生物高考生物-重点实验和高考热点问题-讲座1-蛋白质的相关计算课件

1、生物高考生物生物高考生物-重点实重点实验和高考热点问题验和高考热点问题-讲讲座座1-蛋白质的相关计蛋白质的相关计算课件算课件2021/4/132 在氨基酸形成蛋白质过程中存在着氨基酸数、肽键数、脱去水分子数、肽链条数等的数量对应关系；在氨基酸形成蛋白质过程中存在着氨基酸数、肽键数、脱去水分子数、肽链条数等的数量对应关系；在在DNADNA控制合成蛋白质的过程中存在着控制合成蛋白质的过程中存在着DNADNA的碱基数、的碱基数、RNARNA的碱基数及氨基酸数目之间的数量对应关系。这的碱基数及氨基酸数目之间的数量对应关系。这些数量关系的计算历年来都是高考的重点；如果掌握不牢固也是很多学生的失分点。下面

2、我们就从这两些数量关系的计算历年来都是高考的重点；如果掌握不牢固也是很多学生的失分点。下面我们就从这两个方面进行重点突破讲解。个方面进行重点突破讲解。2021/4/133一、氨基酸数、肽键数、肽链数、脱水水分子数和蛋白质相对分子量的相关计算一、氨基酸数、肽键数、肽链数、脱水水分子数和蛋白质相对分子量的相关计算【理论阐释】【理论阐释】1.1.知识背景知识背景 氨基酸是组成蛋白质的基本单位。由两个氨基酸分子脱水缩合形成的化合物叫做二肽。其中，连接两氨基酸是组成蛋白质的基本单位。由两个氨基酸分子脱水缩合形成的化合物叫做二肽。其中，连接两个氨基酸分子的化学键个氨基酸分子的化学键( (NHNHCOCO)

3、 )叫做肽键。由多个不同种类的氨基酸分子脱水缩合而成的化合物叫做叫做肽键。由多个不同种类的氨基酸分子脱水缩合而成的化合物叫做多肽；多肽通常呈链状结构，叫做肽链。肽链进一步加工，则形成蛋白质。多肽；多肽通常呈链状结构，叫做肽链。肽链进一步加工，则形成蛋白质。2021/4/134氨基酸、多肽、肽键、肽链和蛋白质的关系可归纳成下图：氨基酸、多肽、肽键、肽链和蛋白质的关系可归纳成下图： 2021/4/1352.2.常见计算类型常见计算类型（1 1）多肽中氨基数和羧基数及）多肽中氨基数和羧基数及N N、H H、O O原子数的计算原子数的计算（2 2）氨基酸数、肽键数、失去（或需要）水分子数、及肽链条数的

4、相关计算）氨基酸数、肽键数、失去（或需要）水分子数、及肽链条数的相关计算（3 3）蛋白质相对分子质量的计算）蛋白质相对分子质量的计算2021/4/1363.3.解题方法解题方法（1 1）多肽中氨基数和羧基数及）多肽中氨基数和羧基数及N N、H H、O O原子数的计算规律原子数的计算规律 由脱水缩合过程知：每两个氨基酸分子脱去一个水分子形成一个肽键，每形成一个肽键就相应的破由脱水缩合过程知：每两个氨基酸分子脱去一个水分子形成一个肽键，每形成一个肽键就相应的破坏一个氨基和一个羧基。每形成一个水分子也会使原来的坏一个氨基和一个羧基。每形成一个水分子也会使原来的H H和和O O原子数目发生相应变化。在

5、形成的化合物原子数目发生相应变化。在形成的化合物中，有以下规律：中，有以下规律：2021/4/137一条多肽链中最少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，由一条多肽链中最少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，由n n条肽链组成的蛋白质中，最少有条肽链组成的蛋白质中，最少有n n个游离个游离的氨基和的氨基和n n个游离的羧基。个游离的羧基。氨基数肽链数氨基数肽链数R R基上的氨基数各氨基酸中氨基总数肽键数基上的氨基数各氨基酸中氨基总数肽键数羧基数肽链数羧基数肽链数R R基上的羧基数各氨基酸中羧基总数肽键数基上的羧基数各氨基酸中羧基总数肽键数N N原子数肽键数肽链数原子数肽键数肽链数R R基上基上N N

