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微专题一
与蛋白质的合成和水解过程相关的计算
第一章 第三节 第1课时 细胞的功能主要由蛋白质完成
一、蛋白质的相对分子质量、氨基(羧基)数、肽键数和脱水数的计算
链状肽可以用如下的模式图表示：
1.肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数。
2.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－脱去水分子数×18(若有p个二硫键生成，则还应减去2p)。
3.肽链中游离的氨基或羧基的计算
(1)至少含有的游离的氨基数或羧基数＝肽链数。
(2)游离的氨基数或羧基数＝肽链数＋R中含有的氨基数或羧基数。
4.设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条链状多肽或m条链状多肽或环状多肽时，项目中的数目变化。
项目 氨基酸平均相对分子质量 氨基酸数目 肽键数目 脱去水分子数目 多肽或蛋白质相对分子质量 氨基数目 羧基数目
一条肽链 a n n－1 n－1 na－18×(n－1) 至少 1个 至少
1个
m条肽链 a n n－m n－m na－18×(n－m) 至少m个 至少m个
环状多肽 a n n n na－18n 最少为0 最少为0
特别提醒
蛋白质的水解可看作蛋白质合成的逆过程，即合成过程脱去水分子的数目，就是水解过程中需加入水分子的数目。
例1 某蛋白质分子由四条肽链组成，共含氨基酸分子600个，在脱水缩合形成该蛋白质分子过程中，形成的肽键和水分子数分别是
A.604个和598个 B.596个和599个
C.599个和599个 D.596个和596个
√
由题干可知，该蛋白质分子由600个氨基酸分子脱水缩合而成，含有四条肽链，则由氨基酸经脱水缩合形成该蛋白质分子的过程中：形成的肽键数＝氨基酸数目－肽链数＝600－4＝596(个)，脱去的水分子数＝形成的肽键数＝596个，D正确。
例2 如图为某蛋白质的相关数据，下列说法正确的是
A.该蛋白质含有两条肽链
B.形成该蛋白质时，相对
分子质量减少了2 268
C.该蛋白质的R上共有16个氨基
D.构成该蛋白质的氨基酸共有142个羧基
√
由题图可知，羧基总数为15个，R上
的羧基数目也为15个，而蛋白质分子
中的羧基总数＝肽链数＋R上的羧基
数目，所以该蛋白质含有15－15＝
0(条)肽链，进而推知该蛋白质由环状多肽构成，A错误；
形成该蛋白质时，脱去的水分子数＝氨基酸数＝126，减少的相对分子质量等于脱去的水分子的相对分子质量的总和，即等于18×126＝2 268，B正确；
在环状多肽中，氨基总数＝R上的氨
基数＝17，C错误；
综上分析，该蛋白质由126个氨基酸
脱水缩合而成，其中有15个氨基酸的
R含有羧基，因此构成该蛋白质的氨基酸共有141个羧基，D错误。
二、蛋白质中各原子数的计算
观察如图所示的三肽化合物
1.氧原子数＝肽键数＋肽链数×2＋R上的氧原子数＝各氨基酸中氧原子总数－脱去水分子数。
2.氮原子数＝肽键数＋肽链数＋R上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数。
例3 某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成。该蛋白质至少有氧原子的个数是
A.n－m B.n－2m
C.n＋m D.n＋2m
√
由氨基酸的结构通式可知，一个氨基酸分子至少有两个氧原子，形成蛋白质过程中要脱掉水，所以该蛋白质至少含有氧原子数为2n－(n－m)＝n＋m，C正确。
例4 (2022·南通高一月考)某肽链是由50个氨基酸分子脱水缩合而成的，其中含有2个丙氨酸(C3H7O2N)，现脱掉丙氨酸(相应位置如图所示)得到几种不同的有机物，其中脱下的氨基酸均以游离态正常存在。下列有关该过程产生的全部有机物的叙述，错误的是
A.氨基和羧基均增加4个
B.肽键减少4个
C.氢原子增加8个
D.氧原子增加2个
√
根据题图可知，每脱掉一个丙氨酸需断
裂2个肽键、消耗2分子水，氨基和羧基
分别增加2个。题述过程脱掉2个丙氨酸，
氨基和羧基分别增加2×2＝4(个)，共需断裂2×2＝4(个)肽键，即肽键减少4个，增加了4个水分子，即氢原子增加8个，氧原子增加4个，综上所述，D错误。
1.若组成蛋白质的氨基酸的平均相对分子质量是130，那么由1条肽链共280个氨基酸所组成的蛋白质在形成过程中共产生的水分子数是
A.279 B.280
C.5 022 D.36 270
1
2
3
4
5
6
跟踪训练
√
