一篇文章搞懂蛋白質的相關計算

阿奕學姐 發佈 2022-11-22T04:51:03.333018+00:00

想要搞懂蛋白質的相關計算,胺基酸的結構通式是基本。特點:1構成蛋白質的胺基酸,至少都含有一個氨基和一個羧基,並且都有一個氨基和一個羧基連在同一個碳原子上。


1、想要搞懂蛋白質的相關計算,胺基酸的結構通式是基本。

特點:①構成蛋白質的胺基酸,至少都含有一個氨基(-NH2)和一個羧基(-COOH),並且都有一個氨基和一個羧基連在同一個碳原子上。

②R基不同,則胺基酸不同。

PS:構成蛋白質的胺基酸約有21種

2、脫水縮合的方式

兩個胺基酸通過脫水縮合形成一個二肽,並產生一分子水(一個胺基酸的氨基提供一個氫,另一個胺基酸的羧基提供一個氫和一個氧,脫去一分子水,並形成肽鍵)。由多個胺基酸脫水縮合而成的,含有多個肽鍵的化合物,叫做多肽。多肽通常呈鏈狀結構,稱作肽鏈。

3、胺基酸排列與多肽種類的計算

例題1:現在有三個胺基酸,分別用三角形、圓形、方形簡化代替。請問這三個胺基酸構成的三肽有多少種?

【解析】這其實是一個簡單的排座位問題,相當於問三個同學坐三個座位,請問有多少種可能性?大家可以這樣思考,先排第一個位置,三個同學都可以坐,也就是有三種可能性。再排第二個位置,由於第一個位置已經確定了,那麼第二個位置只能從剩下的兩位同學中選擇一位。當第一和第二位排好之後,第三個位置就確定了,因此總的排列可能性為3×2×1=6種可能性。也可以用列舉法的方式,列出所有可能性為6種,如圖。

那麼問題來了,圖第一種和第六種似乎倒轉一下就是一樣的,那是不是計算重複了呢?

為了搞清楚這個問題,大家可以思考一下以下圖中①和②號兩個不同的胺基酸構成的二肽,正著連和反著連是一樣的麼?

很明顯這兩種二肽是不一樣的!也就是肽鏈是有順序的!肽鏈可以分為-NH2和-COOH兩端。

例題2:現在有三種胺基酸若干,請問三種胺基酸構成的三肽有多少種?

【解析】這道題目看起來和之前那道似乎是一樣的,其實不然。這道題說的是三種胺基酸,也就是在排位置的時候,胺基酸可以重複用!那麼種類就有3×3×3=27種。

例題3:若20種胺基酸組成含1000個胺基酸的大分子蛋白質,有多少種可能?

【解析】還是排座位問題,相當於有1000個座位,每個座位都可以安排20種胺基酸的其中任一,也就是每個座位都有20種可能性,那麼總的可能性就是1000個20相乘,答案為201000。

4、胺基酸數與肽鍵數之間的關係

由此可知,對一條肽鏈來說,肽鍵數比胺基酸數少一個。

蛋白質分子可能含有一條或幾條肽鏈。

那麼如果是兩條肽鏈構成的蛋白質,那麼肽鍵數就應該比胺基酸數少兩個。

以此類推,可知對於一個蛋白質分子來說

肽鍵數=脫水數=胺基酸數—肽鏈數目

若為環肽,則 肽鍵數=脫水數=胺基酸數(題目沒有特別指出是環肽,則都以肽鏈進行考慮)

例題4:兩條肽鏈一共由146個胺基酸構成,這些胺基酸在脫水縮合過程中生成的水分子數是?

【解析】肽鍵數=脫水數=胺基酸數—肽鏈數目

肽鍵數=脫水數=146-2=144

5、蛋白質中游離的氨基和羧基的計算

例如圖中的一個四肽,一條肽鏈的兩端一定有一個游離的氨基和羧基,R基上也可能有氨基和羧基,因此對於一個可能含有多條肽鏈的蛋白質來說,

游離的氨基數=肽鏈數+R基上的氨基數

游離的羧基數=肽鏈數+R基上的羧基數

例題5:有100個胺基酸,共含有125個-NH2,130個-COOH,這100個胺基酸構成了含有3條肽鏈的蛋白質,請問有游離的-NH2多少? -COOH多少?

【解析】100個胺基酸有125個氨基,每個胺基酸上都至少有一個氨基,因此這100個胺基酸的R基上共有氨基125-100=25個,同理這些胺基酸R基上共有羧基30個。因此,游離的氨基數=3+25=28,同理,游離的羧基33個。

6、蛋白質相對分子質量的計算

PS:由於胺基酸之間要通過脫水縮合才能形成蛋白質,因此要考慮脫去水的相對分子質量。

例題6:40個胺基酸組成2條肽鏈構成的蛋白質。已知胺基酸的平均分子質量是100,求此蛋白質的分子質量?

【解析】蛋白質分子質量=40×100—18×(40—2)

7、關於二硫鍵

有些蛋白質還可能含有二硫鍵,形成一個二硫鍵要脫去兩個氫,相對分子質量減少2

例題7:該蛋白質由m個胺基酸構成,求一個該蛋白質生成時減少的相對分子質量?

【解析】由圖可知,該蛋白質由兩條肽鏈和一個環肽構成,它們之間通過2個二硫鍵相連。

蛋白質生成時減少的相對分子質量包括了兩個部分:①脫去的水的②生成二硫鍵減少的氫。

該蛋白質的脫水數是m-2個,兩個二硫鍵脫了4個氫。

因此,減少的相對分子質量=18×(m-2)+4

8、蛋白質中N原子、O原子、H原子的計算

N原子數=肽鏈+肽鍵+R基上的N原子

(一條肽鏈的兩端至少有一個游離的氨基,含一個N。每個肽鍵一個N,R基上也可能有N)

O原子數=肽鏈數×2+肽鍵+R基上的O原子

(一條肽鏈的兩端至少有一個游離的羧基,含2個O。每個肽鍵一個O,R基上也可能有O)

PS:若題目中問 「一條肽鏈至少有多少個N原子?」 則不考慮R基上的N原子

例題8:某蛋白質含有兩條肽鏈,共n個胺基酸,問該蛋白質至少有多少個氧原子?

【解析】O原子數=肽鏈數×2+肽鍵+R基上的O原子

O原子數=2×2+n—2= n+2

9、由多肽分子式判斷胺基酸的組成

解答此類給定了肽鏈分子式的問題,關鍵在於找不同胺基酸R基團的不同,然後一般都是從N原子和O原子數量的角度進行考慮,少量題目會從C原子或S原子角度考慮。

例題9:某一條肽鏈C22H34O13N6,水解後產生如下3種胺基酸,求水解後產生幾個穀氨酸?

【解析】題中給定了三種胺基酸,先找這三種胺基酸R基的不同。甘氨酸的R基是—H,丙氨酸是—CH3,穀氨酸是—C3H5O2。

共同點:三種胺基酸R基都沒有N原子

不同點:穀氨酸的R基有2個O原子

根據:N原子數=肽鏈+肽鍵+R基上的N原子,

可知6=1+肽鍵+0,肽鍵=5

O原子數=肽鏈數×2+肽鍵+R基上的O原子

可知,13=1×2+5+R基上的O原子,該肽鏈R基上的O原子共有6個。

每一個穀氨酸的R基上有2個O,則共有三個穀氨酸。

當然掌握這些計算方法只是基本,具體題目還需要靈活運用。

關鍵字: