蛋白质合成计算规律小结

1蛋白质合成计算规律小结河南省周口二高方慧（）摘要：本文总结了蛋白质合成过程中相对分子质量、肽链数、脱水数、游离氨基（羧基）数、原子数、多肽种类、蛋白质中氨基酸与基因和mRNA中碱基数量关系及其它相关数据的计算规律。关键词：蛋白质计算高中生物教材中与蛋白质合成有关的计算，在历年的教学、考试中，都是重点和难点，若能很好的理解和掌握其计算规律，对此类题目的解决能够达到事半功倍的效果，现将蛋白质计算规律小结如下，以供参考。一、蛋白质相对分子质量及相关数据的计算。已知氨基酸平均分子量为m，某蛋白质由a个氨基酸，n条多肽链组成（a＞n≥1），则该蛋白质形成过程中相关数据的计算如下表：项目多肽肽键数脱水分子数氨基酸形成蛋白质相对分子量减少蛋白质的相对分子质量蛋白质中游离氨基（羧基）数备注至少有有n条肽链a-na-n18（a-n）ma-18（a-n）n氨基酸中所有氨基（羧基）数—肽键数在分子量计算中，若题目通过一定形式告知蛋白质中有二硫键形成时，要考虑脱去氢的质量。n个环肽aa18ama-18a0例1.现有氨基酸1000个，共有氨基1020个，羧基1050个，由它们合成的4条肽链中肽键、氨基、羧基的数目分别是（）A、999，1016，1046B、999,4,4C、996，24，54D、996，1016，1046解析：已知氨基酸数为1000，合成肽链4条，根据计算规律，肽键数=1000-4=996个，4条肽链中氨基数=1020-996=24，4条肽链中羧基数2=1050-996=54。答案：C例2.下图为结晶牛胰岛素分子结构示意图。已知胰岛素含有A、B两条多肽链，A链含有21个氨基酸，B链含有30个氨基酸，两条多肽链间通过两个二硫键（二硫键由两个—SH连接而成）连接，在A链上也形成1个二硫键。⑴结晶牛胰岛素中有个肽键，肽键可表示为：。⑵该胰岛素至少有个游离羧基，个游离氨基，它彻底水解需水分子-个。⑶在氨基酸形成胰岛素时，相对分子量比原来减少了。若氨基酸平均分子质量为100，胰岛素相对分子量为。⑷写出该蛋白质中不同多肽链之间可能的区别。解析：读题可知胰岛素由51个氨基酸、2条多肽链组成，所以肽键数应为49；至少含有的氨基（羧基）数等于肽链条数2，彻底水解需水分子=脱水分子数=49；题目告知有3个二硫键形成，在氨基酸形成胰岛素时，相对分子量比原来减少的数量=18×49+2×3=888，胰岛素相对分子量=1000×51-18×49-2×3=4212。答案：⑴49，—CO—NH—。⑵2，2，49。⑶888，4212。⑷组成多肽的氨基酸的种类、数量和排列顺序。二、蛋白质中含有C、H、O、N原子数的计算。C原子数＝氨基酸中所有C原子总数；H原子数＝氨基酸中所有H原子总数－2×脱水分子数；O原子数＝氨基酸中所有O原子总数－脱水分子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上O原子数；N原子数＝氨基酸中所有N原子总数＝肽键数＋肽链数＋R基上N原子数。例3．多肽的分子式为C85H96O25N18，它由16个氨基酸构成，这些氨基酸R基上有氧原子个，它们R基上最多有氨基个。3解析：多肽由16个氨基酸构成，肽链数为1，肽键数等于15，由蛋白质中O、N原子数计算规律可列出等式，25=15+2×1+R基上O原子数，18=15+1+R基上N原子数，解之，R基上O原子数=8，R基上N原子数=2，因此R基上最多有氨基2个。答案：8，2。例4.某多肽的分子式为C55H70O19N10，已知它由下列4种氨基酸组成：甘氨酸（C2H5NO2）、丙氨酸（C3H7NO2）、苯丙氨酸（C9H11NO2）、谷氨酸（C5H9NO4），问：该多肽是肽,进行水解后可得到个谷氨酸分子，个苯丙氨酸分子。解析：通过观察我们可以发现，化合物中共含有10个氮原子，而每个氨基酸分子中都只含有一个氮原子，氨基酸脱水缩合过程中氮原子数量始终保持不变，所以可以确定该化合物是由10个氨基酸脱水缩合而成，即该化合物为十肽。在十肽形成过程中脱去9分子水（H2O）。设反应前甘氨酸数目为a、丙氨酸数目为b、苯丙氨酸数目为c、谷氨酸数目为d。根据原子数的计算规律可列如下方程式2a+3b+9c+5d=555a+7b+11c+9d=70+2×92a+2b+2c+4d=19+9a+b+c+d=10解方程可得:a=1b=2c=3d=4所以甘氨酸数目为1、丙氨酸数目为2、苯丙氨酸数目为3、谷氨酸数目为4。答案：10，4，3。三、氨基酸的排列与多肽种类的计算。此类题目可分为下列两类情况：1、已知氨基酸有a种，在每种氨基酸数目不限的情况下，形成n（n＞1）肽的种类为an。2、已知氨基酸有a种，在每种氨基酸只有一个的情况下，形成n（a＞n＞1）肽的种类为Aan即a（a-1）(a-2)……(a-n+1)。例5．4种氨基酸形成3肽的种类为，若每种氨基酸只有一个，则形成3肽的种类为。解析：4种氨基酸数目不限形成3肽的种类为43=64种，每种氨基酸只有一4个，则形成3肽的种类为A43=4×3×2=24种。答案：64，24。四、蛋白质中氨基酸数与基因及mRNA中碱基数之间的关系计算。DNA（基因）转录mRNA翻译蛋白质碱基数：碱基数：碱基数＝6：3：1此处DNA中的碱基数只指基因中的编码序列，因为只有编码序列才能指导蛋白质的合成。即对真、原核生物来说，基因结构中都存在不能编码蛋白质的非编码区；对真核生物来说，基因的编码区又存在不能编码蛋白质的内含子；翻译时，对mRNA来说，还存在不决定氨基酸的序列。例6．一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成该多肽链模板的mRNA分子和用来转录mRNA的DNA分子分别至少有碱基（）A．3000个和3000个B．1000个和2000个C．2000个和4000个D．3000个和6000个解析：运用基因中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数=6:3:1的运算关系计算可得。答案:D。例7.真核基因指导生成蛋白质中小于基因碱基数1∕6的原因不可能是（）A．非编码区B．内含子C．启始密码D．终止密码解析：非编码区内含子都是真核基因中不编码蛋白质的序列，终止密码是mRNA上不决定氨基酸的序列，而启始密码决定氨基酸。答案：C。五、与蛋白质有关的其它规律。5.1形成蛋白质的氨基酸种类的限定。蛋白质由a个氨基酸组成，形成该蛋白的氨基酸种类至少有1种；当a≥20时，最多有20种；当a＜20时，最多有a种。5.2密码子和反密码子数量的计算。蛋白质合成过程中密码子数量=反密码子数量=mRNA上碱基数的1／3（只取整数）=蛋白质中氨基酸数。例8．某DNA分子中有1000个碱基对，则由它所控制形成的信使RNA中含有的密码子个数和蛋白质中氨基酸种类最多不超过（）5A．166和55B．166和20C．333和111D．333和20解析：mRNA中碱基数最多有1000个，所以密码子最多有333个；组成蛋白质的氨基酸最多有333个（大于组成蛋白质的氨基酸的种类数20），因此蛋白质中氨基酸的种类最多有20。答案：D。