2.(2022·淮安高一期末)如图是三个氨基酸的结构式，由这三个氨基酸按顺序脱水缩合所形成的三肽化合物中，含有的肽键、氨基和羧基的数目依次是
1
2
3
4
5
6
跟踪训练
A.1、1、2 B.1、2、2
C.2、1、2 D.2、1、3
√
分析题图可知，肽键个数＝
氨基酸个数－肽链条数＝3－
1＝2(个)，这3个氨基酸分子
的R中都不含氨基，因此，由
这三个氨基酸脱水缩合所形成
的化合物中只含有1个氨基；第三个氨基酸的R中含有1个羧基，因此，由这三个氨基酸脱水缩合所形成的化合物中含有的羧基数为1＋1＝2(个)。故选C。
1
2
3
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5
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跟踪训练
3.(多选)如图表示一个由 200 个氨基酸构成的蛋白质分子。下列叙述正确的是
A.该分子中含有198个肽键
B.这200个氨基酸中至少有200个氨基
C.合成该蛋白质时相对分子质量减少了3 582
D.该蛋白质中至少含有2个游离的氨基
1
2
3
4
5
6
跟踪训练
√
√
1
2
3
4
5
6
根据题意和分析图示可知，该蛋白质分子含有两条
肽链并且两条肽链间由一个肽键连接，所以链内肽
键数＝氨基酸数－肽链数＝200－2＝198(个)，链间
肽键1个，该蛋白质分子共有的肽键数＝198＋1＝199(个)，A错误；
每个氨基酸分子至少含有1个氨基，由于该蛋白质分子的两条肽链间的肽键(1个)是由第70位氨基酸R上的氨基和第165位氨基酸R上的羧基形成的，所以构成该蛋白质分子的200个氨基酸中至少具有的氨基数为200＋1＝201(个)，B错误；
跟踪训练
1
2
3
4
5
6
由以上A项的分析可知，该蛋白质分子共有199个肽
键，所以由200个氨基酸经脱水缩合形成该蛋白质时
脱去的水分子数为199个，合成该蛋白质时相对分子
质量减少199×18＝3 582，C正确；
由于一条肽链中至少有1个游离的氨基和1个游离的羧基，而该蛋白质具有两条肽链，所以该蛋白质至少含有的游离氨基数＝肽链数＝2(个)，D正确。
跟踪训练
4.某蛋白质由120个氨基酸组成，其中有8个—SH，在肽链形成空间结构(如图所示)时，生成4个二硫键(—S—S—)，若氨基酸平均相对分子质量为110，则该蛋白质的相对分子质量约为
A.11 050 B.11 250
C.11 005 D.11 500
1
2
3
4
5
6
跟踪训练
√
由题干分析可知，该蛋白质由120个氨基酸构成，
含有1条肽链和4个—S—S—，若氨基酸的平均相
对分子质量为110，则该蛋白质的相对分子质量＝
氨基酸数目×氨基酸的平均相对分子质量－脱去
水分子数×18－形成4个二硫键脱去的氢的相对分子质量＝120×110－(120－1)×18－4×2＝11 050。
1
2
3
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跟踪训练
5.有一条多肽链，分子式为CxHyOpNqS，将它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸。分析推算可知，水解得到的赖氨酸个数为
A.q－p
B.q－p－1
C.q－p－2
D.q－p＋1
1
2
3
4
5
6
跟踪训练
√
由题意可知，该多肽链中的
O原子是p个，组成该多肽链
的氨基酸中都含有一个羧基，
即2个O原子，设该多肽链含
有X个氨基酸，则有2X－(X－1)＝p，解得X＝p－1；该多肽链中的N原子是q个，只有赖氨酸含有2个N原子，设赖氨酸的数目是Y，则有2Y＋(p－1－Y)＝q，解得Y＝q－p＋1，D正确。
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跟踪训练
6.(2023·泰州高一期末)假如蛋白酶1作用于苯丙氨酸(C9H11NO2)羧基端的肽键，蛋白酶2作用于赖氨酸(C6H14N2O2)两侧的肽键，某四十九肽经酶1和酶2作用后的情况如图所示。下列叙述正确的是
A.此多肽中含1个赖氨酸
B.苯丙氨酸位于四十九肽
的第17、31、49位
C.短肽D、E与四十九肽的O原子数相同，N原子数减少4个
D.适宜条件下酶1和酶2同时作用于此多肽，可形成五条短肽
1
2
3
4
5
6
跟踪训练
√
蛋白酶2作用于赖氨酸(C6H14N2O2)两侧的肽键，由图中酶2作用后的肽链情况可知，此多肽中含有1个赖氨酸，且位于第23位，A正确；
蛋白酶1作用于苯丙氨酸(C9H11NO2)羧基端的肽键，由图中酶1作用后的肽链情况可知，苯丙氨酸位于第16、30、48位，B错误；
