素养提升课(一) 蛋白质合成和分解过程中的相关计算
例1 B [解析] 现有氨基酸800个,其中氨基总数为810个,羧基总数为808个,则R基上的氨基数为810-800=10(个),R基上的羧基数为808-800=8(个),则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键800-2=798(个)。总的游离的氨基数目为10+2=12(个),总的游离的羧基数目为8+2=10(个)。故选B。
例2 C [解析] 该肽链分解后,共有短肽1+2+3+3=9(个),每个短肽至少有一个游离的氨基,故最少含有的氨基数目是9个。肽键数=氨基酸数-肽链数。原始肽链中肽键数为51-1=50(个),短肽中肽键数为51-9=42(个)。原始肽链水解成9个短肽,需要断裂50-42=8(个)肽键,需消耗水分子8个。故选C。
例3 D [解析] 胰岛素分子的α链和β链之间通过二硫键相连接,A错误;该胰岛素含两条肽链,由51个氨基酸分子脱水缩合形成,所以在合成过程中,形成的肽键数为49,胰岛素分子中有3个二硫键,相对分子质量比合成前减少了18×49+2×3=888,B错误;局部放大示意图显示①中含有一个游离的氨基,⑤中含有一个游离的羧基,所以该胰岛素分子中游离的氨基、羧基数至少是3、3,C错误;在局部放大图中能标志不同氨基酸的是R基,即①③⑤,D正确。
例4 D [解析] 氨基酸的分子式可以表示为C2H4O2NR,由题意可知,丙氨酸的R基为—CH3,则丙氨酸的分子式可以表示为C3H7O2N;谷氨酸的R基为—C3H5O2,则谷氨酸的分子式可以表示为C5H9O4N,因此丙氨酸和谷氨酸脱水缩合形成的二肽分子的分子式是C8H14O5N2,即C、H、O原子的比例为8∶14∶5,D正确。
例5 B [解析] 脱掉图中的2个丙氨酸,在丙氨酸的两侧各断裂一个肽键,因此肽键数目减少4个,A正确;断裂4个肽键,即水解形成4个氨基和4个羧基,所以氨基和羧基分别增加4个,B错误;由以上分析可知,该过程中肽键数目共减少4个,需要的水分子数=减少的肽键数=4(个),该过程中氢原子数目增加4×2=8(个),C正确;此过程需要4个水分子参与水解,所以氧原子数目增加4个,D正确。
例6 A [解析] ①为环肽,且氨基酸之间的R基还形成了一个肽键,故其肽键数为200+1=201(个),②由两条肽链构成,其R基之间还形成了一个肽键,故其肽键数为200-2+1=199(个),③由两条肽链构成,两条肽链间靠二硫键相连,其肽键数为200-2=198(个),A正确;由于组成三种多肽的氨基酸种类不确定,R基不确定,故无法判断①②③的游离氨基数,B错误;由于R基不确定,无法判断①②③相对分子质量的大小关系,C错误;形成多肽③时,脱去198个水和2个H,相对分子质量减少了198×18+2=3566,D错误。
例7 C [解析] 由于一条链状多肽中至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基,环状多肽至少含游离的氨基和游离的羧基数均为0,M条多肽中有Z条环状多肽,所以该蛋白质分子中至少含有游离的氨基和游离的羧基数均为(M-Z)个,A错误;设有P个氨基酸组成链状多肽,Q个氨基酸组成环状多肽,则P+Q=Y,链状多肽中,肽键数=脱去水分子数=氨基酸数-链状多肽数=P-(M-Z),环状多肽中,肽键数=脱去水分子数=氨基酸数=Q,因此将该蛋白质完全水解为氨基酸,至少需要(Y-M+Z)个水分子,B错误;由于每个氨基酸至少含有一个羧基,因此Y个氨基酸至少有氧原子2Y个,脱水缩合后脱去水分子数=肽键数=Y-M+Z=失去氧原子数,则该蛋白质至少含有2Y-(Y-M+Z)=Y+M-Z个氧原子,由于每个氨基酸至少含有一个氨基,因此Y个氨基酸至少含有氮原子Y个,C正确;构成该蛋白质的化学元素一定包括C、H、O、N,可能含有S,D错误。素养提升课(一) 蛋白质合成和分解过程中的相关计算
1.蛋白质中游离氨基数或羧基数的计算
(1)至少含有的游离氨基数或羧基数=肽链数。
(2)游离氨基数或羧基数=肽链数+R基中含有的氨基数或羧基数。
