1、微专题一 与蛋白质的合成和水解过程相关的计算一、蛋白质的相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系1.肽键数失去水分子数氨基酸数肽链数(对于环肽来说，肽键数氨基酸数失去水分子数)。2.蛋白质的相对分子质量氨基酸数氨基酸的平均相对分子质量脱去水分子数18(若有 p 个二硫键生成，则还应减去 2p)肽链数目 氨基酸数 肽键数目 脱去水分子数 多肽(蛋白质)的相对分子质量1 条 n n1 n1 an18(n1)m 条 n nm nm an18(nm)注：设氨基酸的平均相对分子质量为 a。例 1 (2019合肥高一检测)下面为牛胰岛素结构图，该物质中SS 是由两个SH 脱去两个 H 形
2、成的，下列说法正确的是 ( )A.牛胰岛素为五十一肽，其中含有 50 个肽键B.牛胰岛素中至少有 2 个NH 2 和 2 个COOHC.牛胰岛素水解产物含有 20 种不同的氨基酸D.牛胰岛素形成时，减少的相对分子质量为 882答案 B解析 该牛胰岛素含有 51 个氨基酸，其中含有肽键数为 51249(个) ；牛胰岛素含有两条肽链，至少含有 2 个NH 2和 2 个COOH；牛胰岛素水解可得到 51 个氨基酸，最多有20 种氨基酸，但并非一定是 20 种；牛胰岛素形成时，51 个氨基酸脱水缩合的同时还减少了 6 个 H，故减少的相对分子质量为 49186888。例 2 2 条肽链分别由 360
3、个氨基酸和 380 个氨基酸组成，若氨基酸的平均相对分子质量为 a，则 2 条肽链之间相差的肽键数和相差的相对分子质量分别是( )A.19 和 19aB.19 和 19a1918C.20 和 20aD.20 和 20a2018答案 D解析 360 个氨基酸脱水缩合形成 1 条肽链时，形成的肽键数是 3601359(个) ，380 个氨基酸脱水缩合形成 1 条肽链时，形成的肽键数是 3801379(个) ，二者肽键数相差37935920(个)；两条肽链相对分子质量相差(380a37918)(360 a35918)20a2018。二、蛋白质中游离氨基或羧基的计算可将肽链看作“C”与“CONH”交替
4、连接构成的基本骨架，在“C”上连接着R和H，在肽链的两端分别是游离的 “NH2”和“COOH”，如图所示：1.至少含有的游离氨基或羧基数肽链数。2.游离氨基或羧基数肽链数R 基中含有的氨基或羧基数。3.环状肽中游离氨基或羧基数取决于构成环状肽的氨基酸 R 基中的氨基或羧基数。例 3 (2019大同高一检测)现有氨基酸 800 个，其中氨基总数为 810 个，羧基总数为 808个，则由这些氨基酸合成的含有 2 条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目依次分别为( )A.798、2 和 2 B.798、12 和 10C.799、1 和 1 D.799、11 和 90答案 B解析 氨基酸 800 个
5、，其中氨基总数为 810 个，羧基总数为 808 个，则 R 基上游离的氨基为 81080010(个)，游离的羧基为 8088008(个) 。这些氨基酸合成的含有 2 条肽链的蛋白质共有肽键数为 8002798(个) ，所以总的氨基数目为 10212(个)，总的羧基数目为 8210(个)。例 4 某链状多肽由 22 个氨基酸缩合而成。在某种情况下该多肽被水解成 1 个四肽，2 个三肽，2 个六肽，则这些短肽的游离氨基总数的最小值、肽键总数及水解成这些短肽所需的水分子总数分别为( )A.6、18、22 B.5、18、17 C.17、17、22 D.5、17、4答案 D解析 该多肽被水解成 5 条
