2022年高三生物一輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題培優(yōu)課 解答蛋白質(zhì)計(jì)算題的三把“金鑰匙” 新人教版

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1、2022年高三生物一輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題培優(yōu)課 解答蛋白質(zhì)計(jì)算題的三把“金鑰匙” 新人教版 與蛋白質(zhì)相關(guān)的計(jì)算題，題型較多，難度較大。但總體上可分為三種類(lèi)型，且每類(lèi)題型都有相應(yīng)解題策略。如下表： 題目類(lèi)型 解題策略 蛋白質(zhì)(或多肽)中原子數(shù)計(jì)算 用原子守恒解答 多肽種類(lèi)計(jì)算 用數(shù)學(xué)中“排列組合”解答 基因表達(dá)中氨基酸與DNA、RNA中堿基數(shù)的關(guān)系 用比例關(guān)系解答 一、多肽中各原子數(shù)的計(jì)算 氨基酸的結(jié)構(gòu)通式是解答此類(lèi)題目的突破口。在一個(gè)氨基酸中，若不考慮R基，至少含有2個(gè)碳原子、2個(gè)氧原子、4個(gè)氫原子和1個(gè)氮原子。在脫水縮合形成多肽時(shí)，要失去部分H、O原子，但是碳原子、

2、氮原子的數(shù)目不會(huì)減少。其相關(guān)數(shù)量關(guān)系如下： (1)碳原子數(shù)＝氨基酸的分子數(shù)×2＋R基上的碳原子數(shù)。 (2)氫原子數(shù)＝各氨基酸中氫原子的總數(shù)－脫去的水分子數(shù)×2。 (3)氧原子數(shù)＝各氨基酸中氧原子的總數(shù)－脫去的水分子數(shù)。 (4)氮原子數(shù)＝肽鏈數(shù)＋肽鍵數(shù)＋R基上的氮原子數(shù)＝各氨基酸中氮原子的總數(shù)。 (5)由于R基上的碳原子數(shù)不好確定，且氫原子數(shù)較多，因此以氮原子數(shù)或氧原子數(shù)的計(jì)算為突破口，計(jì)算氨基酸的分子式或氨基酸個(gè)數(shù)最為簡(jiǎn)便。 (6)含2個(gè)氨基的氨基酸數(shù)＝N原子數(shù)－肽鍵數(shù)－1。 (7)含2個(gè)羧基的氨基酸數(shù)為：。 [例1]　某多肽鏈為199肽，其分子式為CxHyNaObS2(a＞1

3、99、b＞200)，并且由下列5種氨基酸組成。那么該多肽徹底水解后將會(huì)分別得到賴(lài)氨酸、天冬氨酸的個(gè)數(shù)為(　　) A．a(chǎn)－199、(b－200)/2　　　　 　 B．a(chǎn)－200、b－200 C．a(chǎn)－199、(b－199)/2 D．a(chǎn)－200、(b－200)/2 [解析]　從題意知該多肽為199肽，則它是由199個(gè)氨基酸組成的；又知該多肽分子式為CxHyNaObS2，其中N有a個(gè)，則可知組成該多肽的199個(gè)氨基酸共有a個(gè)氨基；又知組成該多肽的5種氨基酸中只有賴(lài)氨酸含有2個(gè)氨基，所以賴(lài)氨酸個(gè)數(shù)為a－199。由于組成該多肽的5種氨基酸中只有天冬氨酸含有2個(gè)羧基，設(shè)該多肽共含有天冬氨

4、酸為d個(gè)，反應(yīng)前199個(gè)氨基酸中氧原子共有4d＋(199－d)×2，形成199肽時(shí)脫去198個(gè)水分子，每個(gè)水分子含一個(gè)氧原子，所以該多肽分子中尚存在氧原子數(shù)為b＝4d＋(199－d)×2－198＝2d＋200，d＝(b－200)/2。 [答案]　A 二、多肽種類(lèi)的計(jì)算 多肽的不同取決于氨基酸的數(shù)目、種類(lèi)和排列順序。對(duì)于氨基酸數(shù)目相同的多肽來(lái)說(shuō)，則取決于氨基酸的種類(lèi)和排列順序。 可以借助下面的示意圖(?代表要安放的氨基酸的位置)，結(jié)合數(shù)學(xué)中“排列組合”的相關(guān)知識(shí)， 推導(dǎo)出相關(guān)的計(jì)算規(guī)律。(以20種氨基酸形成的四肽化合物為例) (1)若每種氨基酸數(shù)目無(wú)限，可形成肽類(lèi)化合物的種類(lèi)

5、有204種(即1號(hào)位置安放氨基酸的情況有20種，2、3、4號(hào)也是如此，即20×20×20×20＝204種)。 (2)若每種氨基酸只有一個(gè)，可形成肽類(lèi)化合物的種類(lèi)有(20×19×18×17)種[即1號(hào)位置安放氨基酸的情況有20種，2號(hào)位置安放的氨基酸只能在剩余的19種中選擇……即(20×19×18×17)種]。 [例2]　現(xiàn)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(lèi)以及包含3種氨基酸的三肽種類(lèi)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]　 由上述“規(guī)律(1)”很容易計(jì)算出足量的3種氨基