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6
跟踪训练
短肽D、E与四十九肽相比减少2个肽键和1个赖氨酸，O原子数是相同的，N原子数减少2个，C错误；
适宜条件下酶1和酶2同时
作用于此多肽，可得到1～16、17～22、24～30、31～48四条短肽和第23位、第49位两个氨基酸，D错误。
1
2
3
4
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6
跟踪训练 与蛋白质的合成和水解过程相关的计算
一、蛋白质的相对分子质量、氨基(羧基)数、肽键数和脱水数的计算
链状肽可以用如下的模式图表示：
1．肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数。
2．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－脱去水分子数×18(若有p个二硫键生成，则还应减去2p)。
3．肽链中游离的氨基或羧基的计算
(1)至少含有的游离的氨基数或羧基数＝肽链数。
(2)游离的氨基数或羧基数＝肽链数＋R中含有的氨基数或羧基数。
4．设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条链状多肽或m条链状多肽或环状多肽时，项目中的数目变化。
项目 氨基酸平均相对分子质量 氨基酸数目 肽键数目 脱去水分子数目 多肽或蛋白质相对分子质量 氨基数目 羧基数目
一条肽链 a n n－1 n－1 na－18×(n－1) 至少1个 至少1个
m条肽链 a n n－m n－m na－18×(n－m) 至少m个 至少m个
环状多肽 a n n n na－18n 最少为0 最少为0
特别提醒 蛋白质的水解可看作蛋白质合成的逆过程，即合成过程脱去水分子的数目，就是水解过程中需加入水分子的数目。
例1 某蛋白质分子由四条肽链组成，共含氨基酸分子600个，在脱水缩合形成该蛋白质分子过程中，形成的肽键和水分子数分别是( )
A．604个和598个 B．596个和599个
C．599个和599个 D．596个和596个
答案 D
解析 由题干可知，该蛋白质分子由600个氨基酸分子脱水缩合而成，含有四条肽链，则由氨基酸经脱水缩合形成该蛋白质分子的过程中：形成的肽键数＝氨基酸数目－肽链数＝600－4＝596(个)，脱去的水分子数＝形成的肽键数＝596个，D正确。
例2 如图为某蛋白质的相关数据，下列说法正确的是( )
A．该蛋白质含有两条肽链
B．形成该蛋白质时，相对分子质量减少了2 268
C．该蛋白质的R上共有16个氨基
D．构成该蛋白质的氨基酸共有142个羧基
答案 B
解析 由题图可知，羧基总数为15个，R上的羧基数目也为15个，而蛋白质分子中的羧基总数＝肽链数＋R上的羧基数目，所以该蛋白质含有15－15＝0(条)肽链，进而推知该蛋白质由环状多肽构成，A错误；形成该蛋白质时，脱去的水分子数＝氨基酸数＝126，减少的相对分子质量等于脱去的水分子的相对分子质量的总和，即等于18×126＝2 268，B正确；在环状多肽中，氨基总数＝R上的氨基数＝17，C错误；综上分析，该蛋白质由126个氨基酸脱水缩合而成，其中有15个氨基酸的R含有羧基，因此构成该蛋白质的氨基酸共有141个羧基，D错误。
二、蛋白质中各原子数的计算
观察如图所示的三肽化合物
1．氧原子数＝肽键数＋肽链数×2＋R上的氧原子数＝各氨基酸中氧原子总数－脱去水分子数。
2．氮原子数＝肽键数＋肽链数＋R上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数。
例3 某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成。该蛋白质至少有氧原子的个数是( )
A．n－m B．n－2m
C．n＋m D．n＋2m
答案 C
解析 由氨基酸的结构通式可知，一个氨基酸分子至少有两个氧原子，形成蛋白质过程中要脱掉水，所以该蛋白质至少含有氧原子数为2n－(n－m)＝n＋m，C正确。
例4 (2022·南通高一月考)某肽链是由50个氨基酸分子脱水缩合而成的，其中含有2个丙氨酸(C3H7O2N)，现脱掉丙氨酸(相应位置如图所示)得到几种不同的有机物，其中脱下的氨基酸均以游离态正常存在。下列有关该过程产生的全部有机物的叙述，错误的是( )
A．氨基和羧基均增加4个
B．肽键减少4个
C．氢原子增加8个
D．氧原子增加2个
答案 D
