【名師導(dǎo)讀】蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者，對生物體的結(jié)構(gòu)和功能具有十分重要的意義。蛋白質(zhì)的形成過程是：由許多個氨基酸分子通過脫水縮合互相連接而成多肽，因多肽通常呈鏈狀結(jié)構(gòu)，又稱肽鏈。一個蛋白質(zhì)分子可以含有一條或幾條肽鏈，肽鏈通過一定的化學(xué)鍵連接在一起，形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)、氨基數(shù)、羧基數(shù)、肽鏈數(shù)、肽鍵數(shù)、脫水?dāng)?shù)、分子量等各因素之間的數(shù)量關(guān)系是高考的必考點，因此，對蛋白質(zhì)中有關(guān)數(shù)量的計算題應(yīng)重點關(guān)注。本文結(jié)合教學(xué)實踐,對有關(guān)蛋白質(zhì)計算題的作歸類例析。

【歸類分析】

題型1  有關(guān)蛋白質(zhì)中氨基酸分子式的計算

【典例1】（分子式C₁₀H₁₇O₆N₃S）是存在于動植物和微生物細胞中的一個重要三肽，它是由谷氨酸（C₃H₉O₄N）、甘氨酸（C₂H₅O₂N）和半胱氨酸縮合而成，則半胱氨酸可能的分子式為

A．C₃H₃NS        B．C₃H₅ONS       C．C₃H₇O₂NS        D．C₃H₃O₂NS

【解析】  此題學(xué)生往往直接用三肽（谷胱甘肽 C₁₀H₁₇O₆N₃S)中各個原子的數(shù)量減去谷氨酸、甘氨酸中各個原子數(shù)，得到半胱氨酸的分子式C₃H₅ONS。其中，忽略了一關(guān)鍵環(huán)節(jié)，即這三個氨基酸形成三肽時脫去的兩個水的分子量。本題首先根據(jù)三個氨基酸形成三肽(C₁₀H₁₇O₆N₃S)時，脫去兩分子水(H₂O)，推出三個氨基酸所含有的C、H、O、N、S原子總個數(shù)是C=10、H=17+4=21、O=6+2=8、N=3、S=1。因此，半胱氨酸中C、H、O、N、S原子個數(shù)就可以根據(jù)三個氨基酸中的原子總個數(shù)減去已知谷氨酸(C₅H₉O₄N)、甘氨酸(C₂H₅O₂N)的各原子個數(shù)而計算出來：C=10-5-2=3、H=21-9-5=7、O=8-4-2=2、N=3-1-1=1、S=1，故分子式為C₃H₇O₂NS。

【答案】C

【點撥】掌握氨基酸分子的結(jié)構(gòu)通式以及脫水縮合反應(yīng)的過程是解決此類計算題的關(guān)鍵。

題型2  有關(guān)蛋白質(zhì)中肽鍵數(shù)及脫下水分子數(shù)的計算

【典例2】某肽鏈由51個氨基酸組成，如果用肽酶把其分解成1個二肽、2個五肽、3個六肽、3個七肽，則這些短肽的氨基酸總數(shù)的最小值、肽鍵總數(shù)、分解成這些小分子肽所需水分子總數(shù)依次是

 【解析】此題的關(guān)鍵是“分解成這些小分子肽所需的水分子總數(shù)”中的“分解成”，往往誤認為是“分解這些小分子肽所需的水分子數(shù)”從而導(dǎo)致出現(xiàn)問題的。雖然是一字之差，結(jié)果卻是大不相同。從題中已知，短肽（包括二肽和多肽）的數(shù)目是1+2+3+3=9條，故游離的氨基數(shù)量至少是9個，肽鍵總數(shù)是51-9=42個，51個氨基酸分解這些短肽所需要的水分子數(shù)量是51-9=42個。若分解成這9個短肽，則需要的水分子數(shù)量是9個。

【答案】C

【點撥】m個氨基酸分子脫水縮合成n條多肽鏈時,要脫下(m-n)個水分子,同時形成(m-n)個肽鍵,可用公式表示為:脫下的水分子數(shù)=肽鍵數(shù)目=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)。

題型3  有關(guān)蛋白質(zhì)中游離的氨基或羧基數(shù)目的計算

【典例3】一個蛋白質(zhì)分子有三條肽鏈構(gòu)成，共有366個氨基酸，則這個蛋白質(zhì)分子至少含有的氨基和羧基數(shù)目分別是                                        

A．366和366   B．365和363    C．363和363   D．3和3

【解析】D  對于一條肽鏈來說，“至少”應(yīng)有的氨基和羧基數(shù)都是一個。若有n個氨基酸分子縮合成m條肽鏈，則可形成（n－m）個肽鍵，脫去（n－m）個水分子，至少有氨基和羧基分別為m個。

