對(duì)一種蛋白質(zhì)分子量計(jì)算方法的思考

摘要：蛋白質(zhì)是重要的生物大分子，是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。在蛋白質(zhì)分子量計(jì)算教學(xué)中，圍繞蛋白質(zhì)脫水縮合反應(yīng)，我們對(duì)其計(jì)算原理展開(kāi)了深度教學(xué)。數(shù)十年的教學(xué)實(shí)踐，教師為學(xué)生們總結(jié)出了一套高效的計(jì)算公式。但在一次師生交流活動(dòng)中，一位學(xué)生的“特殊算法”引起了我的教學(xué)反思。

關(guān)鍵詞：蛋白質(zhì)；分子質(zhì)量；教學(xué)反思

長(zhǎng)期以來(lái)，教師向?qū)W生們灌輸?shù)牡鞍踪|(zhì)分子量計(jì)算公式為：蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量=氨基酸相對(duì)分子質(zhì)量總和-失去水分子的相對(duì)分子質(zhì)量總和=氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量×氨基酸個(gè)數(shù)-（氨基酸總數(shù)-肽鏈數(shù)）×水的相對(duì)分子質(zhì)量。但有學(xué)生突發(fā)奇想，提出蛋白質(zhì)的分子量計(jì)算可以采取其他思路，且最終計(jì)算結(jié)果與教材一致。

一、 課堂再現(xiàn)

師：蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者，在蛋白質(zhì)分子量計(jì)算的教學(xué)中，我們已知蛋白質(zhì)中，肽鏈數(shù)m、氨基酸個(gè)數(shù)n、氨基酸平均相對(duì)分子質(zhì)量a，對(duì)蛋白質(zhì)分子量展開(kāi)計(jì)算。

生：在氨基酸脫水縮合生成蛋白質(zhì)的過(guò)程中，生成肽鍵的個(gè)數(shù)是n-m，則在此過(guò)程中脫去的水分子數(shù)為n-m個(gè)。結(jié)合水分子的相對(duì)分子質(zhì)量，對(duì)應(yīng)減少的分子量為18（n-m）。此時(shí)，從整體思維出發(fā)，氨基酸脫水縮合后形成的蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量為an-18（n-m）。

講解至此，班上同學(xué)紛紛表示贊同。上述方法從蛋白質(zhì)形成過(guò)程出發(fā)，通過(guò)對(duì)該過(guò)程的分析，利用減少的水分子的質(zhì)量，得到了最終的蛋白質(zhì)分子質(zhì)量。整個(gè)過(guò)程合情合理，得到了所有人的贊同。就在此時(shí)，班上有位平時(shí)較為活躍的學(xué)生提出，他利用不同的思路，同樣可以得到這樣的計(jì)算方法。

生：采用公式am+（n-m）×（a-18），在經(jīng)過(guò)化簡(jiǎn)后同樣可以得到蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量為an-18（n-m）。

師：既然你這樣列公式，肯定有你自己的想法，能不能向同學(xué)們講解一下？

生：在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中，若是從每條肽鏈的角度出發(fā)，將每條肽鏈的首尾兩個(gè)氨基酸視為未發(fā)生脫水縮合的氨基酸。則剩下的n-m個(gè)氨基酸在合成蛋白質(zhì)的過(guò)程中可以視為各自失去一分子水，它們的相對(duì)分子質(zhì)量為（n-m）×（a-18）。加上每條肽鏈上視作未失水的氨基酸個(gè)數(shù)，蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量是am+（n-m）×（a-18），簡(jiǎn)化后與an-18（n-m）相同。

二、 分析“特殊算法”

在課堂上，我一時(shí)之間還未能夠?qū)⒃搶W(xué)生的思路理解清楚，加之課堂時(shí)間有限，我在課后又對(duì)該生的思路進(jìn)行了深入分析。結(jié)合蛋白質(zhì)合成過(guò)程的示意圖，我對(duì)該生的思路頓時(shí)豁然開(kāi)朗。與傳統(tǒng)思維相比，該生從蛋白質(zhì)合成的整體性角度，巧妙創(chuàng)新。

