少个苯丙氨酸？
解析：根据题意可知这一多肽水解后得到的四种氨基酸中都只含有一个N 原子，可推知这一个多肽是由10 个氨基酸组成。

根据水解反应的情况可得下列简式：多肽+ 9H2O = 10 氨基酸，根据反应前后原子的个数不变原理，依题意设甘氨酸为X 个、丙氨酸Y 个、苯丙氨酸Z 个、谷氨酸K 个，列出方程式
2X + 3Y + 9Z + 5K = 55
5X + 7Y + 11Z + 9K = 70 + 18
X + Y + Z + K = 10 {2X + 2Y + 2Z + 4K = 19 + 9
解此方程得：X = 1 Y = 2 Z = 3 K = 4
·48·生物学教学2005 年（第30 卷）第8 期
“绿色植物的生活需要水”一节的教学
吴建国（江苏省常熟市白茆中学 215532）
“绿色植物的生活需要水”是人教版七年级《生物
学》上册第三单元“生物圈中的绿色植物”中有关植物
生理基本知识的一节内容，如何开展教学及使教学体
现新课程的理念呢？笔者经过实践，通过“找水”、“分
析图片资料”、“解读实验数据”、“评诗、改诗”、“角色
扮演”（萎蔫的菊花、沙漠中的仙人掌）、“给萎蔫的菊
花浇水”、“了解家乡的水资源以及植被分布情况和缺
水地区极其珍贵的水资源”等一系列探究、主体活动，
充分体现了面向全体学生、提高他们生物科学素养、倡
导探究性学习的新课程理念。

通过笔者对课程资源的潜心挖掘，使乏味的植物
生理知识的教学和各种能力的培养，特别是情感、态度
和价值观的教育有机地结合起来，收到了较好的效果。

1 教学目标和重、难点
1. 1 教学目标①基础知识：说出植物的生活离不开
水的原因；举例说出水对植物分布的影响。

②能力培
养：通过一系列探究活动，培养学生科学探究的能力，
收集分析和处理资料的能力；尝试解读实验数据的能
力。

③情感态度与价值观：关爱绿色植物，理解生物圈
中人与绿色植物的和谐发展；增强热爱家乡，立志建设
家乡的使命感和责任感；养成节约用水的生活习惯。

1. 2 重点和难点①植物的生活离不开水的原因。

②水对植物分布的影响。

③解读小麦实验数据的方
法。

2 教学过程
（课时安排：1 课时）
2. 1 课前准备①学生：自带各种植物器官，收集各
类图片资料，了解家乡的水资源和植物分布。

②教师：
自制CAI 课件，分组探究实验器材，“解读小麦实验数
据”用的练习题（Word 打印稿），作对比用的两盆菊花，
洒水桶等。

2. 2 引言以2003 年10 月15 日“神舟五号”载人飞
船的成功发射，圆了我们中国人千年的飞天梦，值得我
们每一个中国人骄傲的爱国主义教育为切入点，大屏
幕先后展示：航天英雄杨利伟在飞船上拍摄到的我们
地球表面影象的一张珍贵照片，太空中的整个地球的
图片。

并与学生交流以下问题：①从太空中看我们所
居住的地球，也是一个“水球”为什么？②这些水对于
地球上所有的生物来说意味着什么呢？如果没有了
水，⋯⋯（让学生展开想象4444444444444444444444444444444444444444444444
）。

3 与蛋白质合成相关的计算
3. 1 主要考查DNA（基因）中的碱基数、RNA 中的碱
基数、蛋白质中的氨基酸的个数之间的数量关系见
例7。

例7：水蛭素是由65 个氨基酸组成的蛋白质，控制
该蛋白质合成的基因其碱基数至少应是多少？
解析：在基因控制蛋白质合成的过程中，根据转录
和翻译的过程可总结如下规律：
DNA（基因）中的碱基数：RNA 中的碱基数：蛋白
质中的氨基酸= 6：3：1
根据此规律得出：控制该蛋白质合成的基因其碱
基数等于65 × 6 = 390
3. 2 相对分子质量的计算见例8 ～ 9。

例8：某蛋白质由n 条肽链组成，氨基酸的平均相
对分子质量为a，控制该蛋白质合成的基因含b 个碱基
对，则该蛋白质的分子量约为（D）
A. 2ab / 3 - 6b + 18n
B. ab / 3 - 6b
C.（b / 3 - a）× 18
D. ab / 3 -（b / 3 - n）× 18
解析：根据DNA（基因）中的碱基数：RNA 中的碱
基数：蛋白质中的氨基酸数= 6：3：1 的关系可知，构成
蛋白质的氨基酸的个数= b / 3，则氨基酸总的相对分子
质量为ab / 3，据氨基酸脱水缩合反应中的数量关系可
知：蛋白质的相对分子质量= 1 / 3ab -（1 / 3b - n）× 18 例9：已知多肽链的相对分子质量为1. 032 × 104，
每个氨基酸的平均相对分子质量为120，每个脱氧核
甘酸的平均相对分子质量为300。

那么，合成该多肽
化合物的基因的相对分子质量不低于
A. 12120
B. 90900
C. 181800
D. 170928
解析：要想求得基因的相对分子质量，需要知道组
成该基因的脱氧核甘酸数。

要求组成该基因的脱氧核
甘酸数，需求氨基酸的数目。

设氨基酸的数目为X，根
据题意可得120X = 1. 032 × 104 +（X - 1）18 = 101，根据基因的碱基数和氨基酸数之间的数量关系可知基因
的碱基数= 101 × 6 = 606，则一条脱氧核甘酸链应有
303 个脱氧核甘酸，脱氧核甘酸在聚合成脱氧核甘酸
链时也脱去303 - 1 = 302 个水。

所以，该基因的相对
分子质量=（303 × 300 - 302 × 18）× 2 = 170928，故正确答案为D。

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生物学教学2005 年（第30 卷）第8 期·49·
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