與蛋白質的合成與水解的相關計算一、蛋白質的相對分子質量、氨基酸數、肽鏈數、肽鍵數和失去水分子數的關系可將肽鏈看作“C”與“—CO—NH—”交替連接構成的基本骨架，在“C”上連接著—R和—H，在肽鏈的兩端分別是游離的“—NH2”“—COOH”，如下圖：（1）肽鍵數＝失去水分子數＝氨基酸數－肽鏈數（2）蛋白質的相對分子質量＝氨基酸數×氨基酸的平均相對分子質量－脫去水分子數×18。若有p個二硫鍵生成（—S—S—,由2個—SH脫去2個H形成則還應減去2p肽鏈數目氨基酸數肽鍵數目脫去水分子數游離氨基數目游離羧基數目多肽(蛋白質)的相對分子質量nan－18×(n－1)m條nn－mn－m至少m個至少m個an－18×(n－m)二、蛋白質中游離氨基或羧基的計算（1）至少含有的游離氨基或羧基數＝肽鏈數。（2）游離氨基或羧基數＝肽鏈數＋R基中含有的氨基或羧基數。例題1．綠色熒光蛋白簡稱GFP，最初是從維多利亞多管發光水母中分離出來的結構蛋白，其相關數據如圖所示，下列有關敘述正確的是()A．該分子徹底水解將產生126種氨基酸B．假定每個氨基酸平均相對分子質量為a，則這個蛋白質分子的相對分子質量表達式是126aC．該化合物水解時，一共需要124個水分子D．該肽鏈水解時，水中氫的去向是形成氨基三、氨基酸的排列和多肽種類的計算多肽的不同取決于氨基酸的數目、種類和排列順序。（1）假如有足量的n種氨基酸形成一個m肽，則形成鏈狀多肽的種類有nm種（2）假如有n種氨基酸形成一個n肽，且每種氨基酸只有一個，則形成的鏈狀n肽的種類有nx（n-1）X（n-2）X…X1=n！例題2.現有足量的甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸3種氨基酸，它們能形成的三肽種類以及包含3種氨基酸的三肽種類分別最多有()A.9種，9種B.6種，3種C.18種，6種D.27種，6種四、環狀肽中氨基酸數、肽鏈數、肽鍵數、失去水分子數和相對分子質量肽鍵數＝失去水分子數＝氨基酸數，游離氨基數和游離羧基數最少為零。例題3．鬼筆環肽是一種從死亡帽蘑菇中分離岀來的劇毒多肽物質，為環狀七肽。根據編碼該物質的基因可知細胞內先合成一個鏈狀含34個氨基酸的前肽，翻譯后經相關酶水解、環化等，才能形成鬼筆環肽。下列相關敘述正確的是()A．翻譯形成前肽時需脫掉33分子水，只含一個游離的氨基和羧基B．前肽水解后脫掉27個氨基酸，剩下的氨基酸形成六個肽鍵C．該環肽中氮原子的數目與構成該環肽的氨基酸種類有關D．環化形成環肽以后，不再具有游離的氨基和羧基五、利用原子守恒法進行蛋白質的計算氨基酸的結構通式是解答此類題目的突破口。在一個氨基酸中，若不考慮R基，至少含有2個碳原子、2個氧原子、4個氫原子和1個氮原子。在脫水縮合形成多肽時，要失去部分氫、氧原子，但是碳原子、氮原子的數目不會減少。其相關數量關系如下：（1）碳原子數＝氨基酸的分子數×2＋R基上的碳原子數。（2）氫原子數＝各氨基酸中氫原子的總數－脫去的水分子數×2。（3）氧原子數＝各氨基酸中氧原子的總數－脫去的水分子數=肽鍵數＋2×肽鏈數＋R基上的氧原子數。（4）氮原子數＝肽鏈數＋肽鍵數＋R基上的氮原子數＝各氨基酸中氮原子的總數。（5）由于R基上的碳原子數不好確定，且氫原子數較多，因此以氮原子數或氧原子數的計算為突破口，計算氨基酸的分子式或氨基酸個數最為簡便。例題4．