有关蛋白质的计算

一、有关蛋白质相对分子质量的计算

例1组成生物体某蛋白质的20种氨基酸的平均相对分子质量为128，一条含有100个肽键的多肽链的分子量为多少？

解析：本题中含有100个肽键的多肽链中氨基酸数为：100＋1＝101，肽键数为100，脱水数也为100，则依上述关系式，蛋白质分子量＝101×128−100×18＝11128。

• 在解答这类问题时，必须明确的基本关系式是：

• 蛋白质的相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量−脱水数×18（水的分子质量） 变式1：组成生物体某蛋白质的20种氨基酸的平均相对分子质量为128，则由100个氨基酸构成的含2条多肽链的蛋白质，其分子量为 （ ）

A. 12800 B. 11018 C. 11036 D. 8800

解析：对照关系式，要求蛋白质分子量，还应知道脱水数。由于题中蛋白质包含2条多肽链，所以，脱水数＝100−2＝98，所以，蛋白质的分子量＝128×100−18×98＝11036，答案为C。

变式2：全世界每年有成千上万人由于吃毒蘑菇而身亡，其中鹅膏草碱就是一种毒菇的毒素，它是一种环状八肽。若20种氨基酸的平均分子量为128，则鹅膏草碱的分子量约为( )

A． 1024 B. 8 C． 880 D. 862

解析：所谓环肽即指由首尾相接的氨基酸组成的环状的多肽，其特点是肽键数与氨基酸数相同。所以，鹅膏草碱的分子量=8 ×128−8 ×18=880，答案为C。

二、有关蛋白质中氨基酸数、肽链数、肽键数、脱水数的计算

例2氨基酸分子缩合形成含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

解析：氨基酸分子形成蛋白质时相对分子质量减少的原因是在此过程中脱去了水，据此可知，肽键数＝脱水数＝900÷18＝50，依上述关系式，氨基酸数＝肽键数＋肽链数＝50＋2＝52，答案为C。

• 在解答这类问题时，必须明确的基本知识是蛋白质中氨基酸数、肽链数、肽键数、脱水数的数量

关系。基本关系式有：

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

• 无论蛋白质中有多少条肽链，始终有：脱水数＝肽键数＝氨基酸数−肽链数

变式1： 若某蛋白质的分子量为11935，在合成这个蛋白质分子的过程中脱水量为1908，假设氨基酸的平均分子量为127，则组成该蛋白质分子的肽链有（ ）

A. 1条 B. 2条 C. 3条 D. 4条

解析：据脱水量，可求出脱水数＝1908÷18＝106，形成某蛋白质的氨基酸的分子质量之和＝11935＋1908＝13843，则氨基酸总数＝13843÷127＝109，所以肽链数＝氨基酸数−脱水数=109−106＝3，答案为C。 变式2：现有一分子式为C63H103O45N17S2的多肽化合物，已知形成该化合物的氨基酸中有一个含2个氨基，另一个含3个氨基，则该多肽化合物水解时最多消耗多少个水分子？

解析：本题首先要搞清楚，多肽水解消耗水分子数=多肽形成时生成水分子数；其次，要知道，要使形成多肽时生成的水分子数最多，只有当氨基酸数最多和肽链数最少两个条件同时满足时才会发生。已知的2个氨基酸共有5个N原子，所以剩余的12个N原子最多可组成12个氨基酸（由于每个氨基酸分子至少含有一个－NH2），即该多肽化合物最多可由14个氨基酸形成；肽链数最少即为1条，所以该化合物水解时最多消耗水分子数＝14−1＝13。

变式3：已知氨基酸的平均分子量为128，测得某蛋白质的分子量为56，试判断该蛋白质的氨基酸数和肽链数依次是 ( )

A. 51和1 B. 51和2 C. 44和1 D. 44和2

解析：蛋白质的分子量确定后，氨基酸的数量与肽链的数量存在着必然的函数关系，如设氨基酸的数量与肽链的条数分别为ｘ和ｙ，则有128ｘ−18（ｘ−ｙ）＝56 尽管1个方程包含2个未知数，但ｘ和ｙ必须都为符合题意的整数解，这样可解得：x=51，y=2，答案为B。

三、有关蛋白质中至少含有氨基数和羧基数的计算

例3某蛋白质分子含有4条肽链，共有96个肽键，则此蛋白质分子中至少含有－COOH和－NH2的数目分别为 ( )

A. 4、 100 B. 4、 4 C. 100、100 D. 96、96

解析：以一条由n个氨基酸组成的肽链为例：在未反应前，n个氨基酸至少含有的－COOH和－NH2的数目都为n(因每个氨基酸至少含有1个－COOH和 1个－NH2)，由于肽链中包括(n−1)个肽键，而形成1个肽键分别消耗1个－COOH和 1个－NH2，所以共需消耗(n−1) 个－COOH和 (n−1)个－NH2 ，所以至少含有的－COOH和－NH2的数目都为1，与氨基酸R基团中－COOH和－NH2的数目无关。本题中蛋白质包含4条肽链，所以至少含有－COOH和－NH2的数目都为4，答案为B。

变式： 一个蛋白质分子由四条肽链组成，3个氨基酸形成，则这个蛋白质分子含有的－COOH和－NH2数目分别为 ( )

A . 366、366 B. 362、362 C . 4、 4 D. 无法判断

解析：本题与上题的不同之外在于要求出－COOH和－NH2的确切数目，所以必须知道氨基酸R基团中－COOH和－NH2的具体数目，本题无从知晓，所以无法判断，答案为D。 四、有关蛋白质中氨基酸的种类和数量的计算

例4今有一化合物，其分子式为C55H70O19N10，已知将它完全水解后只得到下列四种氨基酸：

⑴该多肽是多少肽？

⑵该多肽进行水解后，需 个水分子，得到 个甘氨酸分子， 个丙氨酸分子。 解析：⑴ 从该多肽水解后得到的4种氨基酸的结构式可以看出，每种氨基酸都仅含有一个N原子，而此多肽含有10个N原子，所以该多肽是由10个氨基酸缩合形成的，因而为10肽。

⑵ 10肽水解显然需要9个水分子。根据4种氨基酸的分子结构，可分别写出它们的分子式：甘氨酸为C2H5O2N，丙氨酸为C3H7O2N，苯丙氨酸为C9H11O2N，谷氨酸为C5H9O4N，由于该多肽形成时失去9个水分子，所以10个氨基酸有：C原子55个，H原子88个(70+2× 9)，O原子28个(19+19 ×1)，N原子10个。设此多肽中这四种氨基酸的数目分别为a、b、c、d个，则有2a+3b+9c+5d=55，5a+7b+11C+9d=88，2a+2b+2c+4d=28，a+b+c+d=10。解得，a=1，b=2，即该多肽水解后得到1个甘氨酸分子，2个丙氨酸分子。

练习：

1、 根据下面图解，回答问题：

（1）该图示_____肽化合物；含_____个肽键。

（2）填写虚线框内结构的名称：A．_____ B．_____ C．_____ （3）生成此化合物的反应叫________。

2、血红蛋白是由574个氨基酸构成的蛋白质，含四条多肽链，那么在形成肽链过程中，其肽键的数目和脱下的水分子数分别是

A、573和573 B、570和570 C、572和572 D、571和571

3、若组成蛋白质的氨基酸的平均分子量是130，那么，由4条肽链280个氨基酸组成的蛋白质的相对分子质量是多少？

4、20种氨基酸的平均相对分子质量为128，假若有一个多肽化合物，由10个氨基酸构成一条肽链，那么该多肽化合物的相对分子质量约是多少？