6、短肽，故至少有 5 个游离的氨基；肽键总数氨基酸总数肽链数22517；该多肽被水解为 5 个短肽时有 4 个肽键断裂，即需要 4 个水分子。三、链状多肽中各原子数的计算1.氧原子数肽键数2肽链数R 基上的氧原子数各氨基酸中氧原子的总数脱去的水分子数。2.氮原子数肽链数肽键数R 基上的氮原子数各氨基酸中氮原子的总数。3.含 2 个氨基的氨基酸数氮原子数肽键数肽链数。4.含 2 个羧基的氨基酸数(氧原子数肽键数 2肽链数)/2。提醒：由于 R 基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数的计算为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。例 5 (2019江苏泰州联考)某三
7、十九肽中共有甘氨酸 (甘氨酸结构式如图 1)4 个，现用某种水解酶去除其中的甘氨酸，得到 4 条长短不等的多肽(如图 2)，如将原来多肽与 4 条多肽总的原子数或结构数进行比较时，会出现下列 4 种情况中的( )肽键数目减少 7 个 C 原子数目减少 8 个 氨基和羧基分别增加 3 个 O 原子数目减少 1 个A.1 种 B.2 种 C.3 种 D.4 种答案 D解析 该三十九肽中含有肽键数目为 38 个，去掉甘氨酸后的肽键数目为6871031，正确；C 原子减少数目为甘氨酸数2428，正确；该三十九肽中原来含有的氨基和羧基数目各至少为 1 个，用水解酶去掉甘氨酸后有 4 条多肽链，氨基和羧基
8、至少各有 4 个，正确；根据甘氨酸的位置可知，去除 4 个甘氨酸后将导致 7 个肽键断裂，故水解需要 7 个水分子，同时脱去 4 个甘氨酸，所以 O 原子数目减少 1 个，正确。方法技巧 蛋白质形成过程中各元素的变化总结(1)数目变化的元素：H、O，因脱去 H2O 而减少，还有一部分 H 因形成二硫键而减少。(2)数目不变的元素：C 、N、 S，因此可根据 N 原子数推测蛋白质( 多肽)中氨基酸数。例 6 经分析某条多肽链中有 O 原子 p 个，N 原子 q 个，它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸。分析推算可知，1 分子该多肽水解得到的赖氨酸个数为( )半胱氨酸 丙氨酸赖氨酸 苯丙氨酸A.pq
9、 B.qpC.pq1 D.qp1答案 D解析 分析四种氨基酸的特点可知，赖氨酸含有两个氮原子，根据氧原子数目进行计算，氧原 子 数 氨 基 酸 数 肽 链 条 数 R 基 上 氧 原 子 数 ， 分 析 这 四 种 氨 基 酸 R 基 可 知 ， 四 种氨 基 酸 的 R 基 上 均 无 氧 原 子 ， 该 多 肽 所 含 氨 基 酸 数 为 (p 1)个 ， 氮 原 子 数 氨 基 酸 数 R基 上 的 氮 原 子 数 ， 四 种 氨 基 酸 中 只 有 赖 氨 酸 的 R 基 上 有 一 个 氮 原 子 。 因此该多肽含有的赖氨酸数q(p1)qp1，D 项正确。1.某蛋白质由 m 条肽链、
10、n 个氨基酸组成。该蛋白质中氧原子的个数至少是( )A.nm B.n2m C.nm D.n2m答案 C解析 一个氨基酸分子中至少有 2 个氧原子，n 个氨基酸形成 m 条肽链的过程中要脱掉nm 个水分子，所以氧原子的个数至少是 2n( nm) nm( 个)。2.(2019江苏启东中学月考)分析一条多肽链 E 和一条多肽链 F 得到如表所示结果(单位：个)。原子或基团 C H O N 游离氨基 游离羧基多肽链 E 201 348 62 53 3 2多肽链 F 182 294 55 54 6 1推测组成两条多肽链的氨基酸数目最可能是( )选项 A B C D多肽链 E 199 53 50 51多肽