經分析某條多肽鏈中有O原子a個，N原子b個，它徹底水解后，只得到下列四種氨基酸。分析推算可知，1分子該多肽水解得到的賴氨酸個數為()A．a-bB．b-aC．a-b+1D．b-a+1一、選擇題1．由氨基酸連接形成的某種結構蛋白的相關數據如下表所示。若R基上的羧基和氨基不會脫水形成肽鍵，則下列對該蛋白質的敘述，正確的是()氨基酸數目R基上的羧基數游離羧基總數游離氨基總數A．只有1條肽鏈B．R基上的氨基有16個C．水解時，水中的氧參與形成氨基D．現有參與該蛋白質合成的的三種氨基酸，每種僅有一個，則形成的三肽種類最多有6種2．人的血紅蛋白是由574個氨基酸脫水縮合形成，含有兩條α肽鏈及兩條β肽鏈(α肽鏈和β肽鏈不同）。圖中表示β肽鏈一端的部分氨基酸排列順序，下列敘述正確的是()A．該血紅蛋白中含有573個肽鍵B．圖示肽鏈片段由4種氨基酸脫水縮合而成C．由圖可知一分子血紅蛋白中至少含有6個氨基D．氨基酸的種類、數量和空間結構不同導致α和β肽鏈不同3．如今社會上很流行燙發，發型的形成與頭發角蛋白中二硫鍵（—S—S—）的斷裂與再生有關。如圖是由n個氨基酸組成的角蛋白質的結構示意圖，其中二硫鍵“-S-S-”是一種連接蛋白質中兩條肽鏈之間的化學鍵。下列敘述正確的是()A．該蛋白質水解成氨基酸需增加2n-4個氫原子B．該蛋白質至少含有2個游離的氨基C．該蛋白質水解時需要n+2個水分子D．該蛋白質至少含有n-2個氧原子4．昆蟲蛋白，是以昆蟲為原料，從其各個生長階段的卵、幼蟲、成蟲、蛹、蛾中提取的蛋白質。由于昆蟲數量多、繁殖快，且高蛋白、低脂肪，營養結構合理，肉質纖維少，又易于吸收，受到不少國家消費者的青睞。現有氨基酸500個，其中氨基總數為506個，羧基總數為505個，則由這些氨基酸合成的含有2條肽鏈的某昆蟲蛋白質共有肽鍵、氨基和羧基的數目依次分別為()A．498、2和2B．499、6和5C．499、1和1D．498、8和75．初步研究表明，β-AP(β-淀粉樣蛋白）沉積是Alzheimer型老年癡呆的主要病理特征。β-AP是由其前體蛋白APP（一種含695個氨基酸的跨膜蛋白）在病理狀態下異常加工而成的。APP形成β-AP的過程如圖所示。根據上述信息所作的推論錯誤的是()A.β-分泌酶和γ-分泌酶起催化作用時會消耗兩分子水B．一個β-AP分子中至少含有39個肽鍵C.β-AP寡聚合物可能引起大腦功能異常D．用雙縮脲試劑檢測β-AP會產生紫色反應6不定項選擇）下圖為由A、B、C三條鏈共含81個氨基酸構成的人胰島素原，需切除其C鏈（31?60）才能成為有活性的胰島素，下列相關敘述不正確的是()A．參與構成該胰島素原的氨基酸共有51個B．胰島素中至少含有2個游離的氨基C．有活性的胰島素中含有48個肽鍵D．有活性的胰島素分子中含有2條肽鏈7．假如蛋白酶1作用于苯丙氨酸（C9H11O2N)羧基端的肽鍵，蛋白酶2作用于賴氨酸(C6H14O2N2)兩側的肽鍵。某四十九肽分別經酶1和酶2作用后的情況如圖所示。下列敘述正確的是()（1）此多肽中含個苯丙氨酸，個賴氨酸。（2）苯丙氨酸位于四十九肽的位。（3）短肽D、E與四十九肽的氧原子數相比增加個，氮原子數減少個。（4）適宜條件下酶1和酶2同時作用于此多肽，可形成條短肽和個氨基酸。