高中生物中蛋白质相关题型解题技巧

  【摘 要】 通过对近年来高考理综全国卷生物部分的分析,可以发现蛋白质相关题型几乎年年都会出现,由此可见蛋白质的相关内容是高中生物中的重点。然而,通过对高考卷中学生得分情况的统计分析,以及在一线教育教学实践过程中遇到的问题,均可得知该部分也是高中生物中的难点之一。因此,本文对蛋白质的相关题型提出一些解题技巧,以求可以帮助学生解决该部分的疑难问题。
  【关键词】 高中生物  蛋白质  氨基酸  解题技巧
  根据教学大纲的要求,对蛋白质相关内容除了需要掌握氨基酸的结构通式和特点以外,另外一个重点就是掌握氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程,这一点在考题中经常以计算的方式来体现。大多题目是给定完整肽链(包括环状肽)或者部分肽链,然后要求计算氨基酸数目、种类、脱去水分子数、蛋白质分子量及形成过程中分子量的变化情况等。对于此类题,学生经常无处下手,本文提出以下解决方案。
  一、 给定肽链找氨基酸的“3步曲”解题法
  第一步:找肽键。在蛋白质中其基本组成单位——氨基酸是可以变化的,但是氨基酸之间的连接方式是固定的,那就是脱水缩合,脱去水以后形成的连接两个氨基酸之间的化学键称之为“肽键”,其结构是“-CO-NH-”,因此,在题目中首先以横线画出所有这样的结构。
  第二步:找中心碳原子。根据氨基酸的结构可以得知氨基酸的结构特点:至少有一个氨基和一个羧基,且连接在同一个碳原子上。因此脱水缩合以后形成的肽键两侧必然是两个氨基酸的中心碳原子。以小三角标注出所有的中心碳原子。
  第三步:找R基。氨基酸的中心碳原子上会有四个基团,分别是-NH2、-COOH、-H和-R,本身的氨基和羧基已经脱去水分子缩合在一起形成了肽键,也就是成为残基,那么剩余的就是-H和-R,因此,將中心碳上除了-H以外的结构圈出来,便是-R。
  氨基酸之间的不同在于-R,因此,观察圈出来的-R就可以解决此类问题。-R的数量代表氨基酸的数量,-R的种类代表氨基酸的种类,有几种-R就有几种氨基酸。
  总之,针对此类问题可以归纳为该“3步曲”,可以以顺口溜的形式帮助学生记忆,“给肽链,找肽键,肽键两侧中心碳,中心碳上有个H,R基往剩余看”。
  二、肽链中相关计算的解题法
  1. 最少-NH2和-COOH数
  在蛋白质中,氨基和羧基可能存在的部位只有两个,一个是末端,一个是R基中,当不知道氨基酸的R基中是否含有氨基和羧基时,最少的数量就是将-R中的氨基和羧基数看为0个,只计算末端中的数量即可。对于一条肽链来说,其末端的一端是游离的-NH2,另一端是游离的-COOH,因此,对于链状肽来说,有几条肽链就至少有几个游离的-NH2和-COOH。对于环状肽来说,因为首尾相连,位于链末的-NH2和-COOH发生了脱水缩合,因此游离的-NH2和-COOH数最少有0个。
  2. 脱去水分子数/肽键数
  氨基酸在形成蛋白质的时候会脱去水分子,从而形成肽键,在这里可以想象每个人是一个氨基酸,左手是-NH2,右手是-COOH,相邻两个人手拉手就表示氨基酸脱水缩合形成的肽键,不难得出,对于链状肽:肽键数=脱去水分子数=氨基酸数-肽链数;对于环状肽:肽键数=脱去水分子数=氨基酸数。
  3. 氨基酸形成蛋白质过程减少的分子量
  蛋白质的形成过程需要脱去水分子,有的时候还会涉及到其他的反应,最常见的就是二硫键(-S-S-)的形成。因此,氨基酸形成蛋白质时减少的分子量就是脱掉的H2O及其他物质,算法:减少的分子量=脱去H2O数×18+脱去其他分子数×分子量。
  4. 蛋白质的相对分子质量
  蛋白质是由氨基酸脱水缩合形成的,因此,蛋白质的分子量是建立在构成它的氨基酸的总分子量的基础上的,在这个过程中脱去了水及其他物质,因此减掉这部分就可以了。故,蛋白质相对分子质量=氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数量- 脱去H2O数×18-脱去其他分子数×分子量。
  结束语
  总而言之,想要解决蛋白质部分的问题,教师在课堂中首先需要让学生了解氨基酸是如何形成蛋白质的,再以此来分析蛋白质的结构特点,最后从氨基酸的数目入手来进行相关的计算。另外,应当提高对该部分的关注度,分析学生的失误原因,有针对性的改正,并且在日常应当增加对这部分的训练,以举一反三的方式列举不同的题型,以加强学生的掌握。

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