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对一种蛋白质分子量计算方法的思考

对一种蛋白质分子量计算方法的思考

摘要:蛋白质是重要的生物大分子,是生命活动的主要承担者。在蛋白质分子量计算教学中,围绕蛋白质脱水缩合反应,我们对其计算原理展开了深度教学。数十年的教学实践,教师为学生们总结出了一套高效的计算公式。但在一次师生交流活动中,一位学生的“特殊算法”引起了我的教学反思。

关键词:蛋白质;分子质量;教学反思

长期以来,教师向学生们灌输的蛋白质分子量计算公式为:蛋白质的相对分子质量=氨基酸相对分子质量总和-失去水分子的相对分子质量总和=氨基酸的平均相对分子质量×氨基酸个数-(氨基酸总数-肽链数)×水的相对分子质量。但有学生突发奇想,提出蛋白质的分子量计算可以采取其他思路,且最终计算结果与教材一致。

一、 课堂再现

师:蛋白质是生命活动的主要承担者,在蛋白质分子量计算的教学中,我们已知蛋白质中,肽链数m、氨基酸个数n、氨基酸平均相对分子质量a,对蛋白质分子量展开计算。

生:在氨基酸脱水缩合生成蛋白质的过程中,生成肽键的个数是n-m,则在此过程中脱去的水分子数为n-m个。结合水分子的相对分子质量,对应减少的分子量为18(n-m)。此时,从整体思维出发,氨基酸脱水缩合后形成的蛋白质的相对分子质量为an-18(n-m)。

讲解至此,班上同学纷纷表示赞同。上述方法从蛋白质形成过程出发,通过对该过程的分析,利用减少的水分子的质量,得到了最终的蛋白质分子质量。整个过程合情合理,得到了所有人的赞同。就在此时,班上有位平时较为活跃的学生提出,他利用不同的思路,同样可以得到这样的计算方法。

生:采用公式am+(n-m)×(a-18),在经过化简后同样可以得到蛋白质的相對分子质量为an-18(n-m)。

师:既然你这样列公式,肯定有你自己的想法,能不能向同学们讲解一下?

生:在蛋白质合成过程中,若是从每条肽链的角度出发,将每条肽链的首尾两个氨基酸视为未发生脱水缩合的氨基酸。则剩下的n-m个氨基酸在合成蛋白质的过程中可以视为各自失去一分子水,它们的相对分子质量为(n-m)×(a-18)。加上每条肽链上视作未失水的氨基酸个数,蛋白质的相对分子质量是am+(n-m)×(a-18),简化后与an-18(n-m)相同。

二、 分析“特殊算法”

在课堂上,我一时之间还未能够将该学生的思路理解清楚,加之课堂时间有限,我在课后又对该生的思路进行了深入分析。结合蛋白质合成过程的示意图,我对该生的思路顿时豁然开朗。与传统思维相比,该生从蛋白质合成的整体性角度,巧妙创新。

如图所示,我选取了一条肽链结构进行研究。首先,在氨基酸脱水缩合形成肽键的过程中,参与反应的氨基与羧基来自于同一个碳原子。正如该学生而言,我们将首尾肽链的结构进行分析,肽链首端可以视为未参与脱水缩合的氨基、肽链,尾部可以视为未参与脱水缩合的羧基。如此一来,从整体思维角度出发,可以视为该肽链中只有一个氨基酸未发生脱水缩合反应,剩下的氨基酸发生了脱水缩合反应,各失去一分子水。最后,再从m条肽链的角度出发,即有m个氨基酸未发生脱水缩合的氨基酸。相对的,剩下的n-m个氨基酸均发生了脱水缩合反应,各自失去一个水分子。综上可知,蛋白质的相对分子质量是am+(n-m)×(a-18),即an-18(n-m)。

三、 习题验证

例:若组成蛋白质的氨基酸的平均分子量是130,那么一个由4条肽链共280个氨基酸所组成的蛋白质,其分子量为多少?

解法1:根据该学生的“特殊算法”,在该四条肽链中,一共有280个氨基酸。其中,从肽链整体角度,有4个氨基酸可以视为未发生脱水缩合反应,即未失去水分子。那么相对的,剩下的276个氨基酸各自失去一个水分子,那么该蛋白质的分子量可以表示为:未失水的氨基酸个数×氨基酸质量+失水的氨基酸个数×(氨基酸质量-水分子质量),是4×130+(280-4)×(130-18)=31432。

解法2:若是从常规思维出发,发生脱水缩合反应后蛋白质的分子量可以表示为:氨基酸总质量-脱去的水分子质量。则由280个氨基酸组成的4条肽链中,发生脱水缩合反应,失去的水分子数量为280-4=276。最终可得蛋白质的分子质量为280×130-276×18=31432。

所谓条条大路通罗马,无论是从失去水分子角度思考,还是从两类氨基酸加成角度思考,都能够得到最终的正确答案。从解答的难易程度和复杂程度上,两者几乎差不多,只是换了一个思维角度而已,都达到了解题的目的。

四、 反思

该生提出的“特殊算法”受到了同学的质疑,很多学生的理解是:明明教师讲解得已经十分透彻了,为何还要去钻牛角尖,把老师上课讲的理解透彻不就可以了吗?甚至当时我自己也有这样的感觉,为何非要标新立异呢?对此,我进行了深入的反思,得到以下三点认识:第一,作为人民教师,墨守成规、因循守旧,以为长期以来教授给学生们的就是正确的,盲目信仰教学案。第二,学生的创新性思维是无比重要的,传统教育存在应试缺陷,但作为教师,激发学生课堂热情,鼓励学生创新思考是一种极为重要的课堂手段。第三,无论授课还是习题训练,都不能限制学生思维,多种途径解答必须倡导,因为只有学生对知识的理解透彻了,他们才会从中收获学习的乐趣。

作者简介:

李丽娟,云南省富源县胜境中学。endprint

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