與蛋白質的合成與水解的相關計算一、蛋白質的相對分子質量、氨基酸數、肽鏈數、肽鍵數和失去水分子數的關系可將肽鏈看作“C”與“—CO—NH—”交替連接構成的基本骨架，在“C”上連接著—R和—H，在肽鏈的兩端分別是游離的“—NH2”“—COOH”，如下圖：（1）肽鍵數＝失去水分子數＝氨基酸數－肽鏈數（2）蛋白質的相對分子質量＝氨基酸數×氨基酸的平均相對分子質量－脫去水分子數×18。若有p個二硫鍵生成（—S—S—,由2個—SH脫去2個H形成則還應減去2p肽鏈數目氨基酸數肽鍵數目脫去水分子數游離氨基數目游離羧基數目多肽(蛋白質)的相對分子質量nan－18×(n－1)m條nn－mn－m至少m個至少m個an－18×(n－m)二、蛋白質中游離氨基或羧基的計算（1）至少含有的游離氨基或羧基數＝肽鏈數。（2）游離氨基或羧基數＝肽鏈數＋R基中含有的氨基或羧基數。例題1．綠色熒光蛋白簡稱GFP，最初是從維多利亞多管發光水母中分離出來的結構蛋白，其相關數據如圖所示，下列有關敘述正確的是()A．該分子徹底水解將產生126種氨基酸B．假定每個氨基酸平均相對分子質量為a，則這個蛋白質分子的相對分子質量表達式是126aC．該化合物水解時，一共需要124個水分子D．該肽鏈水解時，水中氫的去向是形成氨基【答案】C【解析】分析柱形圖：該蛋白質中，游離羧基的總數和游離氨基的總數都是17，R基中的羧基數目是15，說明該蛋白質是由兩條肽鏈組成的。A、構成蛋白質的氨基酸種類約為21種，因此該分子徹底水解最多能產生21種氨基酸，A錯誤；根據分析可知，該蛋白質含有兩條肽鏈，因此形成該肽鏈時脫掉124分子水，假定每個氨基酸平均相對分子質量為a，則這個蛋白質分子的相對分子質量表達式是126a﹣18×124=126a-2232，B錯誤；該化合物含有124個肽鍵，因此該化合物水解時，一共需要124個水分子，C正確；該肽鏈水解時，水中氫的去向是形成氨基和羧基，D錯誤。三、氨基酸的排列和多肽種類的計算多肽的不同取決于氨基酸的數目、種類和排列順序。（1）假如有足量的n種氨基酸形成一個m肽，則形成鏈狀多肽的種類有nm種（2）假如有n種氨基酸形成一個n肽，且每種氨基酸只有一個，則形成的鏈狀n肽的種類有nx（n-1）X（n-2）X…X1=n！例題2.現有足量的甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸3種氨基酸，它們能形成的三肽種類以及包含3種氨基酸的三肽種類分別最多有()A.9種，9種B.6種，3種C.18種，6種D.27種，6種【答案】D【解析】足量的3種氨基酸構成的三肽有33=27種。對于包含3種氨基酸的三肽種類的理解，可借用示意圖“□—□—□”來分析，即第一個位置的氨基酸有3種情況，第二個位置只能從另2種氨基酸中任選1種，第三個位置只能安放剩余的一種，即3X2X1=6種。四、環狀肽中氨基酸數、肽鏈數、肽鍵數、失去水分子數和相對分子質量肽鍵數＝失去水分子數＝氨基酸數，游離氨基數和游離羧基數最少為零。例題3．鬼筆環肽是一種從死亡帽蘑菇中分離岀來的劇毒多肽物質，為環狀七肽。根據編碼該物質的基因可知細胞內先合成一個鏈狀含34個氨基酸的前肽，翻譯后經相關酶水解、環化等，才能形成鬼筆環肽。下列相關敘述正確的是()A．翻譯形成前肽時需脫掉33分子水，只含一個游離的氨基和羧基B．前肽水解后脫掉27個氨基酸，剩下的氨基酸形成六個肽鍵C．該環肽中氮原子的數目與構成該環肽的氨基酸種類有關D．