例1[2024·江苏秦淮中学高一月考]现有氨基酸800个,其中氨基总数为810个,羧基总数为808个,则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、游离的氨基和羧基的数目依次为 ( )
A.798、2和2
B.798、12和10
C.799、1和1
D.799、11和9
2.蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和脱去的水分子数的关系
(1)肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数-肽链数。
(2)蛋白质相对分子质量=氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量-脱去的水分子数×18。(不考虑二硫键)
肽链 数/条 氨基酸 数/个 肽键 数/个 脱去的水 分子数 蛋白质相对 分子质量 氨基 数/个 羧基 数/个
1 m m-1 m-1 ma- 18(m-1) 至少1 至少1
n m m-n m-n ma- 18(m-n) 至少n 至少n
注:氨基酸的平均相对分子质量为a。
例2[2025·安徽合肥高一期中]某肽链由51个氨基酸组成,如果用肽酶把其分解成1个二肽、2个五肽、3个六肽、3个七肽,则这些短肽的游离的氨基总数的最小值、肽键总数、分解成这些小分子肽所需水分子总数依次是 ( )
A.1、50、50
B.9、42、42
C.9、42、8
D.9、50、50
例3如图为某胰岛素分子及其局部放大示意图,若该胰岛素是由51个氨基酸分子脱水缩合形成的,下列有关此图的叙述中,正确的是 ( )
A.胰岛素分子的α链和β链之间通过氢键相连接
B.该胰岛素在合成过程中,相对分子质量比合成前减少了882,形成的肽键数为49
C.该胰岛素分子中游离的氨基、羧基数至少是2、2
D.在局部放大图中能标志不同氨基酸的是①③⑤
3.链状多肽中各原子数的计算
(1)氮原子数=肽键数+肽链数+R基上氮原子数=各氨基酸中氮原子总数。
(2)氧原子数=肽键数+肽链数×2+R基上氧原子数=各氨基酸中氧原子总数-脱去水分子数。
(3)氢原子数=各氨基酸中氢原子总数-脱去水分子数×2。(不考虑二硫键)
例4[2024·黑龙江齐齐哈尔高一期末]丙氨酸的R基为—CH3,谷氨酸的R基为—CH2—CH2—COOH,它们缩合形成的二肽分子中,C、H、O的原子比例为 ( )
A.7∶16∶6B.7∶14∶5
C.8∶16∶6D.8∶14∶5
例5某五十肽中有丙氨酸(R基为—CH3)2个,现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图)得到几种不同的有机产物,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中原子、基团或肽键数目的叙述,错误的是 ( )
A.肽键数目减少4个
B.氨基和羧基分别增加8个
C.氢原子数目增加8个
D.氧原子数目增加4个
4.特殊问题的有关计算
(1)环状肽的结构与计算(环状肽如图所示)
根据图示可知,肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数(环状肽首尾氨基酸相连,故形成一个环状肽时,比形成一条链状肽要多脱去一个水分子)。
(2)在蛋白质相对分子质量的计算中,若通过图示或其他形式告知蛋白质中含有二硫键时,要考虑脱去的H的相对分子质量,每形成一个二硫键,脱去2个H。
(3)R基上的氨基和羧基的脱水缩合:计算肽键数量时,肽键数=脱水数=氨基酸数-肽链数+R基形成的肽键数(注意通过R基之间的肽键连在一起的两条肽链不能称为一条肽链)。
例6[2025·广东潮州高一期中]如图①~③为三种多肽模式图,已知这三种多肽均含200个氨基酸残基,其中“—S—S—”是由两个“—SH”形成,下列有关这三种多肽的叙述正确的是 ( )
A.①的肽键数最多,③的肽键数最少
B.①的游离氨基数最少,②③的游离氨基数相同
C.①与②的相对分子质量相同,③的相对分子质量最小