6、原子数各氨基酸中原子数各氨基酸中N N原子的总数原子的总数O O原子数肽键数肽链数原子数肽键数肽链数 2 2 R R基上的基上的O O原子数各氨基酸中原子数各氨基酸中O O原子的总数脱去水分子数原子的总数脱去水分子数H H原子数各氨基酸中原子数各氨基酸中H H原子的总数脱水分子数原子的总数脱水分子数 2 22021/4/138（2 2）氨基酸数、肽键数、失去水分子数及肽链条数的相关计算规律）氨基酸数、肽键数、失去水分子数及肽链条数的相关计算规律 由氨基酸分子脱水缩合过程可知，若该蛋白质只有一条肽链，肽链形成过程中每形成一个肽键，就同由氨基酸分子脱水缩合过程可知，若该蛋白质只有一条肽链，肽链形成

7、过程中每形成一个肽键，就同时失去一分子水，即形成的肽键数时失去一分子水，即形成的肽键数= =失去的水分子数失去的水分子数= =氨基酸数目氨基酸数目-1-1； m m个氨基酸分子形成一个由个氨基酸分子形成一个由n n条肽链组成的蛋白质时，脱去的水分子数和形成的肽键数为条肽链组成的蛋白质时，脱去的水分子数和形成的肽键数为m-nm-n。蛋白质。蛋白质或多肽水解形成氨基酸时，需要的水分子数及其形成时失去的水分子数相等，即或多肽水解形成氨基酸时，需要的水分子数及其形成时失去的水分子数相等，即m-nm-n。2021/4/139（3 3）蛋白质相对分子质量的计算规律）蛋白质相对分子质量的计算规律 蛋白质的相

8、对分子质量氨基酸的相对分子质量总和蛋白质的相对分子质量氨基酸的相对分子质量总和- -失去的水分子的相对分子质量总和。即若氨基失去的水分子的相对分子质量总和。即若氨基酸的平均相对分子质量为酸的平均相对分子质量为a a，该蛋白质由，该蛋白质由m m个氨基酸脱水缩合形成，共有个氨基酸脱水缩合形成，共有n n条肽链，则该蛋白质的相对分子条肽链，则该蛋白质的相对分子质量为：质量为：ma-(m-n)ma-(m-n)1818。综上所述，由氨基酸的脱水缩合过程可总结如下规律：（仅指直链多肽）综上所述，由氨基酸的脱水缩合过程可总结如下规律：（仅指直链多肽）2021/4/1310一条肽链（一条肽链（R R基中基中

9、N N、O O原子数分原子数分别为别为x x、y y）n n条肽链条肽链氨基酸平均相对分子质量氨基酸平均相对分子质量a aa a氨基酸氨基酸( (平均含平均含H H数目为数目为b)b)数目数目m mm m肽键数目肽键数目m-1m-1m-nm-n脱去水分子数目脱去水分子数目m-1m-1m-nm-n肽链肽链( (或蛋白质或蛋白质) )的相对分子质量的相对分子质量ma-18ma-18(m-1)(m-1)ma-18ma-18(m-n)(m-n)氨基数目氨基数目至少一个（至少一个（R R基上还可能含有氨基上还可能含有氨基）基）至少至少n n个个羧基数目羧基数目至少一个（至少一个（R R基上还可能含有羧基

