有关蛋白质的计算

高中生物一组有关蛋白质的计算题

例1. 谷氨酸的R 基为—C 3H 5O 2，则谷氨酸的分子式为（ ）

A. C5H 9O 4N B. C4H 8O 5N C. C5H 8O 4N D. C4H 9O 4N

解析：由氨基酸分子的结构通式：

R | H N -C -COOH 2|H

可推知谷氨酸中：C 原子数＝3+2＝5，H 原子数＝5+4＝9，O 原子数＝2+2＝4，N 原子数＝1，故谷氨酸的分子式为C 5H 9O 4N 。

参考答案：A

例2. 人体内的抗体IgG 是一种重要的免疫球蛋白，由4条肽链构成，共有764个氨基酸，则该蛋白质分子中至少含有游离的氨基和羧基的个数分别是（ ）

A. 764 764 B. 760 760 C. 762 762 D. 4 4

解析：由氨基酸的通式可知每个氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基（R 基上也可能含有氨基和羧基）。氨基酸脱水缩合形成多肽时，参与形成肽键的氨基和羧基不再称为游离的氨基和羧基，故任一多肽链至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基且分别位于首尾两端。该蛋白质由4条肽链组成，应至少含有4个游离的氨基和4个游离的羧基。

参考答案：D

例3. 下图为结晶牛胰岛素分子结构示意图。已知胰岛素含有A 、B 两条多肽链，A 链含有21个氨基酸，B 链含有30个氨基酸，两条多肽链间通过两个二硫键（二硫键由两个—SH 连接而成）连接，在A 链上也形成1个二硫键。则胰岛素分子中含有的肽键数和51个氨基酸脱水缩合形成胰岛素后，相对分子质量比原来减少的数值各是多少（ ）

A. 49 882 B. 49 888 C. 50 882 D. 50 888

解析：构成蛋白质分子的肽键数目等于氨基酸分子数目减去肽链的条数，即51－2＝49。51个氨基酸分子脱水缩合形成胰岛素后，相对分子质量的减少量应是形成肽链时脱下的水分子数（49）和形成二硫键时脱下的H 的数目（6）之和，即相对分子质量减少量为：49×18+6×1＝888。

参考答案：B

例4. 某多肽的分子式为C 55H 70O 19N 10，已知它由下列4种氨基酸组成：甘氨酸（C 2H 5NO 2）、丙氨酸（C 3H 7NO 2）、苯丙氨酸（C 9H 11NO 2）、谷氨酸（C 5H 9NO 4），那么该多肽彻底水解可产生多少个谷氨酸分子（ ）

A. 4个 B. 5个 C. 6个 D. 3个

解析：由于4种氨基酸分子各含有1个N 原子，根据该多肽的分子式，可知该多肽为十肽，其水解需要9分子水，又每分子甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸各含有2个O 原子，每分子谷氨酸含有4个O 原子，设谷氨酸有x 个，其他3种氨基酸有（10－x ）个，根据脱水缩合前后O 原子守恒可得：(10-x ) ⨯2+4x =19+9，解方程得x ＝4。

参考答案：A

例5. 某多肽415g ，在小肠液的作用下完全水解得到氨基酸505g ，经分析知道组成此多肽的氨基酸的平均相对分子质量为100，此多肽由甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸3种氨基酸组成，每摩尔此多肽含有S 元素51mol 。3种氨基酸的分子结构式如下：

甘氨酸： 丙氨酸： 半胱氨酸：

H | H 2N -C -COOH |H CH 3|H 2N -C -COOH |H CH 2-SH |H 2N -C -COOH |H

那么：

（1）组成一分子的此多肽需氨基酸的个数为_______________。

（2）此多肽分子中3种氨基酸的数量比为________________。

解析：（1）设每分子此多肽由n 个氨基酸组成，则脱去（n －1）个水，该多肽的相对分子质量为100n -(n -1) ⨯18，根据反应式

多肽 +(n -1) H 2O −水解酶−−−→n 氨基酸

100n -(n -1) ⨯18 18(n -1)

