拉分题2 蛋白质有关的计算 学案(含答案)高中生物学 必修1(苏教版2019)

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名称 拉分题2 蛋白质有关的计算 学案(含答案)高中生物学 必修1(苏教版2019)
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文件大小 1.1MB
资源类型 教案
版本资源 苏教版(2019)
科目 生物学
更新时间 2025-08-25 16:35:02

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文档简介

得分策略
与蛋白质有关的计算题有多种类型,但都遵循一定的逻辑,对不同类型题目采用不同的策略即可精准破题。
1. 蛋白质形成过程的计算——公式记忆法
(1) 若氨基酸的平均相对分子质量为a,则由n个氨基酸形成的含m条肽链的蛋白质中有如下数量关系:
形成肽链数 形成肽键数 脱去水分子数 蛋白质相对分子质量
m n-m n-m na-18(n-m)
说明:蛋白质相对分子质量=氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量-脱去水分子数×18。
如果出现二硫键,则需要再减去二硫键数×2(形成一个二硫键脱去2个H)。
(2) 肽键数=脱去水分子数=氨基酸数-肽链数,如果是环状肽,即肽链数为0,其肽键数=脱去水分子数=氨基酸数。
(3) 氨基数、羧基数的计算
①蛋白质中氨(羧)基数=肽链数+R基中的氨(羧)基数=各氨基酸中的氨(羧)基总数-肽键数。
②蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算
至少含有的游离氨基或羧基数=肽链数。游离氨基或羧基数目=肽链数+R基中含有的氨基或羧基数。
2. 氨基酸形成多肽的过程各原子数的计算——原子守恒法
核心思路:反应前后各原子数目平衡
氨基酸的分子式为“C2H4O2N—R”,在氨基酸形成多肽的过程中要脱去水分子,因此只有氧原子和氢原子的数目会减少,碳原子和氮原子的数目不会减少,据此原则,氨基酸形成多肽的过程中各原子数目的计算公式如下:
原子数目 一个氨基酸中各原子数 蛋白质中各原子数
碳原子数 R基上的碳原子数+2 氨基酸的分子数×2+R基上的碳原子数
氮原子数 R基上的氮原子数+1 肽链数+肽键数+R基上的氮原子数
氢原子数 R基上的氢原子数+4 各氨基酸中氢原子的总数-脱去的水分子数×2
氧原子数 R基上的氧原子数+2 各氨基酸中氧原子的总数-脱去的水分子数
3. 蛋白质分子水解中各原子数的计算——口诀法
【口诀】C、N直接算,不要想太多;中间水解H、O不变,末端水解H减2、O减1。
4. 肽类化合物种类的计算——排列组合法
假设有n种、m个氨基酸(m≤n),任意排列构成多肽:
(1) 若每种氨基酸数目无限(允许重复使用),可形成肽类化合物的种类有nm种。
(2) 若每种氨基酸只有一个(不允许重复使用),可形成肽类化合物的种类有n×(n-1)×(n-2)……×(n-m+2)×(n-m+1)(种)。
1 (2024扬州期中)二硫键“—S—S—”是蛋白质中连接两条肽链之间的一种化学键。如图是由280个氨基酸组成的某蛋白质的结构图。下列相关叙述不正确的是(  )
A. 该蛋白质至少有280个氨基
B. 形成该蛋白质的过程中脱去了278个水分子
C. 该蛋白质至少有2个游离的羧基
D. 该蛋白质相较于合成之前,相对分子质量减少了5 008
2 (2024南通海安期中)下列关于蛋白质计算的叙述,不正确的是(  )
A. 由甘氨酸、缬氨酸、丙氨酸和亮氨酸4种氨基酸(每种数量不限)构成的一条四肽,该四肽的氨基酸排列顺序最多可达44种
B. 氨基酸形成一个环状多肽比形成一条链状多肽要多脱去一个水分子
C. 在链状肽中一个十肽分子比一个八肽分子多一个肽键
D. 某蛋白质由m个氨基酸、n条肽链组成,该蛋白质至少有m-n个肽键
3 (2024天津期中)如图为牛胰岛素结构示意图,由A链(21个氨基酸)和B链(30个氨基酸)组成,二硫键由两个“—SH”脱氢后形成。下列有关说法错误的是(  )
A. 图示牛胰岛素为五十一肽,其中游离的羧基数一定等于游离的氨基数
B. 将图示牛胰岛素彻底分解为氨基酸后,相对分子质量增加888
C. 高温处理牛胰岛素后,和双缩脲试剂依然可以发生紫色反应
