第2课时 蛋白质的相关计算及多样性
学习目标
1．学会计算蛋白质中肽键的数量及蛋白质的相对分子质量(重难点)。2.理解蛋白质结构多样性的原因，并能通过举例说明蛋白质的功能多样性(重点)。
|基础知识|
一、有关蛋白质的相关计算
1．多个氨基酸通过脱水缩合形成的物质是多肽(肽链)，一条肽链上至少含有1个氨基和1个羧基，如果有更多的氨基和羧基，则一定位于氨基酸的R基上。
2．两个氨基酸脱水缩合形成的物质是二肽，该物质含有1个肽键；三个氨基酸脱水缩合形成的物质是三肽，该物质中含有2个肽键；以此类推，n个氨基酸脱水缩合形成的物质中含n－1个肽键。
3．形成一个肽键伴随着会失去1个水，如果每个氨基酸平均相对分子质量是120，则n个氨基酸脱水缩合形成肽链的过程中要失去n－1个水，质量要减少(n－1)×18。
二、蛋白质的结构及功能 1．蛋白质结构多样性的原因
(1)氨基酸方面：组成蛋白质的氨基酸的种类、数量及排列顺序的千变万化。 (2)肽链方面：组成蛋白质的肽链经盘曲、折叠形成的空间结构不同。 2．蛋白质的功能(连线) ①细胞的结构物质 ②催化作用 ③运输功能 ④免疫功能 ⑤信息传递和调节
a．血红蛋白运输氧 b．胰岛素调节血糖浓度 c．绝大多数酶是蛋白质 d．肌肉、毛发等的主要成分 e．抗体是蛋白质
答案 ①－d ②－c ③－a ④－e ⑤－b
|自查自纠|
1．一条肽链中只有一个氨基和一个羧基( )
2．由n个氨基酸脱水缩合形成的肽链中，肽键数及脱去的水分子数都是n－1( ) 3．氨基酸种类和数量相同的蛋白质，其结构和功能不一定相同( ) 4．破坏了蛋白质的空间结构，则蛋白质中的肽键会失去( ) 5．抗体和血红蛋白都具有免疫作用( )
6．部分激素是蛋白质，具有信息传递和调节的作用( ) 答案 1.× 2.√ 3.√ 4.× 5.× 6.√
|图解图说|
★若形成的多肽链是环状：氨基酸数＝肽键数＝失去水分子数。
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★在蛋白质分子量的计算中若通过图示或其他形式告知蛋白质分子中含有二硫键时，要考虑脱去氢的质量，每形成一个二硫键，脱去2个H。
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氨基酸脱水缩合形成的多肽就具有蛋白质特有的功能吗？ 提示：不具有，必须具有特定的空间结构后，才具有特定的功能
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探究点一 蛋白质的相关计算
1．肽键数量(失去的水分子数)的计算方法
多肽有链状和环状两种。某多肽由n个氨基酸组成，如果是链状多肽，则有n－1个肽键，形成该多肽时要失去n－1个水；如果是环状多肽，则有n个肽键，形成该多肽时要失去n个水。
2．蛋白质的相对分子质量的计算方法
假设某蛋白质由n个氨基酸组成(不含环状多肽)，每个氨基酸平均相对分子质量是120，则该蛋白质的相对分子质量＝120n－(n－1)_×18。
【典例1】 假如某蛋白质由三个多肽组成(如图所示)，其中有一个多肽是环状，另外两个是链状，每个多肽所含的氨基酸数目如图所示。另外，在每条链状肽与环状肽之间有一个二硫键(－S－S－)，二硫键的形成过程是：－SH＋－SH→－S－S－＋2H。假设每个氨基酸
的平均相对质量为120，则该蛋白质中含有的肽键数以及蛋白质的相对分子质量分别是________、________。
解析 肽键数量的计算过程是：两条链状多肽中的肽键数量＝(15＋15)－2＝28(个)；假设环状多肽是由链状多肽两端游离的氨基和羧基经过脱水缩合而成，则环状多肽比链状多肽多一个肽键，即环状多肽中肽键数量就等于氨基酸的数量，所以图中环状多肽中含20个肽键，该蛋白质总共含有28＋20＝48个肽键。
蛋白质相对分子质量的计算方法是：氨基酸脱水缩合前的总的质量＝(15＋15＋20)×120＝6 000，脱水缩合过程中不仅失去48个水，同时形成2个二硫键时要失去4个H，所以该蛋白质的平均相对分子质量＝6 000－(48×18＋4×1)＝5 132。
答案 48 5 132
蛋白质的计算中的“两个公式”和“两个特例” 两个公式：
(1)肽键数＝失去的水分子数＝氨基酸总数－肽链数；
(2)蛋白质的相对分子质量＝氨基酸总数×氨基酸的平均相对分子质量－脱去的水分子数×18。
两个特例：
(1)环状肽中肽键数量计算：肽键数＝氨基酸数目；
(2)含有二硫键的蛋白质的相对分子质量的计算方法：蛋白质的相对分子质量＝氨基酸总数×氨基酸的平均相对分子质量－脱去的水分子数×18－二硫键数量×2。
【跟踪训练】
1．某多肽由20个氨基酸组成，其中含天冬氨酸4个，分别位于第5、6、15、20位(如下图所示)；肽酶X专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键，肽酶Y专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键。下列相关叙述正确的是( )
A．该二十肽至少含有20个肽键
B．若氨基酸的平均分子质量为a，则该二十肽的分子质量为20a
C．肽酶X完全作用后产生的多肽共含有氨基酸19个
D．肽酶Y完全作用后产生的多肽中羧基数目比二十肽多了4个
解析 20个氨基酸经脱水缩合形成一条肽链，需要脱去19分子的水，形成19个肽键，A错误；在二十肽形成过程中要脱水缩合，因此二十肽的分子质量为20a－19×18＝20a－342，B错误；肽酶X专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键，完全作用后第6位的天冬氨酸脱离该多肽链，剩下的多肽链中共含有19个氨基酸，C正确；肽酶Y专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键，完全作用后第5位和第20位的天冬氨酸脱离多肽链，共带走3个羧基，产生3个多肽，每个多肽均增添一个羧基，故产生的多肽中羧基数没变，D错误。
答案 C
探究点二 蛋白质的结构及功能
1．蛋白质结构多样性的原因
下图中□、○分别代表不同的氨基酸，“—”代表肽键，如图分别代表几种蛋白质的部分结构图示：
结合上图探讨蛋白质多样性的原因：
(1)图示1：___________________________________________________________。 (2)图示2：___________________________________________________________。 (3)图示3：___________________________________________________________。 (4)图示4：____________________________________________________________。 提示 (1)氨基酸种类不同 (2)氨基酸数目不同 (3)氨基酸排列顺序不同 (4)蛋白质的空间结构不同
2．多肽化合物的种类
组成蛋白质的氨基酸大约有20种。
(1)有3种氨基酸，若每种氨基酸数目都足够多，由3个氨基酸可以组成________种互不相同的肽链。
(2)若每种氨基酸只有一个，由3个氨基酸可以组成________种互不相同的肽链。 提示 27 6
蛋白质的结构多样性与功能多样性的关系
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