如圖所示，我選取了一條肽鏈結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。首先，在氨基酸脫水縮合形成肽鍵的過(guò)程中，參與反應(yīng)的氨基與羧基來(lái)自于同一個(gè)碳原子。正如該學(xué)生而言，我們將首尾肽鏈的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，肽鏈?zhǔn)锥丝梢砸暈槲磪⑴c脫水縮合的氨基、肽鏈，尾部可以視為未參與脫水縮合的羧基。如此一來(lái)，從整體思維角度出發(fā)，可以視為該肽鏈中只有一個(gè)氨基酸未發(fā)生脫水縮合反應(yīng)，剩下的氨基酸發(fā)生了脫水縮合反應(yīng)，各失去一分子水。最后，再?gòu)膍條肽鏈的角度出發(fā)，即有m個(gè)氨基酸未發(fā)生脫水縮合的氨基酸。相對(duì)的，剩下的n-m個(gè)氨基酸均發(fā)生了脫水縮合反應(yīng)，各自失去一個(gè)水分子。綜上可知，蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量是am+（n-m）×（a-18），即an-18（n-m）。

三、 習(xí)題驗(yàn)證

例：若組成蛋白質(zhì)的氨基酸的平均分子量是130，那么一個(gè)由4條肽鏈共280個(gè)氨基酸所組成的蛋白質(zhì)，其分子量為多少？

解法1：根據(jù)該學(xué)生的“特殊算法”，在該四條肽鏈中，一共有280個(gè)氨基酸。其中，從肽鏈整體角度，有4個(gè)氨基酸可以視為未發(fā)生脫水縮合反應(yīng)，即未失去水分子。那么相對(duì)的，剩下的276個(gè)氨基酸各自失去一個(gè)水分子，那么該蛋白質(zhì)的分子量可以表示為：未失水的氨基酸個(gè)數(shù)×氨基酸質(zhì)量+失水的氨基酸個(gè)數(shù)×（氨基酸質(zhì)量-水分子質(zhì)量），是4×130+（280-4）×（130-18）=31432。

解法2：若是從常規(guī)思維出發(fā)，發(fā)生脫水縮合反應(yīng)后蛋白質(zhì)的分子量可以表示為：氨基酸總質(zhì)量-脫去的水分子質(zhì)量。則由280個(gè)氨基酸組成的4條肽鏈中，發(fā)生脫水縮合反應(yīng)，失去的水分子數(shù)量為280-4=276。最終可得蛋白質(zhì)的分子質(zhì)量為280×130-276×18=31432。

所謂條條大路通羅馬，無(wú)論是從失去水分子角度思考，還是從兩類氨基酸加成角度思考，都能夠得到最終的正確答案。從解答的難易程度和復(fù)雜程度上，兩者幾乎差不多，只是換了一個(gè)思維角度而已，都達(dá)到了解題的目的。

四、 反思

該生提出的“特殊算法”受到了同學(xué)的質(zhì)疑，很多學(xué)生的理解是：明明教師講解得已經(jīng)十分透徹了，為何還要去鉆牛角尖，把老師上課講的理解透徹不就可以了嗎？甚至當(dāng)時(shí)我自己也有這樣的感覺(jué)，為何非要標(biāo)新立異呢？對(duì)此，我進(jìn)行了深入的反思，得到以下三點(diǎn)認(rèn)識(shí)：第一，作為人民教師，墨守成規(guī)、因循守舊，以為長(zhǎng)期以來(lái)教授給學(xué)生們的就是正確的，盲目信仰教學(xué)案。第二，學(xué)生的創(chuàng)新性思維是無(wú)比重要的，傳統(tǒng)教育存在應(yīng)試缺陷，但作為教師，激發(fā)學(xué)生課堂熱情，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新思考是一種極為重要的課堂手段。第三，無(wú)論授課還是習(xí)題訓(xùn)練，都不能限制學(xué)生思維，多種途徑解答必須倡導(dǎo)，因?yàn)橹挥袑W(xué)生對(duì)知識(shí)的理解透徹了，他們才會(huì)從中收獲學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。

作者簡(jiǎn)介：

李麗娟，云南省富源縣勝境中學(xué)。endprint