郭衛(wèi)華

【內(nèi)容摘要】高中生物涉及很多蛋白質(zhì)計(jì)算等問題，本文試圖舉例說明數(shù)學(xué)、化學(xué)方法在蛋白質(zhì)計(jì)算中的運(yùn)用。

【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)或化學(xué)方法?蛋白質(zhì)計(jì)算

一、數(shù)學(xué)歸納法是高中數(shù)學(xué)教學(xué)中最基本的方法，在高中生物教學(xué)中也隨處可見，用好此方法可化繁為簡，提高課堂效率

這個(gè)表格大部分的資料上都出現(xiàn)，然而針對N條肽鏈很多老師在教學(xué)過程中可能也沒有講透，或是學(xué)生理解起來很困難。本人在講述這個(gè)知識點(diǎn)的時(shí)候是這樣處理的：

先講一條肽鏈如：

讓學(xué)生找出脫水?dāng)?shù)、肽鍵數(shù)、氨基酸數(shù)、肽鏈數(shù)之間的關(guān)系。

學(xué)生們很快能準(zhǔn)確的答出來：脫水?dāng)?shù)=肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)。

設(shè)問：如果一個(gè)蛋白質(zhì)分子有2條肽鏈怎么辦呢？

假設(shè)第1條鏈上有氨基酸X個(gè)、肽鏈條數(shù)為1條，則有脫水?dāng)?shù)=肽鍵數(shù)=X-1;

第1條鏈上氨基酸X個(gè)，所以第2條鏈上含有的氨基酸數(shù)為M-X個(gè)、肽鏈條數(shù)還是1條，所以2鏈上就有脫水?dāng)?shù)=肽鍵數(shù)=

M-X-1;兩條鏈的蛋白質(zhì)則總共脫水就為X-1+M-X-1=M-2，M為氨基酸數(shù)、而2代表兩條肽鏈。說明同樣符合脫水?dāng)?shù)=肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)。

由此類推有N條肽鏈構(gòu)成的蛋白質(zhì)同樣也是如此，通過數(shù)學(xué)歸納法這樣一講，絕大多數(shù)同學(xué)就能很輕松的掌握。

二、化學(xué)中原子守恒方法的運(yùn)用，計(jì)算蛋白質(zhì)水解后能得到某種氨基酸的個(gè)數(shù)

例

現(xiàn)有一種“十五肽”，分子式為CxHyNzOdSe（z>15，d>16）。已知其徹底水解后得到下列幾種氨基酸：

將一個(gè)“十五肽”徹底水解，可生成???個(gè)半胱氨酸、???個(gè)天冬氨酸和???個(gè)賴氨酸。

解析：（1）硫原子守恒：硫原子在脫水縮合時(shí)不消耗，可知“十五肽”中硫原子個(gè)數(shù)為半胱氨酸個(gè)數(shù)，即形成該多肽消耗了e個(gè)半胱氨酸。

（2）氮原子守恒：設(shè)組成該多肽的賴氨酸為m個(gè)，其它的3種氨基酸總共有（15-m）個(gè)，由反應(yīng)前后氮原子守恒（只有賴氨酸含有兩個(gè)氨基），可得：2×m+（15-m）=z，即m=z-15。

（3）氧原子守恒：設(shè)組成該多肽的天冬氨酸為n個(gè)，其它的3種氨基酸總共有（15-n）個(gè)，反應(yīng)前氨基酸的氧原子數(shù)=2×（15-n

）（除天冬氨酸外其它三種氨基酸都是2個(gè)氧原子）+4×n（天冬氨酸數(shù)），反應(yīng)后生成物中氧原子數(shù)=d（多肽中氧原子數(shù)）+14（脫去水中的氧原子數(shù)），根據(jù)反應(yīng)前后氧原子守恒，可得：2×15+2×n=d+14。所以n=（d-16）/2。

變式：現(xiàn)有一多肽，化學(xué)式為C55H70O19N10，已知將它徹底水解后得到下列四種氨基酸：

根據(jù)該多肽的化學(xué)式推算，它在完全水解后可得到氨基酸共???個(gè)，其中丙氨酸???個(gè)。

解析：首先來看多肽總的化學(xué)式：根據(jù)氮原子有10個(gè)，而這幾種氨基酸的氮原子都是1個(gè)，那么徹底水解后共有10個(gè)氨基酸。

其次看特殊：因?yàn)橐粋€(gè)谷氨酸分子有4個(gè)氧原子，而其他的都只有2個(gè)，而在10個(gè)氨基酸脫水縮合成肽鏈時(shí)，生成了9分子水，假設(shè)谷氨酸為X個(gè)，其它3種總共為10-X，根據(jù)氧原子守恒，可列出4×X+2×（10-X）=19+9，求出谷氨酸有4個(gè)。

再設(shè)甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸的個(gè)數(shù)分別為a、b、c

最后根據(jù)4種氨基酸總個(gè)數(shù)為10，其中谷氨酸有4個(gè)，也就是說其它3種總共6個(gè)，可得，a+b+c=6，

根據(jù)碳原子守恒：因?yàn)槊撍s合碳不會(huì)減少所以有2a+3b+9c+5×4=55，

根據(jù)氫原子守恒：還要加上9個(gè)水分子中的氫，5a+7b+11c+9×4=70+2×9

解得a=1，b=2，c=3，即丙氨酸為2個(gè)。此題是碳、氫、氧和氮原子守恒的綜合運(yùn)用。

隨著高考對學(xué)生能力要求的不斷提高，高考中解題方式的數(shù)學(xué)化、化學(xué)化也越來越明顯。因此在教學(xué)中尤其是高考前復(fù)習(xí)課中，幫助學(xué)生歸納一些常見的生物計(jì)算類型及總結(jié)相應(yīng)的解題方法是很有必要的，同時(shí)又充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性和積極性，做到“教學(xué)相長”，才能在生物課堂的有效教學(xué)中取得更大的成績。

【參考文獻(xiàn)】

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（作者單位：廣東北江中學(xué)）