10、上还可能含有羧基）基）至少至少n n个个N N原子数原子数m+xm+xO O原子数原子数m+1+ym+1+yH H原子数原子数mbmb2 2(m-1)(m-1)2021/4/1311注意：注意：如果如果n n个氨基酸形成若干个环状多肽，则蛋白质分子形成过程中肽键数目等于氨基酸数目，可表个氨基酸形成若干个环状多肽，则蛋白质分子形成过程中肽键数目等于氨基酸数目，可表示为：失去水分子数肽键数氨基酸总数示为：失去水分子数肽键数氨基酸总数环状肽环状肽AaAa1 1、AaAa2 2 、AaAa6 6表示表示6 6种氨基酸，它们相互缩合形成的环状肽如图所示：种氨基酸，它们相互缩合形成的环状肽如图所示：202

11、1/4/1312由图示可知：由图示可知： 肽键数肽键数= =脱去水分子数脱去水分子数= =氨基酸总数氨基酸总数 环状肽主链中无氨基和羧基，环状肽中氨基或羧基数取决于构成环状肽的氨基酸环状肽主链中无氨基和羧基，环状肽中氨基或羧基数取决于构成环状肽的氨基酸R R基团中的氨基或羧基团中的氨基或羧基的数目。基的数目。2021/4/13131 1多肽中氨基数和羧基数及多肽中氨基数和羧基数及N N、H H、O O原子数的计算原子数的计算【例【例1 1】（20092009上海高考）上海高考）某蛋白质由某蛋白质由m m条肽链、条肽链、n n个氨基酸组成。该蛋白质至少含有氧原子的个数是个氨基酸组成。该蛋白质至少

12、含有氧原子的个数是A An-m Bn-m Bn-2m Cn-2m Cn+m Dn+m Dn+2mn+2m【典例导悟】【典例导悟】2021/4/1314【解析】选【解析】选C C。本题考查脱水缩合后。本题考查脱水缩合后O O原子数目的计算。可以用我们前面讲解的规律进行计算。原子数目的计算。可以用我们前面讲解的规律进行计算。方法一方法一 ：由氨基酸的结构通式可知一个氨基酸至少有两个：由氨基酸的结构通式可知一个氨基酸至少有两个O O原子，形成蛋白质缩合过程中要脱掉水，每原子，形成蛋白质缩合过程中要脱掉水，每个水分中都有一个个水分中都有一个O O原子，可以用下列公式原子，可以用下列公式O O原子数各氨

13、基酸中原子数各氨基酸中O O的总数脱去水分子数，也就是的总数脱去水分子数，也就是2n-(n-m)2n-(n-m)= =n+mn+m。方法二方法二 ：O O原子数肽键数原子数肽键数+ +肽链数肽链数 2+R 2+R基上的基上的O O原子数。肽键数等于氨基酸数减去肽链条数即（原子数。肽键数等于氨基酸数减去肽链条数即（n-mn-m）。）。肽链数是肽链数是m m。由于该题设问的是蛋白质至少含有的。由于该题设问的是蛋白质至少含有的O O原子的个数，所以，可以考虑原子的个数，所以，可以考虑R R基上没有基上没有O O原子。原子。所以本题答案是（所以本题答案是（n-mn-m）+m+m2+2+0=0=n+mn

14、+m。2021/4/13152 2氨基酸、肽键数、失去氨基酸、肽键数、失去( (或需要）水分子数及肽链条数的相关计算或需要）水分子数及肽链条数的相关计算【例【例2 2】(2011(2011淮安模拟）淮安模拟） 由由m m个氨基酸构成的一个蛋白质分子，含个氨基酸构成的一个蛋白质分子，含n n条肽链，其中条肽链，其中z z条是环状多肽，这条是环状多肽，这个蛋白质分子完全水解共需水分子个数为个蛋白质分子完全水解共需水分子个数为 ( ) ( )A.m-n+z B.m-n-zA.m-n+z B.m-n-z C.m-z+n D.m+z+nC.m-z+n D.m+z+n【解析】【解析】选选A A。在形成蛋白

