关于氨基酸数目计算方法的总结及典例分析

关于氨基酸数目计算方法的总结及典例分析

蛋白质是细胞内重要的有机化合物，是生命活动的承担者，是生物性状的体现者.关于蛋白质的内容是高中生物必修1《分子与细胞》中的重点与难点，同时也是高考中的高频考点.关于蛋白质的计算题类型很多，就氨基酸数目的计算这类题型，根据我多年的教学经验发现学生做过很多道题目，老师也讲过许多遍，但学生碰到这类题目还是不能灵活应用，其关键在于学生缺乏对方法和规律的总结与归纳.下面我对这类题型的解题方法进行简单的归纳总结，以供参考.

解这种类型的题目分“两步走”：第一步是判断出该多肽是由多少个氨基酸形成的.如果题目中已经明确是多少肽，尚不再计算；如果题目中没有明确给出，首先要想办法计算出.常用的计算方法有N原子计算法和列方程计算法.第二步看题目中所涉及到的是哪种氨基酸的个数.如果是半胱氨酸（R基上有一个-SH）则根据S原子数计算；如果是赖氨酸（R基上有一个-NH2）则根据N原子数计算；如果是谷氨酸和天冬氨酸（R基上有一个-COOH）则根据O原子数计算；如果不是以上四种氨基酸则只能根据其他原子（原子守恒的思想）列方程组求解了.

为了帮助学生更好地掌握解题方法的精髓，下面选了三道典型例题做具体的分析和讲解.

例1某直链多肽的分子式为C22H34O13N6，其水解后生下列3种氨基酸，相关叙述正确的是（ ）.

CH2COOHNH2CHNH2CH3COOHCH2COOHCH2CHNH2COOH

甘氨酸丙氨酸谷氨酸

A.合成1分子该物质将产生6个水分子

B.在细胞中合成该物质时只需要3种tRNA

C.该多肽分子含一个游离氨基和一个游离羧基

D.每个该多肽分子水解后可以产生3个谷氨酸

解析分析每种氨基酸的结构简式可知，三种氨基酸都只含有1个-NH2，1个-NH2含有一个N原子，而氨基酸在脱水缩合时N原子不丢失，由多肽链的分子式可知该多肽含有6个氨基酸.在脱水缩合时合成1分子该物质产生的水分子数=氨基酸数-肽链数=6-1=5；合成此多肽时需要几种tRNA是由mRNA上由几种密码子决定的，如果一种氨基酸只由1种密码子决定则3种氨基酸有3种密码子，则需要3种tRNA，如果一种氨基酸由多种密码子决定则3种氨基酸有多种密码子，则需多种tRNA；水解后产生的谷氨酸的个数根据O原子数计算，设谷氨酸的个数为a个（R基上有a个-COOH，共有O原子2a个），则多肽中O原子数=肽键数+2×肽链数+R基上的O原子数=5+2+2a=13，求得a=3，即谷氨酸的个数为3个；求甘氨酸和丙氨酸的个数则根据C和H原子守恒列方程组求解，设甘氨酸的个数b个，丙氨酸的个数为c个，则：多肽中C原子数=各氨基酸中C原子总和=2b+3c+3×5=22，多肽中H原子数=各氨基酸中H原子总和-脱去水分×2=5b+7c+3×9-5×2=34，解二元一次方程组得b=2，c=1即该多肽由2个甘氨酸、1个丙氨酸和3个谷氨酸经脱水缩合形成，因此该多肽含有4个游离的羧基和1个游离的氨基.

答案：D

例2某多肽分子式为C42H65N11O9，它彻底水解后只得到如下3种氨基酸，则此多肽中含有赖氨酸的个数为（ ）.

CH2COOHNH2甘氨酸CH2CHNH2COOH苯丙氨酸

H2NCH2（CH2）3CHNH2COOH赖氨酸

A.2个 B.3个 C.5个 D.8个

解析分析每种氨基酸的结构简式可知，1个赖氨酸有2个-NH2，不能用N原子计算法，但是每个氨基酸都只含有1个-COOH，1个-COOH含有2个O原子.由题目可知肽链数=1，可以设氨基酸数为x，根据O原子数列方程：2x-（x-1）=9，解得x=8，因此该多肽含有8个氨基酸.题目中求赖氨酸的个数，则直接根据N原子数计算.不考虑赖氨酸R基上的-NH2时，每种氨基酸都只有1个-NH2，1个-NH2含有1个N原子，8个氨基酸共有8个N原子（氨基酸在脱水缩合时N原子不丢失）.因此，多出来的3个N原子（11-8=3个）都在R基上，即有3个-NH2，有3个赖氨酸.

答案：B

例3现有一种“十五肽”，分子式为CxHyNzOdSe（z>15，d>16）.已知其彻底水解后得到下列几种氨基酸：

HOOCCH2CH（NH2）COOHCH2CH（NH2）COOH

天门冬氨酸（C4H7NO4）苯丙氨酸（C9H11NO2）

H2NCH（CH2SH）COOHH2N（CH2）4CH（NH2）COOH

半胱氨酸（C3H7NSO2）赖氨酸（C6H14N2O2）

下列有关说法中不正确的是（ ）.

A.水解可得e个半胱氨酸

B.水解可得z-15个赖氨酸

C.水解可得（d-16）/2个天冬氨酸

D.水解时消耗15个水分子

解析分析每种氨基酸的结构简式可知，只有半胱氨酸的R基上有S原子（氨基酸在脱水缩合时S原子不丢失），因此，多肽中S原子的个数就代表半胱氨酸的个数，即半胱氨酸的个数为e个；根据N原子计算得赖氨酸个数为z-15个；天冬氨酸的个数则根据O原子计算，不考虑天冬氨酸R基上的-COOH时，每种氨基酸都只有1个-COOH，1个-COOH含有2个O原子，15个氨基酸共有30个O原子，脱水缩合时脱去1分子水丢失1个O原子，因此，多出来的O原子=d-[30-（15-1）]=d-16个都在R基上，即有-COOH个数为（d-16）/2，有（d-16）/2个天冬氨酸.

答案：D

综上所述，教师在教育教学的过程中要注重引导学生对学习方法的总结和归纳.“授人以鱼不如授人以渔”，学生学会了怎么去学习，才真正是学习的主人.只有这样才能在我们

的课堂上充分体现“以学生为主体，以教师为主导”的新课改思想，才能更好地实现“使学生动起来、课堂活起来、教学效果好起来、师生负担减下来”的总体目标.