11、链 F 181 54 48 49答案 D解析 氨基酸数目肽键数肽链数，据表分析应通过 N 计算氨基酸数目，N 存在于肽键及游离的氨基中，且每一条肽链至少有一个游离的氨基，因而多肽链 E 中肽键数是53350(个)，氨基酸数是 50151(个) ，多肽链 F 中氨基酸数目是 546149(个) ，D 正确。3.某直链多肽的分子式为 C22H34O13N6，其水解后共产生下列 3 种氨基酸，下列相关叙述正确的是( )甘氨酸 丙氨酸谷氨酸A.合成 1 分子该物质将产生 6 个水分子B.合成 1 分子该物质需要 1 个谷氨酸和 1 个丙氨酸C.该多肽分子中含有 1 个氨基和 1 个羧基D.每个该多肽分
12、子水解后可以产生 3 个谷氨酸答案 D解析 题中 3 种氨基酸都只含有 1 个氮原子，而题中多肽含有 6 个氮原子，说明该多肽是由 6 个氨基酸脱去 5 个水分子合成的；由于甘氨酸、丙氨酸中都含有 1 个羧基，而每个谷氨酸中含有 2 个羧基，合成有机物后 R 基上还有 2 个氧原子，氧原子数肽键数2肽链数R 基上的氧原子数，即 13522谷氨酸数，故每个该多肽分子水解后可以产生 3 个谷氨酸；该多肽分子含有 1 个游离氨基和 4 个游离羧基。4.(2018湖南雅礼中学高一上期末) 设氨基酸的平均相对分子质量为 128，现有一条化学式为CxHyOzN18S3 的链状多肽，已知该多肽有 1 个游离
13、的羧基和 4 个游离的氨基，则该多肽的相对分子质量为( )A.1 586 B.1 668 C.1 914 D.2 200答案 B解析 该多肽有 4 个游离的氨基，说明 R 基中含有 3 个氮原子，即该多肽由 15 个氨基酸组成，因此该链状多肽的相对分子质量1512818(151) 1 668。5.(2018广东佛山一中期末)如图表示某种蛋白质中相关基团或氨基酸的数目，下列相关叙述正确的是( )A.该蛋白质中含有两条肽链B.该蛋白质中共有 126 个肽键C.该蛋白质的 R 基上共含 17 个氨基D.形成该蛋白质时共脱掉 125 个水分子答案 A解析 据图可知，该蛋白质中游离羧基的总数为 17 个
14、，R 基上的羧基数目为 15 个，则肽链末端游离的羧基数目为 17152(个) ，进而确定含有两条肽链， A 正确；该蛋白质共有1262124(个)肽键，形成该蛋白质时共脱掉 124 个水分子， B、D 错误；该蛋白质中游离氨基的总数为 17 个，则 R 基上的氨基数为 17215(个)，C 错误。6.(2018河北定州第二次月考) 某五十肽中有丙氨酸(R 基为CH 3)4 个，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图所示)，得到 4 条肽链和 5 个氨基酸(脱下的氨基酸均以游离态正常存在，且第 50 位的氨基酸的 R 基没有 O)。下列有关叙述错误的是( )A.该五十肽水解得到的 4 条肽链比原五十
15、肽减少了 2 个氧原子B.若将得到的 5 个氨基酸脱水缩合成五肽，则有 5 种不同的氨基酸序列C.新生成的 4 条肽链一共比原来的五十肽少了 8 个肽键D.新生成的 4 条肽链含有 4 个游离的氨基和 4 个游离的羧基答案 D解析 据图分析可知，每脱掉 1 个丙氨酸需要破坏 2 个肽键，脱掉 4 个丙氨酸共破坏了 8个肽键，有 8 分子水参与，故该五十肽水解得到的几种有机物比原五十肽增加了 8 个氧原子，而 4 个丙氨酸中共有 8 个氧原子，且最后一个氨基酸中有 2 个氧原子(存在于COOH中，R 基中没有)，故生成的 4 条肽链比原五十肽减少了 2 个氧原子，A 正确；得到的 5 个氨基酸中有 4 个是丙氨酸，故这 5 个氨基酸可缩合成五肽，可有 5 种不同的氨基酸序列，B 正确；每脱掉 1 个丙氨酸需要破坏 2 个肽键，脱掉 4 个丙氨酸共破坏了 8 个肽键，所以新生成的 4 条肽链一共比原五十肽少了 8 个肽键，C 正确；每条肽链中至少含有 1 个游离的氨基和 1 个游离的羧基，故新生成的 4 条肽链至少有 4 个游离的氨基和 4 个游离的羧基，D 错误。