15、质的过程中，脱水缩合形成的水分子数。在形成蛋白质的过程中，脱水缩合形成的水分子数= =氨基酸数目氨基酸数目- -肽链的条数。假如这肽链的条数。假如这n n条条肽链都是直链的话，则形成肽链都是直链的话，则形成m-nm-n个水分子；由于形成一个环肽比形成一条直链肽多形成一个水分子，而在个水分子；由于形成一个环肽比形成一条直链肽多形成一个水分子，而在n n条肽链中有条肽链中有z z条是环肽，故由条是环肽，故由m m个氨基酸形成该蛋白质分子时共形成了个氨基酸形成该蛋白质分子时共形成了m-n+zm-n+z个水分子，因此该蛋白质水个水分子，因此该蛋白质水解形成氨基酸的时候就需消耗解形成氨基酸的时候就需消耗

16、m-n+zm-n+z个水分子。个水分子。2021/4/13163 3蛋白质相对分子质量的计算蛋白质相对分子质量的计算【例【例3 3】（】（20112011中山模拟）中山模拟） 20 20种氨基酸的平均相对分子质量为种氨基酸的平均相对分子质量为128128，假若有一个多肽化合物，由，假若有一个多肽化合物，由1010个氨个氨基酸构成一个肽链，那么该多肽的相对分子质量和至少含有的氨基数目分别是基酸构成一个肽链，那么该多肽的相对分子质量和至少含有的氨基数目分别是 ( () )A A1280,11 B1280,11 B1262,1 C1262,1 C1118,1 D1118,1 D1100,91100,

17、9【解析】【解析】选选C C。由。由1010个氨基酸组成的多肽共脱去个氨基酸组成的多肽共脱去9 9个水分子，形成个水分子，形成9 9个肽键，至少含有个肽键，至少含有1 1个氨基和羧基，则个氨基和羧基，则该多肽的相对分子质量为：该多肽的相对分子质量为：10101281289 9181811181118。2021/4/1317二、氨基酸数目及二、氨基酸数目及mRNAmRNA及及DNADNA中碱基数量之间的计算中碱基数量之间的计算蛋白质是生命性状的体现者，它是在蛋白质是生命性状的体现者，它是在DNADNA的控制下，经过转录、翻译过程的控制下，经过转录、翻译过程形成的，蛋白质的形成的，蛋白质的氨基酸数

18、目和氨基酸数目和DNADNA、RNARNA的碱基数目之的碱基数目之间存在一定的规律，间存在一定的规律，其过程如图：其过程如图：【理论阐释】【理论阐释】1.1.知识背景知识背景2021/4/1318碱基及氨基酸之间的数量关系如下：碱基及氨基酸之间的数量关系如下：(1)(1)转录时，组成基因的两条链只有一条链能转录，另一条链则不能转录。因此转录形成的转录时，组成基因的两条链只有一条链能转录，另一条链则不能转录。因此转录形成的RNARNA分子中分子中碱基数目是基因中碱基数目的碱基数目是基因中碱基数目的l l2 2。(2)(2)翻译过程中，信使翻译过程中，信使RNARNA中每中每3 3个碱基决定一个氨

19、基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是个碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是信使信使RNARNA碱基数目的碱基数目的1 13 3。2021/4/1319 总之，在转录和翻译过程中，基因中的碱基数总之，在转录和翻译过程中，基因中的碱基数( (指双链指双链) )、 RNARNA分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数之比为基酸数之比为6 6：3 3：1 1。见下图。见下图2021/4/1320有关计算的关系式可总结为：有关计算的关系式可总结为： 蛋白质中肽链数蛋白质中肽链数+ +肽键数肽键数= =氨基酸数氨基酸数=1/3mRNA=1

20、/3mRNA碱基数碱基数=1/6=1/6基因中碱基数。基因中碱基数。 因基因中存有启动片段、终止片段等，实际上基因碱基数目和氨基酸数目的关系并不是很严格，因因基因中存有启动片段、终止片段等，实际上基因碱基数目和氨基酸数目的关系并不是很严格，因此一般命题中带有此一般命题中带有“至少至少”或或“最多最多”字样。字样。2021/4/13212.2.常见计算类型常见计算类型 以以DNADNA的碱基数、的碱基数、RNARNA的碱基数、密码子数、反密码子数、氨基酸数中的任一种或几种为已知条件，的碱基数、密码子数、反密码子数、氨基酸数中的任一种或几种为已知条件，计算其他数目。计算其他数目。2021/4/13

