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在新版生物教材必修一第2章第4节讲述了生命活动的承担者-蛋白质，本节中的重点在于氨基酸之间的脱水缩合形成多肽链，在这个过程中涉及到关于水分子数、肽键数、C、H、O、N等原子数的计算，由于氨基酸的结构通式是固定的，在计算中往往我们又不需要考虑R基，因此可以总结出一些规律以方便计算，本讲中n为氨基酸数目，m为形成的肽链数。 一、水分子数和肽键数 脱去的水分子数和形成的肽键数是一样的，水分子的离去才换来肽键的形成，求肽键数目也就转变成了求脱去的水分子数目，对于n个氨基酸形成1条肽链，则脱去的水分子数是n-1，如果是形成的m条肽链则脱去的水分子数是n-m，因此脱去水分子数和形成肽键说的公式是：n-m。 二、肽链中的氨基数和羧基数 氨基酸经过脱水缩合以后，位于肽链内部氨基酸的氨基和羧基分别参与了两侧的脱水缩合反应，因此都没有了氨基和羧基，只有肽链两侧的氨基酸分别剩余一个氨基和羧基，所以1条肽链只有1个氨基和羧基，对于m条肽链来说，氨基和羧基的数目都是m，它与氨基酸总数n没有关系，这是第二个公式：氨基数=羧基数=m。 三、碳氢氧氮的原子数 氨基酸的结构通式写成分子式为C2H4O2N，此时不考虑R基，所以n个氨基酸的碳氢氧氮原子总数分别为：2n、4n、2n和n，其中在形成多肽链时只是脱去H2O，因此最后的多肽链中只有H和O的原子数目有变化，其余的C和N 数目仍然为2n和n。上面介绍到脱去的H2O分子数目为n-m，则减少的H为2*(n-m)，O为(n-m)，剩余的氢原子数目为：4n-2*(n-m)=2n+2m，氧原子数目为2n-(n-m)=n+m，这是第三个公式：C=2n、H=2n+2m、O=n+m、N=n。 四、关于环肽 有的氨基酸可以形成环肽，即位于肽链两侧的氨基和羧基可以再发生一次脱水缩合，就相当于每条肽链再额外脱去1分子水，m条肽链就脱去m个水分子，此时总共脱去的水分子数和形成的肽键数为(n-m)+m=n，碳和氮的原子数目不变，为2n和n，氧原子数由n+m变为(n+m)-m=n，氢原子数由2n+2m变为(2n+2m)-2m=2n。 五、剩余相对分子质量 氨基酸经过脱水缩合形成多肽链后，总的相对分子质量会因为水的脱去而减少，所以剩余相对分子质量N=氨基酸相对分子质量之和-H2O的相对分子质量之和，这个求解需要知道额外一个条件就是氨基酸的平均相对分子质量，比如设为a，则N=n*a-18*(n-m)，此时为n个氨基酸形成的m条肽链，或者N=n*a-18*n，此时为n个氨基酸形成的m条环肽。 六、结语 以上公式的推导并未考虑侧链R基的存在，如果题目中给出了R基的分子式，则需要相应考虑进来，另外，以上公式也未考虑肽链间可能形成的二硫键(S-S) ,每一个二硫键的形成也要额外脱去两个H，因此相对分子质量还要减去2。公式的使用会方便蛋白质类题目的计算，不过使用中也要注意一些上面的特殊情况。 |
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