“從氨基酸到蛋白質”中的難點解析

劉慶德

摘 要： 高中生物中關于氨基酸和蛋白質的計算是學生學習的重點和難點，作者分析了氨基酸結構通式，概括了脫水縮合中有關的數量關系，總結了氨基酸組成肽類化合物的種類計算等，旨在講授重點、突破難點，讓學生真正學會氨基酸和蛋白質的相關知識。

關鍵詞： 氨基酸 蛋白質 難點解析

人教版高中生物第二章《組成細胞的分子》中關于蛋白質的知識，因為學生沒有學習有機化學，所以學起來感覺很困難，尤其從氨基酸到蛋白質這一重要環節。為使學生容易理解、便于掌握，我在教學中這樣講述，以供大家參考。

1.結構通式

每種氨基酸分子至少含有一個氨基（—NH）和一個羧基（—COOH），并且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。氨基酸分子的結構通式表示如下：

教師可以用“一個中心，四個基本點”加以概括，其中一個中心不變，四個基本點的位置均可變（即上下左右可互換）。

在教學中教師還可以充分利用人的身體當做“教具”，把氨基酸的結構通式比做一個身體健全的人，伸直上肢與肩部平齊，雙腳并攏，軀干部代表中間的“碳原子（C）”，左手代表一個“氨基（—NH4）”，右手代表一個“羧基（—COOH）”，下肢代表氫原子（—H），頭部代表側鏈基團（R集團），這樣一個完整的氨基酸結構通式就呈現在學生面前，學生很容易理解和記憶氨基酸的結構通式。通過這樣的形象剖析，學生在以后做題時對是否是組成蛋白質的氨基酸就有了更深刻的認識。

2.脫水縮合

一個氨基酸分子的羧基（—COOH）和另一個氨基酸分子的氨基（—NH2）相連接，同時脫去一分子水。特別指出的是R基上的氨基和羧基不參與脫水縮合。在教學過程中需要強調以下幾點：

（1）兩個氨基酸脫水縮合形成二肽時，失去的水分子中的氫分別來自羧基和氨基。

（2）氨基酸間脫水縮合時，原來的氨基和羧基已經不存在，形成的化合物一端只有一個氨基，另一端只有一個羧基（不計R基上的氨基和羧基）。所以對一條多肽鏈來說，至少應有氨基和羧基的數目均為一個。

（3）蛋白質形成過程中失去水分子數=肽鍵數=氨基酸總數-肽鏈數。

（4）蛋白質分子完全水解時所需的水分子數=蛋白質形成過程中脫去的水分子數。

（5）蛋白質相對分子質量=蛋白質所含的氨基酸數×氨基酸的平均相對分子質量-（蛋白質所含氨基酸數-肽鏈數）×18（有時還需要考慮其他化學變化過程，如二硫鍵形成等）。

（6）典例剖析：

例1：現有1000個氨基酸，其中氨基有1020個，羧基有1050個，則由此合成的4條肽鏈中共有肽鍵、氨基、羧基的數目依次是（ ）

A.999、1016、1046 B.996、1、1

C.996、24、54 D.996、1016、1046

答案：C。

解析：若不計R基中的氨基，一條肽鏈只有一個氨基。現有1000個氨基酸，有1020個氨基，說明R基中有20個氨基，這20個氨基不參與脫水縮合，所以4條鏈共有氨基24個，同理羧基有54個，故選C。

例2：若組成蛋白質的氨基酸的平均相對分子質量是130，那么一個由4條肽鏈共280個氨基酸所組成的蛋白質其相對分子質量是（ ）

A.31432 B.31486 C.31378 D.36382

答案：A

解析：此題主要考察氨基酸合成蛋白質的程中涉及的有關計算，可用上述要點（3）的定義：130×280-18×（280-4）=31432，故選A。

例3：一個由n條肽鏈組成的蛋白質分子共有m個氨基酸，該蛋白質分子完全水解共需水分子（ ）

A.n個 B.m個 C.（m+n）個 D.（m-n）個

答案：D。

解析：課本上講的都是鏈狀肽，肽狀鏈有如下的對應關系：

例4：某蛋白質的相對分子質量為12392，在合成這個蛋白質分子的過程中，脫去水的相對分子質量為1944，假設氨基酸的平均相對分子質量128，則該蛋白質分子含有的肽鏈為（ ）

A.2條 B.3條 C.4條 D.5條

答案：C。

解析：此題也涉及蛋白質的有關計算，但計算的是肽鏈數。肽鏈數=氨基酸數-水分子數。（12392+1944）÷128-1944÷18=4。故選C。

例5：今有一化合物，其分子式為CHON，已知將它徹底水解后只得到下列四種氨基酸：CHON（甘氨酸）、CHON（丙氨酸）、CHON（苯丙氨酸）、CHON（谷氨酸），其中可得到氨基酸的數目和苯丙氨酸的數目為（ ）

A.7、6 B.10、4 C.9、5 D.10、3

答案：D

解析：每個氨基酸含有一個N，此化合物中共有10個N，故可得到氨基酸的數目為10個。求苯丙氨酸的數目可設甘氨酸a個，丙氨酸b個，苯丙氨酸c個，谷氨酸d個。則可得出：

a+b+c+d=102a+2b+2c+2d=19+92a+3b+9c+5d=555a+7b+11c+9d=70+18

解方程得：a=1；b=2；c=3；d=4。故應選D。

3.氨基酸組成肽類化合物的種類計算

教學中經常有這樣的例題：

例1：由一分子丙氨酸、一分子甘氨酸、一分子精氨酸可組成多少種三肽？（6）

例2：由丙氨酸、甘氨酸、精氨酸各若干，可組成多少種三肽？（27）

對于由氨基酸組成肽類化合物的種類問題，有兩種情況：

①假如有 A、B、C三種氨基酸，且每種氨基酸只有一個，可形成肽類化合物的種類：

形成三肽的種類：

②假如有A、B、C三種氨基酸，每種氨基酸數目不限，可形成肽類化合物的種類：

形成三肽的種類：

通過以上分析，無論是教與學，對于從氨基酸到蛋白質的難點都會有深入理解，從而更好地解決這方面問題。

參考文獻：

[1]張善君.高中生物中有關蛋白質的計算[J].新課程學習（中），2012，11：110-111.

[2]陳洪根.蛋白質計算問題歸類解析[J].高中生，2004，16：45-46.