“從氨基酸到蛋白質(zhì)”中的難點(diǎn)解析

劉慶德

摘 要： 高中生物中關(guān)于氨基酸和蛋白質(zhì)的計(jì)算是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，作者分析了氨基酸結(jié)構(gòu)通式，概括了脫水縮合中有關(guān)的數(shù)量關(guān)系，總結(jié)了氨基酸組成肽類化合物的種類計(jì)算等，旨在講授重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，讓學(xué)生真正學(xué)會氨基酸和蛋白質(zhì)的相關(guān)知識。

關(guān)鍵詞： 氨基酸 蛋白質(zhì) 難點(diǎn)解析

人教版高中生物第二章《組成細(xì)胞的分子》中關(guān)于蛋白質(zhì)的知識，因?yàn)閷W(xué)生沒有學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)，所以學(xué)起來感覺很困難，尤其從氨基酸到蛋白質(zhì)這一重要環(huán)節(jié)。為使學(xué)生容易理解、便于掌握，我在教學(xué)中這樣講述，以供大家參考。

1.結(jié)構(gòu)通式

每種氨基酸分子至少含有一個氨基（—NH）和一個羧基（—COOH），并且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。氨基酸分子的結(jié)構(gòu)通式表示如下：

教師可以用“一個中心，四個基本點(diǎn)”加以概括，其中一個中心不變，四個基本點(diǎn)的位置均可變（即上下左右可互換）。

在教學(xué)中教師還可以充分利用人的身體當(dāng)做“教具”，把氨基酸的結(jié)構(gòu)通式比做一個身體健全的人，伸直上肢與肩部平齊，雙腳并攏，軀干部代表中間的“碳原子（C）”，左手代表一個“氨基（—NH4）”，右手代表一個“羧基（—COOH）”，下肢代表氫原子（—H），頭部代表側(cè)鏈基團(tuán)（R集團(tuán)），這樣一個完整的氨基酸結(jié)構(gòu)通式就呈現(xiàn)在學(xué)生面前，學(xué)生很容易理解和記憶氨基酸的結(jié)構(gòu)通式。通過這樣的形象剖析，學(xué)生在以后做題時對是否是組成蛋白質(zhì)的氨基酸就有了更深刻的認(rèn)識。

2.脫水縮合

一個氨基酸分子的羧基（—COOH）和另一個氨基酸分子的氨基（—NH2）相連接，同時脫去一分子水。特別指出的是R基上的氨基和羧基不參與脫水縮合。在教學(xué)過程中需要強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)：

（1）兩個氨基酸脫水縮合形成二肽時，失去的水分子中的氫分別來自羧基和氨基。

（2）氨基酸間脫水縮合時，原來的氨基和羧基已經(jīng)不存在，形成的化合物一端只有一個氨基，另一端只有一個羧基（不計(jì)R基上的氨基和羧基）。所以對一條多肽鏈來說，至少應(yīng)有氨基和羧基的數(shù)目均為一個。

（3）蛋白質(zhì)形成過程中失去水分子數(shù)=肽鍵數(shù)=氨基酸總數(shù)-肽鏈數(shù)。

（4）蛋白質(zhì)分子完全水解時所需的水分子數(shù)=蛋白質(zhì)形成過程中脫去的水分子數(shù)。

（5）蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量=蛋白質(zhì)所含的氨基酸數(shù)×氨基酸的平均相對分子質(zhì)量-（蛋白質(zhì)所含氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)）×18（有時還需要考慮其他化學(xué)變化過程，如二硫鍵形成等）。

（6）典例剖析：

例1：現(xiàn)有1000個氨基酸，其中氨基有1020個，羧基有1050個，則由此合成的4條肽鏈中共有肽鍵、氨基、羧基的數(shù)目依次是（ ）

A.999、1016、1046 B.996、1、1

C.996、24、54 D.996、1016、1046

答案：C。

解析：若不計(jì)R基中的氨基，一條肽鏈只有一個氨基?，F(xiàn)有1000個氨基酸，有1020個氨基，說明R基中有20個氨基，這20個氨基不參與脫水縮合，所以4條鏈共有氨基24個，同理羧基有54個，故選C。

例2：若組成蛋白質(zhì)的氨基酸的平均相對分子質(zhì)量是130，那么一個由4條肽鏈共280個氨基酸所組成的蛋白質(zhì)其相對分子質(zhì)量是（ ）

A.31432 B.31486 C.31378 D.36382

答案：A

解析：此題主要考察氨基酸合成蛋白質(zhì)的程中涉及的有關(guān)計(jì)算，可用上述要點(diǎn)（3）的定義：130×280-18×（280-4）=31432，故選A。

例3：一個由n條肽鏈組成的蛋白質(zhì)分子共有m個氨基酸，該蛋白質(zhì)分子完全水解共需水分子（ ）

A.n個 B.m個 C.（m+n）個 D.（m-n）個

答案：D。

解析：課本上講的都是鏈狀肽，肽狀鏈有如下的對應(yīng)關(guān)系：

例4：某蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量為12392，在合成這個蛋白質(zhì)分子的過程中，脫去水的相對分子質(zhì)量為1944，假設(shè)氨基酸的平均相對分子質(zhì)量128，則該蛋白質(zhì)分子含有的肽鏈為（ ）

A.2條 B.3條 C.4條 D.5條

答案：C。

解析：此題也涉及蛋白質(zhì)的有關(guān)計(jì)算，但計(jì)算的是肽鏈數(shù)。肽鏈數(shù)=氨基酸數(shù)-水分子數(shù)。（12392+1944）÷128-1944÷18=4。故選C。

例5：今有一化合物，其分子式為CHON，已知將它徹底水解后只得到下列四種氨基酸：CHON（甘氨酸）、CHON（丙氨酸）、CHON（苯丙氨酸）、CHON（谷氨酸），其中可得到氨基酸的數(shù)目和苯丙氨酸的數(shù)目為（ ）

A.7、6 B.10、4 C.9、5 D.10、3

答案：D

解析：每個氨基酸含有一個N，此化合物中共有10個N，故可得到氨基酸的數(shù)目為10個。求苯丙氨酸的數(shù)目可設(shè)甘氨酸a個，丙氨酸b個，苯丙氨酸c個，谷氨酸d個。則可得出：

a+b+c+d=102a+2b+2c+2d=19+92a+3b+9c+5d=555a+7b+11c+9d=70+18

解方程得：a=1；b=2；c=3；d=4。故應(yīng)選D。

3.氨基酸組成肽類化合物的種類計(jì)算

教學(xué)中經(jīng)常有這樣的例題：

例1：由一分子丙氨酸、一分子甘氨酸、一分子精氨酸可組成多少種三肽？（6）

例2：由丙氨酸、甘氨酸、精氨酸各若干，可組成多少種三肽？（27）

對于由氨基酸組成肽類化合物的種類問題，有兩種情況：

①假如有 A、B、C三種氨基酸，且每種氨基酸只有一個，可形成肽類化合物的種類：

形成三肽的種類：

②假如有A、B、C三種氨基酸，每種氨基酸數(shù)目不限，可形成肽類化合物的種類：

形成三肽的種類：

通過以上分析，無論是教與學(xué)，對于從氨基酸到蛋白質(zhì)的難點(diǎn)都會有深入理解，從而更好地解決這方面問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]張善君.高中生物中有關(guān)蛋白質(zhì)的計(jì)算[J].新課程學(xué)習(xí)（中），2012，11：110-111.

[2]陳洪根.蛋白質(zhì)計(jì)算問題歸類解析[J].高中生，2004，16：45-46.