D. 组成牛胰岛素的元素除了S元素外,还有C、H、O、N
4 (2024泰州期末)如图是由81个氨基酸构成的胰岛素原示意图,切除C片段(31~60)后成为能降低血糖的胰岛素。下列相关叙述错误的是(  )
A. 胰岛素原合成过程中产生80个肽键,脱去的H来自氨基酸的氨基
B. C片段的切除需要消耗2分子水
C. 加工后的胰岛素中含2条肽链和49个肽键
D. 加工后的胰岛素中至少含有2个游离的氨基和2个游离的羧基
5 (2024南通海安实验中学期中)下图表示某蛋白质中氨基酸和相关基团的数目。下列有关叙述正确的是(  )
A. 共有3条肽链
B. 共有95个肽键
C. R基中共含有25个氨基
D. 形成此蛋白质时,相对分子质量减少1 764
6 (2024盐城新丰中学期中)某多肽有20个氨基酸,其中含天门冬氨酸4个,分别位于第5、6、15、20位(如图所示);肽酶X专门作用于天门冬氨酸羧基端的肽键,肽酶Y专门作用于天门冬氨酸氨基端的肽键。下列相关叙述正确的是(  )
      二十肽    天门冬氨酸
A. 该二十肽含有肽键数为21个
B. 该二十肽游离的氨基和羧基各为1个和5个
C. 肽酶Y完全作用后产生的多肽中氧原子数目比二十肽多4个
D. 肽酶X完全作用后产生的多肽共含有氨基酸19个
7 (2024盐城中学期中)假如蛋白酶1作用于赖氨酸(C6H14N2O2)羧基端肽键,蛋白酶2作用于天冬氨酸(C4H7NO4)两侧的肽键,某四十九肽分别经酶1和酶2作用后情况如下图所示。下列叙述错误的是(  )
A. 适宜条件下蛋白酶1和蛋白酶2同时作用于此多肽,可形成4条短肽和2个氨基酸
B. 有些结构不同的蛋白质具有相似的功能
C. 短肽D、E与四十九肽相比O原子数减少2个,N原子数减少1个
D. 该四十九肽只含有3个赖氨酸和1个天冬氨酸
8 (2024连云港高级中学学情检测)血红蛋白是红细胞的重要组成成分,能与氧结合并运输氧。每个血红蛋白分子由一个珠蛋白和4个血红素构成(每个血红素中心含一个Fe原子);每个珠蛋白由2条α链,2条β链构成,每条α链由141个氨基酸构成,每条β链由146个氨基酸构成。请回答下列问题。
(1) 形成1个珠蛋白分子需要形成________个肽键,这个过程称为________,初合成的珠蛋白中________(填“含”或“不含”)铁元素。
(2) 另有1条多肽链,分子式为CpHqOmNnS,将它彻底水解为氨基酸之后,只得到下列4种氨基酸,推算可知,水解产物中赖氨酸的个数为________(用m、n表示)。
(3) 若每条α链含有丙氨酸5个,分别位于第26、71、72、105和141位,肽酶E 专门水解丙氨酸氨基端的肽键,则肽酶E完全作用于1条α链,得到的产物有________种。得到的产物和α链相比,相对分子量增加了________,肽键减少了________个。
【巩固强化】
1 A 该蛋白质由3条肽链组成,其中有2条是链状肽链和一个环状多肽,而每条链状肽链至少含有一个游离的氨基/羧基,因此该蛋白质分子至少含有2个游离的氨基/羧基,A错误,C正确;该蛋白质合成时脱去水分子数目=280-2=278,因此其完全水解时也需要278个水分子,B正确;该蛋白质合成时脱去水分子数目=氨基酸数-(链状)肽链数=280-2=278个,形成二硫键脱去的氢原子数=二硫键数=2个,所以生成一个该蛋白质分子时减少的相对分子质量=278×18+2×2=5 008,D正确。
2 C 多肽的种类与多肽含有的氨基酸的种类、数目和排列顺序有关,由甘氨酸、缬氨酸、丙氨酸和亮氨酸4种氨基酸(每种数量不限)构成的一条四肽,该四肽的氨基酸排列顺序最多可达44种,A正确;氨基酸脱水缩合形成一条肽链脱去的水分子数=氨基酸分子个数-肽链数,形成一个环状多肽脱去的水分子数=氨基酸分子个数,B正确;在链状肽中一个十肽分子形成九个肽键,一个八肽分子形成七个肽键,多两个肽键,C错误;某蛋白质由m个氨基酸、n条肽链组成,由于蛋白质中的肽键数=氨基酸分子-肽链数,则该蛋白质至少含有肽键的个数是m-n,D正确。
3 A 脱水缩合过程中,R基的氨基和羧基不发生反应,游离的氨基或羧基数=肽链数+R基的氨基或羧基数,氨基酸R基的氨基或羧基数量不一定相同,所以牛胰岛素中游离的羧基数不一定等于游离的氨基数,A错误;将图示牛胰岛素彻底分解为氨基酸需要结合49个水分子和6个H(因当初3个二硫键形成时脱去6个H),相对分子质量增加18×49+6=888,B正确;高温处理的蛋白质变性后肽键没有断裂,因此仍然可以用双缩脲试剂检测,C正确;组成牛胰岛素的氨基酸的元素有C、H、O、N等,有的氨基酸R基还有—SH,因此组成牛胰岛素的元素除C、H、O、N之外还有S元素,D正确。
