對(duì)“與蛋白質(zhì)有關(guān)的計(jì)算”分類釋疑

高清倉(cāng)

隨著高考對(duì)學(xué)生能力要求的不斷加強(qiáng)，尤其在高考中問(wèn)題解決與工具學(xué)科——數(shù)學(xué)學(xué)科的結(jié)合越來(lái)越緊密，解題方式的數(shù)學(xué)化也越來(lái)越明顯。高考生物試題中的計(jì)算題主要是通過(guò)計(jì)算考查學(xué)生對(duì)生物知識(shí)的理解程度。高中生物教材中多處涉及計(jì)算問(wèn)題卻沒(méi)有詳細(xì)的講解，所以在平時(shí)教學(xué)中，尤其是在高考前的復(fù)習(xí)階段， 幫助學(xué)生總結(jié)歸納一些常見(jiàn)的生物計(jì)算題類型以提高學(xué)生的解題能力，是很有必要的。本文專門歸納“與蛋白質(zhì)有關(guān)計(jì)算”的常見(jiàn)題型和相應(yīng)的解題規(guī)律。

一、一個(gè)氨基酸中的各原子的數(shù)目計(jì)算

例題1：纈氨酸的R基為—C3H7，在一個(gè)纈氨酸分子中，含碳和氫的原子數(shù)分別是（）。

A.6 10B.5 11

C.7 10D.6 11

解析：纈氨酸的R基為—C3H7，則纈氨酸的結(jié)構(gòu)式為H2N—CH—COOH，含碳原子為5，含氫原子為11。

答案：B

規(guī)律總結(jié)：一個(gè)氨基酸中，C原子數(shù)＝R基團(tuán)中的C原子數(shù)＋2，H原子數(shù)＝R基團(tuán)中的H原子數(shù)＋4，O原子數(shù)＝R基團(tuán)中的O原子數(shù)＋2，N原子數(shù)＝R基團(tuán)中的N原子數(shù)＋1。

變式訓(xùn)練1:丙氨的R基為一CH3，谷氨酸的R基為一C3H5O2，它們縮合后形成的二肽分子中C、H、O的原子比例為（）。

A．7：16：6 B．7：14：5

C．8：12：5 D．8：14：5

二、肽鏈中氨基酸數(shù)目、肽鍵數(shù)目和肽鏈數(shù)目之間的關(guān)系計(jì)算

例題2：現(xiàn)在有氨基酸600個(gè)，其中氨基總數(shù)為610，羧基總數(shù)為608個(gè)，則由這些氨基酸合成的含有2條肽鏈的蛋白質(zhì)共有肽鍵、氨基和羧基的數(shù)目分別是（）

A.5982 2 B.59812 10

C.5992 2 D.59911 9

解析：組成蛋白質(zhì)的一個(gè)氨基酸至少有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基，且連接在同一個(gè)碳原子上，本題中，氨基酸600個(gè)，其中氨基總數(shù)為610，羧基總數(shù)為608個(gè)，說(shuō)明有10個(gè)氨基酸含有2個(gè)氨基，8個(gè)氨基酸含有8個(gè)羧基，600個(gè)氨基酸組成的含有兩條肽鏈的蛋白質(zhì)共有肽鍵600-2=598個(gè)，氨基2+10=12個(gè)，羧基共有2+8=10個(gè)。

答案：B

規(guī)律總結(jié)：若有m個(gè)氨基酸分子縮合成n條肽鏈，則可形成如下規(guī)律：

變式訓(xùn)練2:全世界每年有成百上千人由于誤吃毒蘑菇而死亡，鵝膏覃堿就是一種毒菇的毒素，它是一種環(huán)狀八肽。若20種氨基酸的平均分子量為128，則鵝膏覃堿的分子量大約是 （ ）。

A.1024B.898C.880D.862

三、氨基酸的平均分子量與蛋白質(zhì)的分子量之間的關(guān)系計(jì)算

例題3：某蛋白質(zhì)含有2條肽鏈， A鏈含有21個(gè)氨基酸，B鏈含有30個(gè)氨基酸，2條多肽鏈間通過(guò)二硫鍵連接，下圖所示為該蛋白質(zhì)的平面結(jié)構(gòu)示意圖，則在氨基酸形成該蛋白質(zhì)時(shí)候，相對(duì)分子質(zhì)量比原來(lái)減少了______。若氨基酸的平均分子量128，則該蛋白質(zhì)的分子量為_(kāi)_______。