D.形成多肽③时,相对分子质量减少了3564
例7[2024·山东曹县一中高一月考]某蛋白质有M条多肽,其中有Z条是环状多肽,已知构成该蛋白质的氨基酸有Y个。据此分析,下列叙述正确的是 ( )
A.该蛋白质分子至少含有游离的氨基和游离的羧基数均为(Y-M+Z)
B.该蛋白质分子完全水解为氨基酸,至少需要(Y+M-Z)个水分子
C.该蛋白质分子中至少含有(Y+M-Z)个氧原子和Y个氮原子
D.构成该蛋白质的化学元素一定包括C、H、O、N、P等(共21张PPT)
素养提升课(一) 蛋白质合成和分解
过程中的相关计算
1.蛋白质中游离氨基数或羧基数的计算
(1)至少含有的游离氨基数或羧基数肽链数。
(2)游离氨基数或羧基数肽链数基中含有的氨基数或羧基数。
例1 ［2024·江苏秦淮中学高一月考］现有氨基酸800个，其中氨基
总数为810个，羧基总数为808个，则由这些氨基酸合成的含有2条肽
链的蛋白质共有肽键、游离的氨基和羧基的数目依次为( )
A.798、2和2 B.798、12和10 C.799、1和1 D.799、11和9
[解析] 现有氨基酸800个，其中氨基总数为810个，羧基总数为808个，
则基上的氨基数为(个)， 基上的羧基数为
(个)，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽
键(个)。总的游离的氨基数目为 (个)，总
的游离的羧基数目为 (个)。故选B。
√
2.蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和脱去的水分子
数的关系
(1)肽键数脱去的水分子数 氨基酸数-肽链数。
(2)蛋白质相对分子质量 氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量-脱去
的水分子数 。 (不考虑二硫键)
肽链 数/条 氨基酸 数/个 肽键 数/个 脱去的水 分子数 蛋白质相对分子 质量 氨基 数/个 羧基
数/个
1 至少1 至少1
注:氨基酸的平均相对分子质量为 。
例2 ［2025·安徽合肥高一期中］ 某肽链由51个氨基酸组成，如果
用肽酶把其分解成1个二肽、2个五肽、3个六肽、3个七肽，则这些
短肽的游离的氨基总数的最小值、肽键总数、分解成这些小分子肽
所需水分子总数依次是( )
A.1、50、50 B.9、42、42 C.9、42、8 D.9、50、50
[解析] 该肽链分解后，共有短肽 (个)，每个短肽至
少有一个游离的氨基，故最少含有的氨基数目是9个。肽键数 氨基
酸数-肽链数。原始肽链中肽键数为 (个)，短肽中肽键数
为(个)。原始肽链水解成9个短肽，需要断裂
(个)肽键，需消耗水分子8个。故选C。
√
例3 如图为某胰岛素分子及其局部放大示意图，若该胰岛素是由51
个氨基酸分子脱水缩合形成的，下列有关此图的叙述中，正确的是
( )
A.胰岛素分子的 链和 链之间通过氢键相
连接
B.该胰岛素在合成过程中，相对分子质量比
合成前减少了882，形成的肽键数为49
C.该胰岛素分子中游离的氨基、羧基数至少
是2、2
D.在局部放大图中能标志不同氨基酸的是①
③⑤
√
[解析] 胰岛素分子的 链和 链之间通过二
硫键相连接，A错误；该胰岛素含两条肽链，
由51个氨基酸分子脱水缩合形成，所以在合
成过程中，形成的肽键数为49，胰岛素分子
中有3个二硫键，相对分子质量比合成前减少
了 ，B错误；局部放大示意图显示①中含有一个
游离的氨基，⑤中含有一个游离的羧基，所以该胰岛素分子中游离的氨
基、羧基数至少是3、3，C错误；在局部放大图中能标志不同氨基酸的
是 基，即①③⑤，D正确。
3.链状多肽中各原子数的计算
(1)氮原子数肽键数肽链数基上氮原子数各氨基酸中氮原子总数。
(2)氧原子数肽键数肽链数基上氧原子数各氨基酸中氧原
子总数-脱去水分子数。
(3)氢原子数各氨基酸中氢原子总数-脱去水分子数。(不考虑二硫
键)
例4 ［2024·黑龙江齐齐哈尔高一期末］ 丙氨酸的基为 ，谷
氨酸的基为 ，它们缩合形成的二肽分子中，
C、、 的原子比例为( )