4 A 胰岛素原由81个氨基酸脱水缩合形成,胰岛素原合成过程中产生80个水分子,水中的H来自氨基酸的氨基和羧基,A错误;从胰岛素原上将C片段切除需断开2个肽键,需要消耗2分子水,B正确;切除C片段(31~60),共30个氨基酸,说明由81个氨基酸构成的胰岛素原加工后形成的胰岛素含有51个氨基酸,共2条肽链,故加工后的胰岛素中含2条肽链和49个肽键,C正确;加工后的胰岛素含有2条肽链,故加工后的胰岛素中至少含有2个游离的氨基和2个游离的羧基,D正确。
5 A 由图可知,该蛋白质中羧基总数是26个,其中R基上的羧基数是23个,所以该蛋白质含有的肽链数=羧基总数-R基中羧基数=26-23=3条,A正确;该蛋白质共含有99个氨基酸,其含有的肽链数为3条(由以上A选项的分析可知),所以该蛋白质含有的肽键数=氨基酸总数-肽链数=99-3=96个,B错误;该蛋白质中氨基总数是25个,其含有的肽链数为3条(由以上A选项的分析可知),所以该蛋白质R基中共含有的氨基数=氨基总数-肽链数=25-3=22个,C错误;由以上B选项的分析可知,形成此蛋白质时的脱水数=肽键数=96个,其相对分子质量减少96×18=1 728,D错误。
6 D 由于该多肽含有20个氨基酸,图示可知肽链为1条,因此含有的肽键数为20-1=19,A错误;由于每个天门冬氨酸的R基中含1个游离的羧基,其他氨基酸的R基中也可能含有游离的氨基或羧基,因此该二十肽至少含有游离的氨基=肽链数=1个,至少含有游离的羧基=肽链数+4个天门冬氨酸的R基中的羧基=1+4=5个,但是只能说是至少,因为其他氨基酸的R基情况是未知的,B错误;肽酶Y专门作用于天门冬氨酸氨基端的肽键,肽酶Y完全作用该多肽链后,共断开4个肽键(分别位于第4和5、5和6、14和15、19和20位氨基酸之间),其中的第5位和第20位天门冬氨酸会脱离肽链,每断开一个肽键消耗1分子水而增加1个氧原子,故增加4个氧原子,又因为第5位和第20位天门冬氨酸的脱离(每个天门冬基酸中含有4个氧原子),共减少8个氧原子,所以肽酶Y完全作用后产生的多肽中,氧原子数目比二十肽少8-4=4个,C错误;肽酶X专门作用于天门冬氨酸羧基端的肽键,因此如果应用肽酶X水解,会断裂3个肽键,则会形成两条五肽、一个天门冬氨酸、一条九肽,肽酶X完全作用后,产生的多肽有两条五肽、一条九肽,共19个氨基酸,D正确。
7 D 结合图形分析,该四十九肽的第16位、30位、48位是赖氨酸,第23位是天冬氨酸,故适宜条件下蛋白酶1和蛋白酶2同时作用于此多肽,可形成4条短肽和2个氨基酸,A正确;蛋白酶1和蛋白酶2是两种结构不同的蛋白质,但都可以作用于肽键,具有相似的功能,B正确;已知天冬氨酸分子式为C4H7NO4,而短肽D、E与四十九肽相比减少2个肽键和1个天冬氨酸,即水解消耗了2个水并减少了1个天冬氨酸,则O原子数减少2个,N原子数减少1个,C正确;蛋白酶1作用于赖氨酸(C6H14N2O2)羧基端肽键,据图分析,该四十九肽的第16位、30位、48位是赖氨酸,但第49位是否是赖氨酸不能确定,因此该四十九肽至少含有3个赖氨酸以及1个天冬氨酸,D错误。
8 (1) 570 脱水缩合 不含
(2) n-m+1
(3) 5 90 5
【解析】(1) 珠蛋白含有2条α链和2条β链,每条α链由141个氨基酸构成,每条β链由 146 个氨基酸构成,则珠蛋白有141+141+146+146=574个氨基酸,其形成过程中形成的肽键数=574-4=570个。氨基酸通过脱水缩合形成肽链。根据题意分析,每1个血红蛋白分子由1个珠蛋白和4个血红素(血红素中心为一个Fe原子)组成,说明初始合成的珠蛋白中不含铁元素。(2) 1条多肽链的分子式为CpHqOmNnS,该多肽链含有(m-1)个氨基酸。由题图可知,这4种氨基酸中只有赖氨酸含有2个N原子,因此赖氨酸的数目=n-(m-1)=n-m+1。(3) 若每一条α链中含有丙氨酸5个,分别位于第26、71、72、105和141位。由于肽酶E专门水解丙氨酸氨基端的肽键,因此用肽酶E完全作用于1条α链后的产物有5种(4条多肽1~25、26~70、72~104、105~140和1个71号丙氨酸、1个141号丙氨酸)。肽酶E完全作用于α链需要水解5个肽键,相对分子量增加了5×18=90。