解析：首先從圖中可以看出蛋白質(zhì)含有2條肽鏈，則其形成的肽鍵數(shù)目為（21+30）-2=49個(gè)，產(chǎn)生的水分子也為49個(gè)，形成蛋白質(zhì)時(shí)候減少的相對(duì)分子質(zhì)量還包括形成二硫鍵時(shí)候脫去的H的相對(duì)分子質(zhì)量，即18?9+6=888，該蛋白質(zhì)的分子量為51?28-888=5640。

答案：888，5640

規(guī)律總結(jié)：n個(gè)氨基酸形成m條肽鏈，每個(gè)氨基酸的平均分子量為a，那么由此形成的蛋白質(zhì)的分子量為：n?a-(n-m)?18 (其中n-m為失去的水分子數(shù)，18為水的分子量)；該蛋白質(zhì)的分子量比組成其氨基酸的分子量之和減少了（n-m）?18。（有時(shí)也要考慮因其他化學(xué)鍵的形成而導(dǎo)致相對(duì)分子質(zhì)量的減少，如形成一個(gè)二硫鍵，脫去2個(gè)H）

變式訓(xùn)練3:一種蛋白質(zhì)是由兩條肽鏈組成的，共含有100個(gè)氨基酸，若每個(gè)氨基 酸的相對(duì) 分子質(zhì)量平均是120，則該蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量約是（）。

A．12000 B．10236 C．10218 D．13764

四、有關(guān)多肽種類的計(jì)算

例題4：由1個(gè)賴丙氨酸、1個(gè)蘇氨酸、1個(gè)亮氨酸組成的三肽有（）。

A．6種B．5種C．27種D．3種

解析：如果用列舉法，由1個(gè)賴氨酸、1個(gè)蘇氨酸、1個(gè)亮精氨酸組成的三肽有賴蘇亮、賴亮蘇、蘇賴亮、蘇亮賴、亮蘇賴、亮賴蘇。共有6種。

答案：A

規(guī)律總結(jié)：假若有n種氨基酸，由這n種氨基酸組成多肽的情況，可分如下兩種情形分析：（1）每種氨基酸數(shù)目無(wú)限的情況下，可形成m肽的種類為nm種；（2）每種氨基酸數(shù)目只有一種的情況下，可形成m肽的種類為n×（n-1）×（n－2）……×1種。

變式訓(xùn)練4: 現(xiàn)有異亮氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、色氨酸4種氨基酸，每種氨基酸數(shù)目可以無(wú)限，組成的二肽有（ ）。

A．8種B．4種C．16種D．12種

五、氨基酸分子數(shù)與mRNA中堿基數(shù)、基因中堿基數(shù)的關(guān)系計(jì)算

例題5：一段原核生物的mRNA通過(guò)翻譯可合成一條含有11個(gè)肽鍵的多肽，則此mRNA分子至少含有的堿基個(gè)數(shù)及合成這段多肽需要的tRNA個(gè)數(shù)，依次為（）。

A．33 11B．36 12C．12 36D．11 36

解析：一條含有11個(gè)肽鍵的多肽是由12個(gè)氨基酸縮合形成的。mRNA上三個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，則此mRNA分子至少含有的堿基36個(gè)，一個(gè)氨基酸需要一個(gè)tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)，共需要12個(gè)tRNA。

答案:B

規(guī)律總結(jié)：在基因控制蛋白質(zhì)合成過(guò)程中，DNA、mRNA、蛋白質(zhì)三者的基本組成單位脫氧核苷酸（或堿基）、核糖核苷酸（或堿基）、氨基酸的數(shù)量比例關(guān)系為6:3:1。(不考慮基因轉(zhuǎn)錄后加工和終止密碼子)

變式訓(xùn)練5：假設(shè)有一段mRNA上有60個(gè)堿基，其中A有15個(gè)，G有25個(gè)，那么轉(zhuǎn)錄該mRNA 的DNA分子區(qū)段中，“C+T”的個(gè)數(shù)以及該mRNA翻譯成的蛋白質(zhì)所需氨基酸的個(gè)數(shù)分別是（）。

A．40、30B．40、20C．60、20D．80、40

（責(zé)任編輯 劉 紅）