415 505－415

解得：n ＝101

（2）每摩尔此多肽含S 元素51mol ，故每分子此多肽含半胱氨酸51个。再设甘氨酸的个数为m ，则丙氨酸的个数为(50-m) ，又由甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸的相对分子质量分别为75、89、121，可得：

75m +89⨯(50-m) +51⨯121=101⨯100

解得m ＝37，50－37＝13

此多肽分子中3种氨基酸的数量比为：

甘氨酸：丙氨酸：半胱氨酸＝37：13：51

参考答案：（1）101；（2）37：13：51

难点讲解及对应训练

1、求氨基酸的分子式

此类题型的关键就是按照氨基酸分子通式和所给R 基写出氨基酸的分子式，涉及到多 肽时则根 据脱水缩合原理反向推断。

例题1 丙氨酸的R 基为—CH3，谷氨酸的R 基为—C3H5O2，它们缩合形成的二肽分子中，C 、H 、 O 的原子比例为( )

A．7∶16∶6 B．7∶14∶5 C．8∶12∶5 D．8∶14∶5

例题2．谷胱甘肽(C10H17O6N3S)是存在于动植物和微生物细胞中的一种重要三肽，它是由谷氨酸(C5H9O4N) 、甘氨酸(C2H5O2N)和半胱氨酸缩合而成的，则半胱氨酸可能的分子式为：

A．C3H3NS B．C3H5NS C．C3H7O2NS D．C3H3O2NS

2、有关蛋白质中氨基酸数、肽链数、肽键数、脱水数的计算

（1）ｎ个氨基酸脱水缩合形成一条多肽链，则肽键数＝脱水数＝氨基酸数－1＝(ｎ−1) ；

（2）ｎ个氨基酸脱水缩合形成ｍ条多肽链，则肽键数＝脱水数＝(ｎ－ｍ) ；

（3）注意：ｎ个氨基酸脱水缩合形成环状肽链，则肽键数=脱水数=氨基酸的数目。

例题3．某蛋白质分子共有四条肽链，300个肽键，则形成这个蛋白质分子所需氨基酸分 子数以及它们在脱水缩合过程中生成的水分子数分别是（ ）

A．296和296 B．304和304 C．304和300 D．300和300

例题4．氨基酸分子脱水缩合形成含 2条肽链的蛋白质分子时，相对分子量减少了900，由此可知， 此蛋白质分子中含有的氨基酸数 和肽键数分别是（ ）

A．52、52 B．50、50 C．52、50 D．50、49

例题5．某三十九肽中共有丙氨酸4个，现去掉其中的丙氨酸得到4条长短不等的多肽（如图），这些多肽中肽键总数为（ ）

A．31 C．34 B．32 D．35

3、有关蛋白质中游离的氨基或羧基数目的计算

（1）每1条肽链至少应有1个-NH2和1个—COOH ，其余的--NH2或—COOH 存在于R 基中； 蛋白质分子由m 条肽链构成，则至少含有m 个-NH2和m 个—COOH ；

（2）蛋白质中的氨基数=肽链条数+R基上的氨基数=各氨基酸中氨基的总数-肽键数； 蛋白质中的羧基数=肽链条数+R基上的羧基数=各氨基酸中羧基的总数-肽键数。

例题6．现有1000个氨基酸，其中氨基有1020个，羧基1050个，则由此合成的4条肽

链中氨基、羧基的数目分别是（ ）

A. 1016、1046 B. 4、4 C. 24、54 D. 1024、1054

例题7．含有215个N 原子的200个氨基酸，形成了5个四肽、4个六肽和1个2条肽链构成的蛋白质分子。这些多肽和蛋白质分子中，肽键与氨基数目的最大值分别是( )

