高中生物实验设计专题训练(张雪娇)
高中生物教材中的很多知识都是可以量化的，涉及到一些计算，是生物科学深入发展的标志之一。以下是边肖编写的高中生物实验设计专项训练。具体内容如下。
高中生物实验设计专项训练
1.氨基酸中原子数的计算:
C原子序数= C原子序数+2，H原子序数= H原子序数+4，O原子序数= O原子序数+2，N原子序数= N原子序数+1
2.氨基酸数量、肽键和肽链之间的关系:
如果有N个氨基酸分子缩合成M个肽链，可以形成(n-m)个肽键，可以除去(n-m)个水分子，至少有M -NH2和-COOH。游离氨基或羧基数=肽链数+R基团中含有的氨基或羧基数。
例:(上海生物30，2005)当一个22肽水解成一个4肽、两个3肽和两个6肽时，这些短肽的氨基总数和肽键总数的最小值依次为(C)
a、6 18 B、5 18 C、5 17 D、6 17
分析:每个短肽至少有一个氨基(不包括R基团上的氨基)，有5个短肽，所以这些短肽的氨基总数的最小值为5；肽链中的肽键数为n-1，所以肽键数为(4-1)+2×3-1)+2×6-1 = 17。
在(上海，2003)人免疫球蛋白中，IgG由四个肽链组成，共有764个氨基酸，因此蛋白质分子中含有的游离氨基和羧基的数量分别为(D)
公元前760年和760年
高中生物实验设计专项训练
3.氨基酸平均分子量与蛋白质分子量的关系；
n个氨基酸形成m个肽链，每个氨基酸的平均分子量为a，那么由此形成的蛋白质的分子量为:n？a-(n-m)？18
(其中n-m为失去的水分子数，18为水的分子量)；与氨基酸分子量之和相比，蛋白质的分子量减少了(n-m) .18。(有时也要考虑其他化学结构的形成，如二硫键的形成，导致相对分子质量的降低。
例:(上海，2003) A蛋白由N个肽链组成，氨基酸平均分子量为A，控制蛋白合成的基因含有B碱基对，所以蛋白分子量约为(D)
A.B.
C.D.
4.在R基团上没有N元素的情况下，N原子的个数等于氨基酸的个数。
5.蛋白质分子完全水解所需的水分子数=蛋白质形成过程中除去的水分子数。
6.多肽类型的计算:如果有N种氨基酸，那么这N种氨基酸组成的多肽的情况可以分为以下两种情况。(1)在每个氨基酸的数量为无穷大的情况下，能够形成m肽的物种为nm物种；(2)当只有一种氨基酸时，能形成M肽的种类是N × (N-1) × (N-2) … × 1种M。
高中生物实验设计专项训练
实施例
称取415克多肽，在肠液的作用下通过完全水解获得505克氨基酸。经分析，已知构成该多肽的氨基酸的平均分子量为100。这种多肽由甘氨酸、丙氨酸和半胱氨酸组成，每摩尔这种多肽含有51摩尔的硫元素。这三种氨基酸的分子结构式如下:
(1)小肠液为多肽水解提供的物质是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。
(2)形成该多肽分子所需的氨基酸数目是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。
(3)该多肽分子中三个氨基酸的数量比为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。
(4)控制该多肽合成的基因片段至少具有_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。
对
中第(2)项的分析表明，415克这种多肽需要505克-415克= 90克水才能完全水解，即需要除去90克水才能形成415克这种多肽。415g这种多肽需要氨基酸505/100=5.05(mol)和脱水90/18=5(mol)，所以形成这种多肽所需的氨基酸摩尔数与合成过程中除去的水分子摩尔数之比为5.05/5=1.01。假设肽链上的氨基酸残基数为n，肽链上的氨基酸残基数与形成肽链时除去的水分子数之比为n/(n-1)。得到n/(n-1)=1.01，用n=101解这个方程。因此，这种多肽是101肽。第(3)项由于这种多肽的某一摩尔含有51摩尔S元素，可见这种多肽的一个分子需要由51个半胱氨酸分子脱水形成。因此，平均分子量可以用来计算该多肽分子中三个氨基酸的数量比。根据三种氨基酸的结构式:
甘氨酸的分子量为75；丙氨酸的分子量为89；半胱氨酸的分子量是121。
假设形成这种多肽需要一个甘氨酸，它是75a+89(101-51-a)+121×51 = 101×100
解决方法是:a = 37101-51-a=13
也就是说，该多肽中三个氨基酸的数量比为:
甘氨酸:丙氨酸:半胱氨酸= 37:13:51
在第(4)项中，当基因被翻译成蛋白质时，三个碱基决定一个氨基酸。当基因转录成mRNA时，以其中一条链为模板，基因中有两条链，那么基因引导合成肽中的脱氧核糖核酸数就是多肽中氨基酸总数乘以6。
答案(1)肽酶(2)101肽(3)甘氨酸:丙氨酸:半胱氨酸= 5: 45: 51 (4) 606
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