2022年高三生物一輪復(fù)習(xí) 專題培優(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型，且每類題型都有相應(yīng)解題策略。如下表：題目類型解題策略蛋白質(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、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)

2、氨基酸的分子數(shù)2R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(a199、b200)，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)分別得到賴氨酸、天冬氨酸的個(gè)數(shù)為()Aa199、(b200

3、)/2Ba200、b200Ca199、(b199)/2 Da200、(b200)/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種氨基酸中只有賴氨酸含有2個(gè)氨基，所以賴氨酸個(gè)數(shù)為a199。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酸為d個(gè)，反應(yīng)前199個(gè)氨基酸中氧原子共有4d(199d)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b4d(199d)21982d200，d(b200)

4、/2。答案A二、多肽種類的計(jì)算多肽的不同取決于氨基酸的數(shù)目、種類和排列順序。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，可形成肽類化合物的種類有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20202020204種)。(2)若每種氨基酸只有一個(gè)，可形成肽類化合物的種類有(20191817)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(201

5、91817)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以及包含3種氨基酸的三肽種類分別最多有()A9種，9種 B6種，3種C18種，6種 D27種，6種解析 由上述“規(guī)律(1)”很容易計(jì)算出足量的3種氨基酸構(gòu)成的三肽有3327種。對(duì)于包含3種氨基酸的三肽種類的理解，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3216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)

6、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 31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()A144,864B144,432C120,720 D120,360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

7、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)631，可知DNA分子中脫氧核苷酸數(shù)目6120720。答案C1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()A17個(gè) B16個(gè)C15個(gè) D14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某條多肽的相對(duì)分子質(zhì)量為2 778，若氨基酸

8、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()A75對(duì)堿基B78對(duì)堿基C90對(duì)堿基 D93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110m18(m1)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氨酸個(gè)數(shù)為()A2個(gè) B3個(gè)C5個(gè) D8個(gè)解析：選B假設(shè)甘氨酸、苯丙氨酸和賴氨酸的數(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

9、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abc8。根據(jù)該多肽含有的氮原子數(shù)分析，可得ab2c11，可求出c3。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()A101 B102C103 D104解析：選D這個(gè)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98132104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(SHSHSS2H)，其中含有一個(gè)二硫鍵(SS)。已知

10、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H原子數(shù)和O原子數(shù)分別是32和5C該多肽形成過(guò)程中至少需要4種tRNAD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NR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

11、元素之和為343616，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11713732230，O原子數(shù)為2222315。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183(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數(shù)是()A6 B2C4 D8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

12、是求兩種氨基酸在兩個(gè)位置上的排列方式的種類。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，所以種類數(shù)為224，即有aa、bb、ab、ba 4種，ab中a提供羧基，b提供氨基形成肽鍵，ba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)賴氨酸，z個(gè)天冬氨酸，依題意有：解方程組得x6，y4，z3。(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)643(2)H和O無(wú)