6、酸構(gòu)成的三肽有33＝27種。對(duì)于包含3種氨基酸的三肽種類(lèi)的理解，可借用示意圖“□—□—□”來(lái)分析，即第一個(gè)位置的氨基酸有3種情況，第二個(gè)位置只能從另2種氨基酸中任選1種，第三個(gè)位置只能安放剩余的1種，雖然這3種氨基酸足量，但是仍需按“規(guī)律(2)”計(jì)算，即3×2×1＝6種。 [答案]　D 三、氨基酸數(shù)與相應(yīng)DNA、RNA片段中堿基數(shù)的計(jì)算 基因表達(dá)中，DNA控制mRNA的合成，mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。DNA中堿基排列順序轉(zhuǎn)錄為mRNA中堿基排列順序，進(jìn)而翻譯為蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序。其數(shù)量關(guān)系圖解如下： DNA(基因)mRNA蛋白質(zhì) 　堿基數(shù)　∶　堿基數(shù)　∶氨基酸數(shù) 6　　 ∶　

7、　3　　∶　　1 由于mRNA中有終止密碼子等原因，上述關(guān)系應(yīng)理解為每合成1個(gè)氨基酸至少需要mRNA上的3個(gè)堿基和DNA(基因)上的6個(gè)堿基。 [例3]　氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為120，如有一個(gè)兩條鏈的多肽，相對(duì)分子質(zhì)量是12 276，合成這個(gè)多肽的氨基酸的數(shù)目和指導(dǎo)它合成的DNA分子脫氧核苷酸數(shù)目至少依次是(　　) A．144,864　　　　　　　　 B．144,432 C．120,720 D．120,360 [解析]　多肽的相對(duì)分子質(zhì)量＝氨基酸的數(shù)目×氨基酸平均相對(duì)分子質(zhì)量－(氨基酸的數(shù)目－肽鏈條數(shù))×18，把相應(yīng)數(shù)字代入上式可得：氨基酸的數(shù)目＝120，再根據(jù)基

8、因控制蛋白質(zhì)合成過(guò)程中：DNA分子中脫氧核苷酸數(shù)∶相應(yīng)mRNA分子核糖核苷酸數(shù)∶指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)上氨基酸數(shù)＝6∶3∶1，可知DNA分子中脫氧核苷酸數(shù)目＝6×120＝720。 [答案]　C 1．已知天冬酰胺的R基為—C2H4ON，現(xiàn)有分子式為C63H103O18N17S2的多肽，其中含有2個(gè)天冬酰胺。在上述多肽中最多有肽鍵(　　) A．17個(gè) B．16個(gè) C．15個(gè) D．14個(gè) 解析：選D　多肽C63H103O18N17S2中有17個(gè)N，因含有兩個(gè)天冬酰胺(R基為—C2H4ON)，故該多肽由15個(gè)氨基酸脫水縮合而成，形成的肽鍵數(shù)目為14。 2．某條

9、多肽的相對(duì)分子質(zhì)量為2 778，若氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為110，如考慮終止密碼子，則編碼該多肽的基因長(zhǎng)度至少是(　　) A．75對(duì)堿基　　　　　　　　 B．78對(duì)堿基 C．90對(duì)堿基 D．93對(duì)堿基 解析：選D　設(shè)多肽是由m個(gè)氨基酸構(gòu)成的，蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量＝110m－18(m－1)＝2 778，則m等于30。那么控制該多肽的密碼子有31個(gè)(終止密碼子不編碼氨基酸)，則控制該多肽合成的基因至少有93對(duì)堿基。 3．(xx·濟(jì)南模擬)某多肽的分子式為C42H65N11O9，它徹底水解后只得到以下3種氨基酸，則此多肽中含有的賴(lài)氨酸個(gè)數(shù)為(　　) A．2個(gè)

10、 B．3個(gè) C．5個(gè) D．8個(gè) 解析：選B　假設(shè)甘氨酸、苯丙氨酸和賴(lài)氨酸的數(shù)目分別為a、b、c。由于這三種氨基酸都只含有一個(gè)羧基，該多肽的氧原子數(shù)＝肽鍵中的氧原子數(shù)＋游離的羧基中的氧原子數(shù)，即9＝肽鍵中的氧原子數(shù)＋2。因此，該多肽含有7個(gè)肽鍵，8個(gè)氨基酸，即a＋b＋c＝8。根據(jù)該多肽含有的氮原子數(shù)分析，可得a＋b＋2c＝11，可求出c＝3。 4．現(xiàn)有氨基酸100個(gè)，其中氨基總數(shù)為102個(gè)，羧基總數(shù)為101個(gè)，則由這些氨基酸合成的含有2條肽鏈的蛋白質(zhì)中，含有氧原子的數(shù)目是(　　) A．101 B．102 C．103 D．104 解析：選D　這個(gè)