21、223.3.解题方法解题方法三者的关联计算，主要存在以下几种情况：三者的关联计算，主要存在以下几种情况：（1 1）在题目不做任何说明的情况下，就按以下规律计算：）在题目不做任何说明的情况下，就按以下规律计算：DNADNA碱基数碱基数2 2mRNAmRNA碱基数碱基数6 6密码子数密码子数6 6氨基酸数目氨基酸数目（2 2）如果题目特别强调是真核生物的）如果题目特别强调是真核生物的DNADNA，因为在转录后存在信息，因为在转录后存在信息RNARNA的剪辑。要注意其的剪辑。要注意其DNADNA碱基数应该碱基数应该大于大于6 6氨基酸数目，应根据题目具体情况具体解决。氨基酸数目，应根据题目具体情况具

22、体解决。2021/4/1323（3 3）在真核生物中，其基因中有外显子和内含子之分，即氨基酸数及基因中的脱氧核苷酸数并不成一定）在真核生物中，其基因中有外显子和内含子之分，即氨基酸数及基因中的脱氧核苷酸数并不成一定的比例关系，题目中加了的比例关系，题目中加了“至少至少”两字后做了限定，相当于不存在内含子的计算。两字后做了限定，相当于不存在内含子的计算。（4 4）无论真核生物还是原核生物，都要注意终止密码子的存在，终止密码子不编码蛋白质，但占有）无论真核生物还是原核生物，都要注意终止密码子的存在，终止密码子不编码蛋白质，但占有DNADNA碱基数。碱基数。（5 5）看清楚题目求的是氨基酸的种类还是

23、氨基酸的个数。）看清楚题目求的是氨基酸的种类还是氨基酸的个数。2021/4/1324【例【例1 1】(2011(2011三亚模拟）下面为两种不同的三亚模拟）下面为两种不同的mRNAmRNA分子和两种以它们为模板合成的蛋白质分子：分子和两种以它们为模板合成的蛋白质分子：在每一种蛋白质分子中可能存在氨基酸的种数为在每一种蛋白质分子中可能存在氨基酸的种数为【典例导悟】【典例导悟】mRNAmRNA蛋白质蛋白质AG AG AG AG AG AG AG AG AG AG AG AGAG AG AG AG AG AG AG AG AG AG AG AGP PAA UC AA UC AA UC AA UC A

24、A UC AA UCAA UC AA UC AA UC AA UC AA UC AA UCQ Q蛋白质蛋白质P P蛋白质蛋白质Q QA A1 14 4B B1 13 3C C2 24 4D D2 23 32021/4/1325【解析】选【解析】选C C。蛋白质。蛋白质P P对应的对应的mRNAmRNA只有两种密码子只有两种密码子(AGA(AGA、GAG)GAG)，所以存在的氨基酸种类数为，所以存在的氨基酸种类数为2 2。蛋白质。蛋白质Q Q对应的对应的mRNAmRNA有四种密码子有四种密码子(AAU(AAU、CAACAA、UCAUCA、AUC)AUC)，所以存在的氨基酸种类数为，所以存在的氨基

25、酸种类数为4 4。2021/4/1326【例【例2 2】（20112011南通模拟）南通模拟）由由n n个碱基组成的基因，个碱基组成的基因，控制合成由一条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均控制合成由一条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均相对分子质量为相对分子质量为a a，则该蛋白质的相对分子质量最大，则该蛋白质的相对分子质量最大为为 ( )( )A.na/6A.na/6B.na/3-18(n/3-1)B.na/3-18(n/3-1)C.na-18(n-1)C.na-18(n-1)D.na/6-18(n/6-1)D.na/6-18(n/6-1)2021/4/1327【解析】选【解析】选D D 。该基因共。该基因共n n个碱基，所