【名師導讀】蛋白質是生命活動的主要承擔者，對生物體的結構和功能具有十分重要的意義。蛋白質的形成過程是：由許多個氨基酸分子通過脫水縮合互相連接而成多肽，因多肽通常呈鏈狀結構，又稱肽鏈。一個蛋白質分子可以含有一條或幾條肽鏈，肽鏈通過一定的化學鍵連接在一起，形成具有一定空間結構的蛋白質。蛋白質中氨基酸數、氨基數、羧基數、肽鏈數、肽鍵數、脫水數、分子量等各因素之間的數量關系是高考的必考點，因此，對蛋白質中有關數量的計算題應重點關注。本文結合教學實踐,對有關蛋白質計算題的作歸類例析。
【歸類分析】
題型1 有關蛋白質中氨基酸分子式的計算
【典例1】（分子式C10H17O6N3S）是存在于動植物和微生物細胞中的一個重要三肽，它是由谷氨酸（C3H9O4N）、甘氨酸（C2H5O2N）和半胱氨酸縮合而成，則半胱氨酸可能的分子式為
A．C3H3NS B．C3H5ONS C．C3H7O2NS D．C3H3O2NS
【解析】 此題學生往往直接用三肽（谷胱甘肽 C10H17O6N3S)中各個原子的數量減去谷氨酸、甘氨酸中各個原子數，得到半胱氨酸的分子式C3H5ONS。其中，忽略了一關鍵環節，即這三個氨基酸形成三肽時脫去的兩個水的分子量。本題首先根據三個氨基酸形成三肽(C10H17O6N3S)時，脫去兩分子水(H2O)，推出三個氨基酸所含有的C、H、O、N、S原子總個數是C=10、H=17+4=21、O=6+2=8、N=3、S=1。因此，半胱氨酸中C、H、O、N、S原子個數就可以根據三個氨基酸中的原子總個數減去已知谷氨酸(C5H9O4N)、甘氨酸(C2H5O2N)的各原子個數而計算出來：C=10-5-2=3、H=21-9-5=7、O=8-4-2=2、N=3-1-1=1、S=1，故分子式為C3H7O2NS。
【答案】C
【點撥】掌握氨基酸分子的結構通式以及脫水縮合反應的過程是解決此類計算題的關鍵。
題型2 有關蛋白質中肽鍵數及脫下水分子數的計算
【典例2】某肽鏈由51個氨基酸組成，如果用肽酶把其分解成1個二肽、2個五肽、3個六肽、3個七肽，則這些短肽的氨基酸總數的最小值、肽鍵總數、分解成這些小分子肽所需水分子總數依次是
【解析】此題的關鍵是“分解成這些小分子肽所需的水分子總數”中的“分解成”，往往誤認為是“分解這些小分子肽所需的水分子數”從而導致出現問題的。雖然是一字之差，結果卻是大不相同。從題中已知，短肽（包括二肽和多肽）的數目是1+2+3+3=9條，故游離的氨基數量至少是9個，肽鍵總數是51-9=42個，51個氨基酸分解這些短肽所需要的水分子數量是51-9=42個。若分解成這9個短肽，則需要的水分子數量是9個。
【答案】C
【點撥】m個氨基酸分子脫水縮合成n條多肽鏈時,要脫下(m-n)個水分子,同時形成(m-n)個肽鍵,可用公式表示為:脫下的水分子數=肽鍵數目=氨基酸數-肽鏈數。
題型3 有關蛋白質中游離的氨基或羧基數目的計算
【典例3】一個蛋白質分子有三條肽鏈構成，共有366個氨基酸，則這個蛋白質分子至少含有的氨基和羧基數目分別是
A．366和366 B．365和363 C．363和363 D．3和3
【解析】D 對于一條肽鏈來說，“至少”應有的氨基和羧基數都是一個。若有n個氨基酸分子縮合成m條肽鏈，則可形成（n－m）個肽鍵，脫去（n－m）個水分子，至少有氨基和羧基分別為m個。
【答案】D
【點撥】蛋白質中含有的游離氨基或羧基數目=肽鏈條數+R基中含有的氨基或羧基數。蛋白質中至少有－NH2和－COOH各m個。
題型4 有關蛋白質種類的計算