環化形成環肽以后，不再具有游離的氨基和羧基【答案】C【解析】前肽是含有34個氨基酸的一條多肽鏈，合成時是形成33個肽鍵，脫掉33個水分子，至少含有一個游離的氨基和羧基，A錯誤；前肽含有34個氨基酸，鬼筆環肽有7個氨基酸，前肽需要脫掉27個氨基酸，才能變為鬼筆環肽，環狀七肽具有7個肽鍵，B錯誤；環肽中氮原子還可存在于R基中，氮原子的數量與氨基酸的種類有關，C正確；環化形成環肽后，R基中仍可能具有游離的羧基和氨基，D錯誤。五、利用原子守恒法進行蛋白質的計算氨基酸的結構通式是解答此類題目的突破口。在一個氨基酸中，若不考慮R基，至少含有2個碳原子、2個氧原子、4個氫原子和1個氮原子。在脫水縮合形成多肽時，要失去部分氫、氧原子，但是碳原子、氮原子的數目不會減少。其相關數量關系如下：（1）碳原子數＝氨基酸的分子數×2＋R基上的碳原子數。（2）氫原子數＝各氨基酸中氫原子的總數－脫去的水分子數×2。（3）氧原子數＝各氨基酸中氧原子的總數－脫去的水分子數=肽鍵數＋2×肽鏈數＋R基上的氧原子數。（4）氮原子數＝肽鏈數＋肽鍵數＋R基上的氮原子數＝各氨基酸中氮原子的總數。（5）由于R基上的碳原子數不好確定，且氫原子數較多，因此以氮原子數或氧原子數的計算為突破口，計算氨基酸的分子式或氨基酸個數最為簡便。例題4．經分析某條多肽鏈中有O原子a個，N原子b個，它徹底水解后，只得到下列四種氨基酸。分析推算可知，1分子該多肽水解得到的賴氨酸個數為()A．a-bB．b-aC．a-b+1D．b-a+1【答案】D【解析】根據題意和圖示分析可知：半胱氨酸、丙氨酸和苯丙氨酸中都只有一個氨基和一個羧基，而賴氨酸中含有兩個氨基和一個羧基。所以合成蛋白質時，通過脫水縮合形成的一條多肽鏈中，至少含兩個游離的氨基，一個游離的羧基，因此，按氧原子數目計算，氧原子數=肽鍵數+肽鏈條數2+R基上氧原子數，分析這四種氨基酸的R基可知，四種氨基酸的R基上均無氧原子，所以肽鍵數為a-2，氨基酸數為a-1；另外，多肽中N原子數=肽鍵數+肽鏈數+R基上的N原子總數，四種氨基酸中只有賴氨酸的R基上有一個N原子，所以賴氨酸數為b-（a-2）-1=b-a+1，即D正確，ABC錯誤。一、選擇題1．由氨基酸連接形成的某種結構蛋白的相關數據如下表所示。若R基上的羧基和氨基不會脫水形成肽鍵，則下列對該蛋白質的敘述，正確的是()氨基酸數目R基上的羧基數游離羧基總數游離氨基總數A．只有1條肽鏈B．R基上的氨基有16個C．水解時，水中的氧參與形成氨基D．現有參與該蛋白質合成的的三種氨基酸，每種僅有一個，則形成的三肽種類最多有6種【答案】D【解析】該蛋白質共含有17個游離的羧基，其中有15個在R基中，說明該蛋白質含有2條肽鏈，A錯誤；因為游離的氨基總數是17個，而該蛋白質含有2條肽鏈，所以R基上的氨基只有15個，B錯誤；氨基酸經脫水縮合形成蛋白質時，脫去的水中的氧來自氨基酸中的羧基，所以該蛋白質水解時，水分子中的氧參與形成羧基，C錯誤；三種氨基酸，且每種氨基酸只有一個，可形成肽鏈化合物的種類：3×2×1=6種，D正確。2．人的血紅蛋白是由574個氨基酸脫水縮合形成，含有兩條α肽鏈及兩條β肽鏈(α肽鏈和β肽鏈不同）。圖中表示β肽鏈一端的部分氨基酸排列順序，下列敘述正確的是()A．該血紅蛋白中含有573個肽鍵B．圖示肽鏈片段由4種氨基酸脫水縮合而成C．由圖可知一分子血紅蛋白中至少含有6個氨基D．