A. B. C. D.
[解析] 氨基酸的分子式可以表示为 ，由题意可知，丙氨
酸的基为，则丙氨酸的分子式可以表示为 ；谷氨酸
的基为，则谷氨酸的分子式可以表示为 ，因此
丙氨酸和谷氨酸脱水缩合形成的二肽分子的分子式是 ，
即C、、原子的比例为 ，D正确。
√
例5 某五十肽中有丙氨酸基为 个，现脱掉其中的丙氨酸
(相应位置如图)得到几种不同的有机产物，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中原子、基团或
肽键数目的叙述，错误的是( )
A.肽键数目减少4个 B.氨基和羧基分别增加8个
C.氢原子数目增加8个 D.氧原子数目增加4个
√
[解析] 脱掉图中的2个丙氨酸，在丙氨酸
的两侧各断裂一个肽键，因此肽键数目减
少4个，A正确；断裂4个肽键，即水解形
成4个氨基和4个羧基，所以氨基和羧基分
别增加4个，B错误；由以上分析可知，该过程中肽键数目共减少4个，
需要的水分子数减少的肽键数 (个)，该过程中氢原子数目增加
(个)，C正确；此过程需要4个水分子参与水解，所以氧原子数
目增加4个，D正确。
4.特殊问题的有关计算
(1)环状肽的结构与计算(环状肽如图所示)
根据图示可知,肽键数脱去的水分子数 氨
基酸数(环状肽首尾氨基酸相连,故形成一个环
状肽时,比形成一条链状肽要多脱去一个水分
子)。
(2)在蛋白质相对分子质量的计算中,若通过图示或其他形式告知蛋白质
中含有二硫键时,要考虑脱去的 的相对分子质量,每形成一个二硫键,脱
去2个 。
(3)基上的氨基和羧基的脱水缩合：计算肽键数量时，肽键数脱水数
氨基酸数-肽链数基形成的肽键数(注意通过 基之间的肽键连在一起
的两条肽链不能称为一条肽链)。
例6 ［2025·广东潮州高一期中］ 如图①~③为三种多肽模式图，已
知这三种多肽均含200个氨基酸残基，其中“ ”是由两个“
”形成，下列有关这三种多肽的叙述正确的是( )
A.①的肽键数最多，③的肽键数最少
B.①的游离氨基数最少，②③的游离氨基数相同
C.①与②的相对分子质量相同，③的相对分子质量最小
D.形成多肽③时，相对分子质量减少了3564
√
[解析] ①为环肽，且氨基酸之间的 基还形成了一个肽键，故其肽
键数为(个)，②由两条肽链构成，其 基之间还形成了
一个肽键，故其肽键数为 (个)，③由两条肽链构
成，两条肽链间靠二硫键相连，其肽键数为 (个)，A
正确；由于组成三种多肽的氨基酸种类不确定， 基不确定，故无法
判断①②③的游离氨基数，B错误；由于 基不确定，无法判断①②
③相对分子质量的大小关系，C错误；形成多肽③时，脱去198个水
和2个，相对分子质量减少了 ，D错误。
例7 ［2024·山东曹县一中高一月考］ 某蛋白质有 条多肽，其中有
条是环状多肽，已知构成该蛋白质的氨基酸有 个。据此分析，下
列叙述正确的是( )
A.该蛋白质分子至少含有游离的氨基和游离的羧基数均为
B.该蛋白质分子完全水解为氨基酸，至少需要 个水分子
C.该蛋白质分子中至少含有个氧原子和 个氮原子
D.构成该蛋白质的化学元素一定包括C、、、、 等
√
[解析] 由于一条链状多肽中至少含有一个游离的氨基和一个游离的
羧基，环状多肽至少含游离的氨基和游离的羧基数均为0， 条多肽
中有 条环状多肽，所以该蛋白质分子中至少含有游离的氨基和游离
的羧基数均为个，A错误；设有个氨基酸组成链状多肽，
个氨基酸组成环状多肽，则，链状多肽中，肽键数 脱去
水分子数氨基酸数-链状多肽数 ，环状多肽中，肽键
数脱去水分子数氨基酸数 ，因此将该蛋白质完全水解为氨基
酸，至少需要 个水分子，B错误；由于每个氨基酸至少
含有一个羧基，因此个氨基酸至少有氧原子 个，脱水缩合后脱
去水分子数肽键数 失去氧原子数，则该蛋白质至少
含有 个氧原子，由于每个氨基酸至少
含有一个氨基，因此个氨基酸至少含有氮原子 个，C正确；构成
该蛋白质的化学元素一定包括C、、、，可能含有 ，D错误。