A．200和200 B．200和215 C．189和11 D．189和26

4、有关蛋白质相对分子质量的计算：n 个氨基酸脱水缩合形成m 条肽链，则蛋白质的相对分子质 量＝氨基酸总质量−脱水质量 ＝a×n－18 ×(n－m)[a为每个氨基酸的平均相对分子质量，18 为水的相对分子质量，(m－n) 为脱去水分子数]

例题8. 已知氨基酸的平均分子量是128，现有一蛋白质由两条肽链组成，共有肽键98个， 此蛋白质分子量最接近与（ ）

A、12800 B、12544 C、11036 D、12288

例题9. 某蛋白质分子的相对分子质量为10412, 20种氨基酸的平均相对分子质量为128，在形成该蛋白质分子时脱去的水分子总质量为1620，则该蛋白质分子的肽链数为( )

A．一条 B．两条 C．三条 D．四条

5、有关蛋白质中各原子数的计算

（1）一个氨基酸中的各原子的数目计算：

① C原子数＝R 基团中的C 原子数＋2； ② H原子数＝R 基团中的H 原子数＋4； ③ O原子数＝R 基团中的O 原子数＋2； ④ N原子数＝R 基团中的N 原子数＋1。

（2）多肽或蛋白质中各原子数目的计算

① C原子数＝（肽键数+肽链数）×2 + R基上的C 原子数；

② H原子数＝各氨基酸中H 原子的总数 - 脱去的水分子数×2；

③ O原子数＝肽键数 + 肽链数×2 + R基上的O 原子数＝各氨基酸中O 原子的总数 - 脱去的 水分子数；

④ N原子数＝肽键数 + 肽链数 + R基上的N 原子数 ＝ 各氨基酸中N 原子的总数； 例题10. 某蛋白质由m 条肽链、n 个氨基酸组成。该蛋白质至少有氧原子的个数是（ ）

A. n-m B. n-2m C. n+m D. n+2m

o 例题11. 有一条多肽链由12个氨基酸组成，分子式为C x H y N z O w S （z>12，w>13），这条多肽链经过水解后的产物中有5种氨基酸：半胱氨酸（C 3H 7NO 2S ）、丙氨酸（C 3H 6NO 2）、天冬氨酸（C 4H 7

NO 4）、赖氨酸（C 6H 14N 2O 2）、苯丙氨酸（C 9H 11NO 2）。水解产物中天冬氨酸的数目

是 （ ）

A ．（y + 12）/2个 B. （z + 12）/2个

C. （w + 13）/2个 D. （w – 13）/2个

6、氨基酸的排列与多肽的种类相关计算

假若有A 、B 、C 三种氨基酸，则由这三种氨基酸组成多肽的情况可分两种情形分析：

（1）A 、B 、C 三种氨基酸，每种氨基酸数目无限的情况下，可形成肽类化合物的种类： 形成三肽的种类：3×3×3=27种（3=27种）

形成二肽的种类：3×3=9种（3=9种）

（2）A 、B 、C 三种氨基酸，且每种氨基酸只有一个的情况下，形成肽类化合物的种类： 形成三肽的种类：3×2×1=6种

形成二肽的种类：3×2=6种

例题12. 如果有足量的三种氨基酸，分别为甲、乙、丙，则它们能形成的三肽种类以及 包含三种氨基酸的三肽种类最多是( )

A．9种、9种 B．6种、3种 C．27种、6种 D．3种、3种

三、高考专题训练

1．某蛋白质由3条多肽链，N 个氨基酸组成，下列关于该蛋白质说法正确的是( )

A．形成该蛋白质时产生了N 个水分子 B．该蛋白质中至少含有N 个肽键

C．该蛋白质中至少含有3个游离的羧基 D．合成该蛋白质至少需要20种氨基酸

2．由m 个氨基酸构成的一个蛋白质分子，含n 条肽链，其中z 条是环状多肽。该蛋白 质分子中含有的肽键数为( )