氨基酸的種類、數量和空間結構不同導致α和β肽鏈不同【答案】C【解析】肽鍵數=氨基酸數一肽鏈數，故該血紅蛋白中含有574-4=570個肽鍵，A錯誤；圖示肽鏈片段含4個氨基酸，但R基只有三種，故由3種氨基酸脫水縮合而成，B錯誤；圖示片段的R基上含有1個氨基，血紅蛋白含有兩條α肽鏈及兩條β肽鏈，故由圖可知一分子血紅蛋白中至少含有2×1+4=6個氨基，C正確；氨基酸的空間結構不會導致肽鏈不同，導致肽鏈不同的原因包括氨基酸的種類、數目、排列順序不同以及肽鏈的空間結構不同，D錯誤。3．如今社會上很流行燙發，發型的形成與頭發角蛋白中二硫鍵（—S—S—）的斷裂與再生有關。如圖是由n個氨基酸組成的角蛋白質的結構示意圖，其中二硫鍵“-S-S-”是一種連接蛋白質中兩條肽鏈之間的化學鍵。下列敘述正確的是()A．該蛋白質水解成氨基酸需增加2n-4個氫原子B．該蛋白質至少含有2個游離的氨基C．該蛋白質水解時需要n+2個水分子D．該蛋白質至少含有n-2個氧原子【答案】B【解析】該蛋白質的肽鍵水解時需消耗（n-2）分子的水，破壞2個二硫鍵需要4個氫，所以該蛋白質的水解產物增加了2×（n-2）+4=2n個氫原子，A錯誤；該蛋白質至少含有的氨基數=鏈狀肽鏈數=2個，B正確；該蛋白質合成時生成水分子數目=氨基酸總數-鏈狀肽鏈數=n-2個，因為形成一個肽鍵就脫去一分子的水，因此，該蛋白質水解時需要n-2個水分子，C錯誤；由氨基酸的結構通式可知，每分子氨基酸至少含有2個氧原子，則該蛋白質至少含有的氧原子=n個氨基酸至少含有的氧原子總數一脫去水分子數=2n-（n-2）=n+2個，D錯誤。4．昆蟲蛋白，是以昆蟲為原料，從其各個生長階段的卵、幼蟲、成蟲、蛹、蛾中提取的蛋白質。由于昆蟲數量多、繁殖快，且高蛋白、低脂肪，營養結構合理，肉質纖維少，又易于吸收，受到不少國家消費者的青睞。現有氨基酸500個，其中氨基總數為506個，羧基總數為505個，則由這些氨基酸合成的含有2條肽鏈的某昆蟲蛋白質共有肽鍵、氨基和羧基的數目依次分別為()A．498、2和2B．499、6和5C．499、1和1D．498、8和7【答案】D【解析】肽鍵數=氨基酸數—肽鏈數=500—2=498個；由于每個氨基酸至少有一個氨基和一個羧基，氨基酸總數為500，氨基有506，羧基有505，說明R基中有6個氨基和5個羧基，故該蛋白質中氨基數=R基中的氨基數+肽鏈數=6+2=8個；羧基數=R基中的羧基數+肽鏈數=5+2=7個，蛋白質共有肽鍵、氨基和羧基的數目依次分別為498、8和7，D正確，ABC錯誤。5．初步研究表明，β-AP(β-淀粉樣蛋白）沉積是Alzheimer型老年癡呆的主要病理特征。β-AP是由其前體蛋白APP（一種含695個氨基酸的跨膜蛋白）在病理狀態下異常加工而成的。APP形成β-AP的過程如圖所示。根據上述信息所作的推論錯誤的是()A.β-分泌酶和γ-分泌酶起催化作用時會消耗兩分子水B．一個β-AP分子中至少含有39個肽鍵C.β-AP寡聚合物可能引起大腦功能異常D．用雙縮脲試劑檢測β-AP會產生紫色反應【答案】B【解析】β-分泌酶和γ-分泌酶起催化作用時都會斷裂一個肽鍵，則共會消耗兩分子水，A正確；一個β-AP分子中氨基酸數目=635-597+1=39，肽鍵數目=氨基酸數目-肽鏈條數=39-1=38，B錯誤；據題意可知，β-AP(β-淀粉樣蛋白）沉積導致老年癡呆，老年癡呆者記憶力降低，可能引起大腦功能異常，C正確；β-AP含有肽鍵，用雙縮脲試劑檢測產生紫色反應，D正確。6不定項選擇）下圖為由A、B、C三條鏈共含81個氨