解析 根据题图可知，每脱掉一个丙氨酸需断裂2个肽键、消耗2分子水，氨基和羧基分别增加2个。题述过程脱掉2个丙氨酸，氨基和羧基分别增加2×2＝4(个)，共需断裂2×2＝4(个)肽键，即肽键减少4个，增加了4个水分子，即氢原子增加8个，氧原子增加4个，综上所述，D错误。
1．若组成蛋白质的氨基酸的平均相对分子质量是130，那么由1条肽链共280个氨基酸所组成的蛋白质在形成过程中共产生的水分子数是( )
A．279 B．280
C．5 022 D．36 270
答案 A
2．(2022·淮安高一期末)如图是三个氨基酸的结构式，由这三个氨基酸按顺序脱水缩合所形成的三肽化合物中，含有的肽键、氨基和羧基的数目依次是( )
A．1、1、2 B．1、2、2
C．2、1、2 D．2、1、3
答案 C
解析 分析题图可知，肽键个数＝氨基酸个数－肽链条数＝3－1＝2(个)，这3个氨基酸分子的R中都不含氨基，因此，由这三个氨基酸脱水缩合所形成的化合物中只含有1个氨基；第三个氨基酸的R中含有1个羧基，因此，由这三个氨基酸脱水缩合所形成的化合物中含有的羧基数为1＋1＝2(个)。故选C。
3．(多选)如图表示一个由 200 个氨基酸构成的蛋白质分子。下列叙述正确的是( )
A．该分子中含有198个肽键
B．这200个氨基酸中至少有200个氨基
C．合成该蛋白质时相对分子质量减少了3 582
D．该蛋白质中至少含有2个游离的氨基
答案 CD
解析 根据题意和分析图示可知，该蛋白质分子含有两条肽链并且两条肽链间由一个肽键连接，所以链内肽键数＝氨基酸数－肽链数＝200－2＝198(个)，链间肽键1个，该蛋白质分子共有的肽键数＝198＋1＝199(个)，A错误；每个氨基酸分子至少含有1个氨基，由于该蛋白质分子的两条肽链间的肽键(1个)是由第70位氨基酸R上的氨基和第165位氨基酸R上的羧基形成的，所以构成该蛋白质分子的200个氨基酸中至少具有的氨基数为200＋1＝201(个)，B错误；由以上A项的分析可知，该蛋白质分子共有199个肽键，所以由200个氨基酸经脱水缩合形成该蛋白质时脱去的水分子数为199个，合成该蛋白质时相对分子质量减少199×18＝3 582，C正确；由于一条肽链中至少有1个游离的氨基和1个游离的羧基，而该蛋白质具有两条肽链，所以该蛋白质至少含有的游离氨基数＝肽链数＝2(个)，D正确。
4．某蛋白质由120个氨基酸组成，其中有8个—SH，在肽链形成空间结构(如图所示)时，生成4个二硫键(—S—S—)，若氨基酸平均相对分子质量为110，则该蛋白质的相对分子质量约为( )
A．11 050 B．11 250
C．11 005 D．11 500
答案 A
解析 由题干分析可知，该蛋白质由120个氨基酸构成，含有1条肽链和4个—S—S—，若氨基酸的平均相对分子质量为110，则该蛋白质的相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸的平均相对分子质量－脱去水分子数×18－形成4个二硫键脱去的氢的相对分子质量＝120×110－(120－1)×18－4×2＝11 050。
5．有一条多肽链，分子式为CxHyOpNqS，将它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸。分析推算可知，水解得到的赖氨酸个数为( )
A．q－p B．q－p－1
C．q－p－2 D．q－p＋1
答案 D
解析 由题意可知，该多肽链中的O原子是p个，组成该多肽链的氨基酸中都含有一个羧基，即2个O原子，设该多肽链含有X个氨基酸，则有2X－(X－1)＝p，解得X＝p－1；该多肽链中的N原子是q个，只有赖氨酸含有2个N原子，设赖氨酸的数目是Y，则有2Y＋(p－1－Y)＝q，解得Y＝q－p＋1，D正确。
6．(2023·泰州高一期末)假如蛋白酶1作用于苯丙氨酸(C9H11NO2)羧基端的肽键，蛋白酶2作用于赖氨酸(C6H14N2O2)两侧的肽键，某四十九肽经酶1和酶2作用后的情况如图所示。下列叙述正确的是( )
A．此多肽中含1个赖氨酸
B．苯丙氨酸位于四十九肽的第17、31、49位
C．短肽D、E与四十九肽的O原子数相同，N原子数减少4个
D．适宜条件下酶1和酶2同时作用于此多肽，可形成五条短肽
答案 A
解析 蛋白酶2作用于赖氨酸(C6H14N2O2)两侧的肽键，由图中酶2作用后的肽链情况可知，此多肽中含有1个赖氨酸，且位于第23位，A正确；蛋白酶1作用于苯丙氨酸(C9H11NO2)羧基端的肽键，由图中酶1作用后的肽链情况可知，苯丙氨酸位于第16、30、48位，B错误；短肽D、E与四十九肽相比减少2个肽键和1个赖氨酸，O原子数是相同的，N原子数减少2个，C错误；适宜条件下酶1和酶2同时作用于此多肽，可得到1～16、17～22、24～30、31～48四条短肽和第23位、第49位两个氨基酸，D错误。
