有關蛋白質元素含量的計算

求解有關蛋白質計算問題的關鍵是抓住蛋白質形成的原理——“脫水縮合”。“脫水縮合”的含義是一個氨基酸的羧基和另一個氨基酸的氨基相連接，脫去一分子水，同時形成一個肽鏈。下面是筆者根據這個原理總結出的求解三類蛋白質元素含量計算問題的具體做法，與同學們共勉。

一.N含量的計算

1.單鏈，R基無N的計算。

對于單鏈蛋白質，且R基沒有N的計算，相對來說比較簡單，而且易于理解。如圖1是一個氨基酸的通式。

顯然，一個氨基酸含有一個N，當進行脫水縮合時，這一個N并不會發生數量上的變化，即一個肽鍵將會含有一個N。如果一條肽鏈中含有”個氨基酸，對于單鏈來說，就意味著含有n-1個肽鏈，也就是含有n-1個N，但由于在肽鏈的一端，還存在著一個氨基，故含有N的個數要在n-1的基礎上再加上1，所以含有”個N。

為了便于理解，我們可以觀察圖2，在一條由3個氨基酸組成的三肽中，N的個數為3，其中3是由2個肽鍵數加上1個氨基數組成的，因此可以得到公式n=a+b，其中n為N的個數，a為肽鍵數，6為氨基數。在數值上也就等同于氨基酸數。

2.多鏈，R基無N的計算。

雙鏈或多鏈問題是單鏈問題的一個拓展。因為一個肽鍵含有一個N，所以對于單個肽鏈，公式n=a+b仍然適用。假設兩條肽鏈分別是n1和n2，那么總數N就是n1的含量加上n2的含量，即n =a1 +a2 +b1 +b2。

對于兩條肽鏈來說，b為氨基所含有的N，即b=1，a1 +a2就是兩條肽鏈所含有的肽鍵數，而a=氨基酸數 -1，假設氨基酸數為q，上述公式可以轉換為n =q1-1+q21+2=q1+q2=q。因此兩條或多條肽鏈的N在數值上就等于所含有的氨基酸總數。

如圖3所示，取兩條肽鏈，這兩條肽鏈中含有6個N，同時這是由6個氨基酸組成的。以此類推，多條肽鏈的情況也可以輕松推出。

3.多鏈，R基有N的計算。

對于R基含有N的情況，可以在多鏈問題的基礎上進行補充，比如R1上是一個氨基（NH2），即一條肽鏈上有一個氨基酸多含有一個（多個）N，那么只要再加上這個（多個）N的數量就好了，因此可以得出結論”一q+c，其中q為氨基酸數，c為R基上含有單個N的氨基酸數。如果該氨基酸含有多個N，那么只需要將c乘以R基上含有的N的個數就好了，即n=q+me，其中m為單個R基上含N氨基酸中R基上N的個數。

二、O含量的計算

1.單鏈，R基無O的計算。

對于單鏈問題，基于上面的論述，可以推出每個肽鍵中含有一個O的結論。相對于N來說，O含量的計算有一個顯著的不同之處就在于在肽鏈末端的羧基上含有兩個O，即單鏈肽鏈上的O的個數就是N的個數+1，而單鏈上n=q，因此可以得出結論z—q+1，其中x是O的個數，q是氨基酸數。

2.多鏈，R基無O的計算。

對于雙鏈或多鏈問題，因為每個鏈的O的數量遵循x-=q+1的規律，所以雙鏈的O的總數等于將兩個單鏈的O的個數相加，即x =q1+q2 +2=q+2。顯然，對于雙鏈來說，在O含量的計算公式里，有一個常數項，而這個常數在數值上與肽鏈數相吻合，因此又可以將公式變形為x=q+r，其中r為肽鏈數。

3.多鏈，R基有O的計算。

對于R基也有O的多鏈問題，假設有n個特殊的氨基酸（指R基上含有O），且每個氨基酸的R基上含有m個O，那么只需要將多出來的O的數量加上即可，于是得到公式x=q+r+mn。

如圖4所示，將相關數值代人公式，得出x=3+1+2×3=10，這與我們直接對應圖像進行計數的結果相一致。

注意：在特殊的氨基酸中，各個氨基酸的R基上所含有的O的數目不同，可將數目相同的氨基酸歸為一類，將另一種歸為另一類，得出公式x=q+r+minl +m2n2+m 3n 3 ……

三、C含量的計算

1.單鏈，R基無C的計算。

關于C的計算，是有關蛋白質含量計算問題中較難的一類，因為任何有機物中都含有C，而且C不僅存在于肽鍵中，也同時存在于氨基酸的內部。所以對于C含量的計算，需要對氨基酸和肽鏈的本質進行分析。

對于一個氨基酸來說，在R基上沒有C的情況下，它擁有兩個C，一個在中央，一個在它的羧基上。而如果想要連成肽鏈，就必須進行“脫水縮合”，這時，一個羧基就會脫去它的羥基，也就是OH，但是原本的C并不會被脫去，即一個肽鍵含有一個C。

假設有一個由n個氨基酸組成的肽鏈，那么它含有” 1個肽鍵，而肽鍵的C就有n-1個。而組成氨基酸本身含有n個，同時，在肽鏈末端，仍有一個沒有進行“脫水縮合”的羧基存在。于是在單鏈且R基上沒有C的情況下，肽鏈中C的數量滿足公式c-a+q+1，其中a為肽鍵數，q為氨基酸數，“1”為肽鏈末端羧基中含有的C的數量。又因為肽鍵數+1就是氨基酸的數量。所以得出公式c=q+q=2q。

2.多鏈，R基無C的計算。

對于多鏈問題，每條單鏈都滿足公式c-2q的情況下.易得多鏈C的總數就是兩條鏈中所有氨基酸數的總和的2倍，即c一2q同樣適用。

3.多鏈，R基有C的計算。

對于在R基上存在C的情況，R基上存在幾個C，就有幾個氨基酸含有這一特殊的R基。假設有n個氨基酸含有這一特殊的R基，而這個R基中含有m個C，那么在這條肽鏈上，除了組成結構所含有的C，還有mn個C。因此不管是單鏈還是多鏈，其C的數量都滿足公式c= 2q，即C的數量的通式為c=2q+mn。當然，對于一個肽鏈來說，可能并不是所有的氨基酸都是一樣的，或者說R基都含有同樣數目的C。借助對肽鏈中O的數量的多種情況的研究，可以得出通式c-2q + m1n1+m+m2n2+m3n3 ……

綜上所述，對于蛋白質元素含量的計算問題，采用對原理的直接分析，以及構建公式法進行理解與推理，可以獲得蛋白質元素含量計算中的一些結論和公式。

作者單位：江蘇省靖江市第一高級中學高二（6）班