1、讲座1 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的碱基数、RNA的碱基数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、氨基酸数、肽键数、肽链数、脱水水分子数和蛋白质相对分子量的相关计算【理论阐释】1.知识背景氨基酸是组成蛋白质的基本单位。由两个氨基酸分子脱水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(NHCO)叫做肽键。由多个不同种类的氨基酸分子脱水缩合而成的化合物叫做
2、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：2.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）氨基酸数、肽键数、失去（或需要）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3.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：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
3、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。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N原子数肽键数肽链数R基上N原子数各氨基酸中N原子的总数O原子数肽键数肽链数 2 R基上的O原子数各氨基酸中O原子的总数脱去水分子数H原子数各氨基酸中H原子的总数脱水分子数 2（2）氨基酸数、肽键数、失去水分子数及肽链条数的相关计算规律 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；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
4、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分子质量为a，该蛋白质由m个氨基酸脱水缩合形成，共有n条肽链，则该蛋白质的相对分子质量为：ma-(m-n)18。综上所述，由氨基酸的脱水缩合过程可总结如下规律：（仅指直链多肽）一条肽链（R基中N、O原子数分别为x、y）n条肽链氨基酸平均相对分子质量aa氨基酸(平均含H数目为b)数目mm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
5、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mb2(m-1)注意：如果n个氨基酸形成若干个环状多肽，则蛋白质分子形成过程中肽键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基团中的氨基或羧基的数目。1多肽中氨基数和羧基数及N、H、O原子数的计算【例1】
6、（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An-m Bn-2m Cn+m Dn+2m【典例导悟】【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原子，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
7、没有O原子。所以本题答案是（n-m）+m2+0=n+m。2氨基酸、肽键数、失去(或需要）水分子数及肽链条数的相关计算【例2】(2011淮安模拟）由m个氨基酸构成的一个蛋白质分子，含n条肽链，其中z条是环状多肽，这个蛋白质分子完全水解共需水分子个数为()A.m-n+zB.m-n-zC.m-z+nD.m+z+n【解析】选A。在形成蛋白质的过程中，脱水缩合形成的水分子数=氨基酸数目-肽链的条数。假如这n条肽链都是直链的话，则形成m-n个水分子；由于形成一个环肽比形成一条直链肽多形成一个水分子，而在n条肽链中有z条是环肽，故由m个氨基酸形成该蛋白质分子时共形成了m-n+z个水分子，因此该蛋白质水解形成
8、氨基酸的时候就需消耗m-n+z个水分子。3蛋白质相对分子质量的计算【例3】（2011中山模拟）20种氨基酸的平均相对分子质量为128，假若有一个多肽化合物，由10个氨基酸构成一个肽链，那么该多肽的相对分子质量和至少含有的氨基数目分别是()A1280,11 B1262,1 C1118,1 D1100,9【解析】选C。由10个氨基酸组成的多肽共脱去9个水分子，形成9个肽键，至少含有1个氨基和羧基，则该多肽的相对分子质量为：101289181118。二、氨基酸数目与mRNA及DNA中碱基数量之间的计算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
9、、RNA的碱基数目之间存在一定的规律，其过程如图：【理论阐释】1.知识背景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l2。(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13。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、
10、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2mRNA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，即氨基酸数与基因中的脱氧核
11、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。【例1】(2011三亚模拟）下面为两种不同的mRNA分子和两种以它们为模板合成的蛋白质分子：在每一种蛋白质分子中可能存在氨基酸的种数为【典例导悟】mRNA蛋白质AG AG AG AG AG AG AG AG AG AG AG AGPAA UC AA UC AA UC AA UC AA UC AA UCQ蛋白质P蛋白质QA14B13C24D23【解析】选C。
12、蛋白质P对应的mRNA只有两种密码子(AGA、GAG)，所以存在的氨基酸种类数为2。蛋白质Q对应的mRNA有四种密码子(AAU、CAA、UCA、AUC)，所以存在的氨基酸种类数为4。【例2】（2011南通模拟）由n个碱基组成的基因，控制合成由一条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均相对分子质量为a，则该蛋白质的相对分子质量最大为()A.na/6B.na/3-18(n/3-1)C.na-18(n-1)D.na/6-18(n/6-1)【解析】选D。该基因共n个碱基，所以DNA单链有n/2个碱基，合成的mRNA最多有n/2个碱基，即最多有n/6个密码子，所以该基因控制合成的蛋白质中最多有n/6个氨基酸，
13、含一条肽链的蛋白质脱去的水分数为n/6-1，则该蛋白质的相对分子质量最大为na/6-18(n/6-1)。【例3】（2011珠海模拟）氨基酸的平均相对分子质量为120，如有一个两条链的多肽，相对分子质量是12 276，合成这个多肽的氨基酸的数目和指导它合成的DNA分子脱氧核苷酸数目依次是()A144,864 B144,432 C120,720 D120,360【解析】选C。多肽的相对分子质量氨基酸的数目氨基酸平均相对分子质量(氨基酸的数目肽链条数)18，把相应数字代入上式可得：氨基酸的数目120，再根据基因控制蛋白质合成过程中：DNA分子中脱氧核苷酸数相应mRNA分子核糖核苷酸数指导合成的蛋白质上氨基酸数631，可知DNA分子中脱氧核苷酸数目6120720。