【答案】D

【點撥】蛋白質(zhì)中含有的游離氨基或羧基數(shù)目=肽鏈條數(shù)+R基中含有的氨基或羧基數(shù)。蛋白質(zhì)中至少有－NH₂和－COOH各m個。

題型4  有關(guān)蛋白質(zhì)種類的計算

【典例4】如果有足量的三種氨基酸，分別為A、B、C，則它們能形成的三肽種類以及包含三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

【解析】這道題屬于數(shù)學(xué)上排列組合的一類題。多肽的不同取決于構(gòu)成多肽的氨基酸的種類、數(shù)量、排列次序。三肽由三個氨基酸形成，若此三肽只含有一種氨基酸，可構(gòu)成三肽種類有AAA、BBB、CCC三種。若三肽均含有三種氨基酸，可構(gòu)成三肽種類有ABC、ACB、BAC、BCA、CBA、CAB六種。若只含有兩種氨基酸，如A和B，可構(gòu)成三肽種類有ABB、BAB、BBA、BAA、ABA、AAB六種；同理，B和C、A和C，分別構(gòu)成三肽種類都有六種。因此，A、B、C，則它們能形成的三肽種類最多有3+6+6×3=27種，包含三種氨基酸的三肽種類最多有6種。

【答案】D

題型5  氨基酸中的各原子的數(shù)目計算

【典例4】谷氨酸的R基為—C₃H₅O₂，一分子谷氨酸含有的C、H、O、N原子數(shù)依次是（　?。?/span>

A．5、9、4、1 　B．4、8、5、1     C．5、8、4、1    D．4、9、4、1

【解析】構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸分子的通式特點為：一個碳原子上至少同時結(jié)合一個羧基、一個氨基、一個氫。則谷氨酸的結(jié)構(gòu)式可寫成右圖所示的式子。

【答案】A

【點撥】氨基酸中C原子數(shù)＝R基團中的C原子數(shù)＋2，H原子數(shù)＝R基團中的H原子數(shù)＋4，O原子數(shù)＝R基團中的O原子數(shù)＋2，N原子數(shù)＝R基團中的N原子數(shù)＋1。

題型5  利用化學(xué)平衡計算氨基酸數(shù)目

【典例5】稱取某多肽415g，在小腸液的作用下完全水解得到氨基酸505g。經(jīng)分析知道組成此多肽的氨基酸平均相對分子質(zhì)量為100，此多肽由甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸3種氨基酸組成，每摩爾此多肽含有S元素51mol。3種氨基酸的分子結(jié)構(gòu)式如下：

組成一分子的此多肽需氨基酸個數(shù)是多少？

【解析】由題意可知，415g此多肽完全水解需要水505g-415g=90g，即形成415g此種多肽需要脫去90g水。415g此多肽形成時，需要氨基酸505／100＝5．05（mol），脫水90／18＝5(mol)，所以在形成此多肽時需要的氨基酸摩爾數(shù)與合成時脫去的水分子摩爾數(shù)之比為：5．05／5=1．01。設(shè)該肽鏈上的氨基酸殘基數(shù)目為n，則該肽鏈上的氨基酸殘基數(shù)目與在形成該肽鏈時脫去的水分子數(shù)之比：n／（n-1）。得n／（n-1）=1．01，解此方程得n=101。所以此多肽為101肽。

【答案】101個

【點撥】在求解氨基酸數(shù)目時，理解化學(xué)平衡在蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù)目計算中的應(yīng)用是關(guān)鍵。

題型6  水解產(chǎn)物中個別氨基酸的個數(shù)

【典例6】有一條多肽鏈由12個氨基酸組成，分子式為CxHyNzOwS(z>12，w>13)，這條多肽鏈經(jīng)過水解后的產(chǎn)物中有5種氨基酸：半胱氨酸(C₃H₇NO₂S)、丙氨酸(C₃H₆NO₂)、天門冬氨酸(C₄H₇N0₄)、賴氨酸(C₆H₁₄N₂0₂)、苯丙氨酸(C₉H₁₁NO₂)。問：水解產(chǎn)物中天門冬氨酸的數(shù)目是         

A．y+12個       B．z+12個       C．w+13個       D．(w-13)/2個

【解析】由于在半胱氨酸、丙氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸中都只含有1個O原子，分子“—COOH”，而天門冬氨酸中含有2個O原子。設(shè)天門冬氨酸的個數(shù)為x個，則該十二肽由12個氨基酸脫水縮合形成過程中，利用O原子平衡建立關(guān)系式：（12-x）×2+4 x-11=w，因此x=(w-13)/2個。該“十二肽”分子徹底水解后有 (w-13)/2個天門冬氨酸。

【答案】D

【點撥】利用氨基酸脫水縮合前后某些特定原子數(shù)目的守恒，這是解決此類計算題的突破口。