A．m －z ＋n B．m －n －z C．m －n ＋z D．m ＋z ＋n

3．某肽链由10个氨基酸组成，利用水解法Ⅰ可得到四个片段，即：A —P ；H —V ；

G—L —B —T ；C —T 。利用水解法Ⅱ可得到三个片段，即：A —P —G —L ；T —H —V ；B —T —C 。(其 中字母表示氨基酸，“—”表示肽键) 。从有重叠结构的各个片段的顺序中可推断出该肽链的氨 基酸序列为( )

A．A —P —H —V —G —L —B —T —C —T

B．A —P —G —L —B —T —C —T —H —V

C．T —H —V —A —P —G —L —B —T —C

D．G —L —B —T —A —P —H —V —C —T

4．分析多肽E 和多肽F 得到以下结果(单位：个) 多肽E 和多肽F 中氨基酸的数目最可能是( )

元素或基团 C

多肽E

多肽F H O N 氨基 羧基 2 1 201 348 62 53 3 182 294 55 54 6

A．199和181 B．340和281 C．58和53 D．51和49

5．狼体内有A 种蛋白质，20种氨基酸；兔体内有B 种蛋白质，20种氨基酸。狼捕食兔后狼体内的 一个细胞中含有的蛋白质种类和氨基酸种类最可能是( )

A．A ＋B,40 B．A,20 C．＞A,20 D．＜A,20

6．某蛋白质的结构示意图如下，其中—S —S —表示连接两条相邻肽链的二硫键。若该蛋白质由m 个氨基酸构成，则每摩尔该蛋白质在形成时生成的水分子摩尔数和减少的相对分子质量分别为

( )

A．m 个 18m B．(m－4) 个 18(m－4)

C．(m－3) 个 18(m－3) ＋4 D．(m－2) 个 18(m－2) ＋4

7. 某多肽分子式为C21HxOyN4S2(无二硫键) ，是由下列氨基酸中的某几种作为原料合成的：苯丙氨 酸（C9H11NO2）、天冬氨酸（C4H7NO4）、丙氨酸（C3H7NO2）、亮氨酸（C6H13NO2）） 半胱氨 酸（C3H7NO2S ）。下列有关该多肽的叙述不正确的是（ ）

A．该多肽水解可得到的氨基酸有亮氨酸 B．该多肽是三肽

C．该多肽水解可得到三种氨基酸 D．该多肽的分子式是C21H32O5N4S2

8．下列关于氨基酸和蛋白质的叙述，错误的是 ( )

A.甲硫氨酸的R 基是—CH2—CH2—S —CH3，则它的分子式是C5H11O2NS

B.酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异是由R 基的不同引起的

C.n个氨基酸共有m 个氨基，则这些氨基酸缩合成的一个多肽中的氨基数必为m －n

D.甜味肽的分子式为C13H16O5N2，则甜味肽一定是一种二肽

9．在下列物质中，有的属于构成人体的氨基酸，有的不是。若将其中构成人体的氨基酸缩合成化合物，则其中含有的氨基、羧基和肽键的数目依次是（ ）

A、3、3、2 B、4、3、3 C、2、2、2 D、3、4、2

10、某致病细菌分泌的外毒素，无色、细针状结晶，对小鼠和人体有很强的毒性，可引

起流涎、呕吐、便血、痉挛等，最终导致死亡。该外毒素为环状肽，结构式如下图所示： 请据图分析回答：

(1)该化合物中含有______个游离的氨基，______个游离的羧基。

(2)组成该化合物的氨基酸有________种，其中重复出现的R 基是_______ ，请写出氨基酸的结构通式________ 。

(3)该化合物称为 肽化合物，含有______个肽键。

(4)B框所示的R 基所构成的氨基酸的相对分子质量是________。

(5)该外毒素在环状肽形成过程中失去了______个水分子，相对分子质量减少了______。

训练题答案

1．C 2.C 3.B 4.D 5.D 6.D 7.B 8.C 9.C

10. ⑴ 0 0 ⑵ 5 —CH3

⑶ 七 7 ⑷ 163 ⑸ 7 126