【典例4】如果有足量的三種氨基酸，分別為A、B、C，則它們能形成的三肽種類以及包含三種氨基酸的三肽種類分別最多有（ ）
A．9種，9種 B．6種，3種 C．18種，6種 D．27種，6種
【解析】這道題屬于數學上排列組合的一類題。多肽的不同取決于構成多肽的氨基酸的種類、數量、排列次序。三肽由三個氨基酸形成，若此三肽只含有一種氨基酸，可構成三肽種類有AAA、BBB、CCC三種。若三肽均含有三種氨基酸，可構成三肽種類有ABC、ACB、BAC、BCA、CBA、CAB六種。若只含有兩種氨基酸，如A和B，可構成三肽種類有ABB、BAB、BBA、BAA、ABA、AAB六種；同理，B和C、A和C，分別構成三肽種類都有六種。因此，A、B、C，則它們能形成的三肽種類最多有3+6+6×3=27種，包含三種氨基酸的三肽種類最多有6種。
【答案】D
題型5 氨基酸中的各原子的數目計算
【典例4】谷氨酸的R基為—C3H5O2，一分子谷氨酸含有的C、H、O、N原子數依次是（ ?。?/span>
A．5、9、4、1 B．4、8、5、1 C．5、8、4、1 D．4、9、4、1
【答案】A
【點撥】氨基酸中C原子數＝R基團中的C原子數＋2，H原子數＝R基團中的H原子數＋4，O原子數＝R基團中的O原子數＋2，N原子數＝R基團中的N原子數＋1。
題型5 利用化學平衡計算氨基酸數目
【典例5】稱取某多肽415g，在小腸液的作用下完全水解得到氨基酸505g。經分析知道組成此多肽的氨基酸平均相對分子質量為100，此多肽由甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸3種氨基酸組成，每摩爾此多肽含有S元素51mol。3種氨基酸的分子結構式如下：
組成一分子的此多肽需氨基酸個數是多少？
【解析】由題意可知，415g此多肽完全水解需要水505g-415g=90g，即形成415g此種多肽需要脫去90g水。415g此多肽形成時，需要氨基酸505／100＝5．05（mol），脫水90／18＝5(mol)，所以在形成此多肽時需要的氨基酸摩爾數與合成時脫去的水分子摩爾數之比為：5．05／5=1．01。設該肽鏈上的氨基酸殘基數目為n，則該肽鏈上的氨基酸殘基數目與在形成該肽鏈時脫去的水分子數之比：n／（n-1）。得n／（n-1）=1．01，解此方程得n=101。所以此多肽為101肽。
【答案】101個
【點撥】在求解氨基酸數目時，理解化學平衡在蛋白質中的氨基酸數目計算中的應用是關鍵。
題型6 水解產物中個別氨基酸的個數
【典例6】有一條多肽鏈由12個氨基酸組成，分子式為CxHyNzOwS(z>12，w>13)，這條多肽鏈經過水解后的產物中有5種氨基酸：半胱氨酸(C3H7NO2S)、丙氨酸(C3H6NO2)、天門冬氨酸(C4H7N04)、賴氨酸(C6H14N202)、苯丙氨酸(C9H11NO2)。問：水解產物中天門冬氨酸的數目是
A．y+12個 B．z+12個 C．w+13個 D．(w-13)/2個
【解析】由于在半胱氨酸、丙氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸中都只含有1個O原子，分子“—COOH”，而天門冬氨酸中含有2個O原子。設天門冬氨酸的個數為x個，則該十二肽由12個氨基酸脫水縮合形成過程中，利用O原子平衡建立關系式：（12-x）×2+4 x-11=w，因此x=(w-13)/2個。該“十二肽”分子徹底水解后有 (w-13)/2個天門冬氨酸。
【答案】D
【點撥】利用氨基酸脫水縮合前后某些特定原子數目的守恒，這是解決此類計算題的突破口。