11、蛋白質(zhì)分子中有98個(gè)肽鍵(每個(gè)肽鍵含有1個(gè)氧原子)，3個(gè)羧基(每個(gè)羧基含有2個(gè)氧原子)，故多肽中氧原子數(shù)目為98×1＋3×2＝104個(gè)。 5．(xx·江西四市聯(lián)考)經(jīng)測(cè)定，某多肽鏈分子式是C21HxOyN4S2(—SH＋—SH→—S—S—＋2H)，其中含有一個(gè)二硫鍵(—S—S—)。已知該多肽是由下列氨基酸中的幾種作為原料合成的：苯丙氨酸(C9H11O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、丙氨酸(C3H7O2N)、亮氨酸(C6H13O2N)、半胱氨酸(C3H7O2NS)。下列有關(guān)該多肽的敘述，正確的是(　　) A．該多肽水解后產(chǎn)生的氨基酸分別是半胱氨酸、天冬氨酸、丙氨酸和亮氨酸 B．該多肽中

12、H原子數(shù)和O原子數(shù)分別是32和5 C．該多肽形成過(guò)程中至少需要4種tRNA D．該多肽在核糖體上形成，形成過(guò)程中相對(duì)分子質(zhì)量減少了56 解析：選D　根據(jù)該多肽鏈中N的數(shù)目＝氨基端(1個(gè))＋肽鍵中的N＋R基中的N(五種氨基酸中都沒(méi)有)可推出，肽鍵中的N為3個(gè)，該多肽鏈由4個(gè)氨基酸組成；半胱氨酸、天冬氨酸、丙氨酸和亮氨酸的碳元素之和為3＋4＋3＋6＝16，與題目中該多肽鏈的分子式不符。根據(jù)該多肽鏈中碳元素和硫元素的數(shù)目，可確定組成該多肽鏈的氨基酸應(yīng)該為一個(gè)苯丙氨酸(C9H11O2N)、一個(gè)亮氨酸(C6H13O2N)、兩個(gè)半胱氨酸(C3H7O2NS)；該多肽中H原子數(shù)為11＋7＋13＋7－3×

13、2－2＝30，O原子數(shù)為2＋2＋2＋2－3×1＝5。該多肽由3種氨基酸組成，其形成過(guò)程中至少需要3種tRNA。該多肽在核糖體上形成，形成過(guò)程中相對(duì)分子質(zhì)量減少18×3(形成肽鍵時(shí)脫水)＋2(形成一個(gè)二硫鍵脫下2個(gè)H)＝56。 6．現(xiàn)有足量的a、b兩種氨基酸，則這兩種氨基酸脫水縮合可以形成二肽的種類(lèi)數(shù)是(　　) A．6 B．2 C．4 D．8 解析：選C　二肽由兩個(gè)氨基酸組成，這個(gè)問(wèn)題實(shí)際上是求兩種氨基酸在兩個(gè)位置上的排列方式的種類(lèi)。二肽的第一個(gè)位置上的氨基酸有兩種選擇(a或者b)，第二個(gè)位置上的氨基酸也有兩種選擇，所以種類(lèi)數(shù)為2×2＝4，即有a－a、

14、b－b、a－b、b－a 4種，a－b中a提供羧基，b提供氨基形成肽鍵，b－a中b提供羧基，a提供氨基形成肽鍵，這是兩種不同的二肽。此結(jié)果可以推而廣之，n種氨基酸形成m肽的種類(lèi)數(shù)為nm種。 7．現(xiàn)有一種“十三肽”，分子式為C54H95N17O20，已知將它徹底水解后只得到下列氨基酸。 (1)將該“十三肽”徹底水解后有________個(gè)丙氨酸，_______個(gè)賴(lài)氨酸，________個(gè)天冬氨酸。 (2)和未水解的化合物相比，水解后哪幾種元素的數(shù)目增加了？________。哪幾種元素的數(shù)目減少了？________。 解析：(1)“十三肽”是由13個(gè)氨基酸脫水縮合而生成的，所以“十三肽”的C、N數(shù)目為全部氨基酸中的C、N數(shù)之和。設(shè)水解后有x個(gè)丙氨酸，y個(gè)賴(lài)氨酸，z個(gè)天冬氨酸，依題意有： 解方程組得x＝6，y＝4，z＝3。 (2)水解時(shí)肽鍵打開(kāi)，水分子中的—OH和肽鍵中的—CO—相連，水分子中的－H和肽鍵中的—NH—相連，因此和未水解的多肽相比，水解后H和O兩種元素的數(shù)量增加了，其他元素的數(shù)目都沒(méi)有減少。 答案：(1)6　4　3　(2)H和O　無(wú)