例解“有关蛋白质的计算” 以细菌为例说明蛋白质翻译的过程
研究蛋白质有时需要计算其组成的氨基酸的数目、形成的肽键、肽链等问题，因为蛋白质的结构很复杂，解决这类问题，需要在蛋白质结构的各个层次上有目的地分析相关的数学关系。
1 蛋白质的结构有多个层次
1.1 氨基酸
每个氨基酸都有这样一个c原子，同时连结有一个游离的氨基(－NH2)、一个游离的羧基(-COOH)、一个H原子、和一个R基(不同的氨基酸R基不同)。R基中没有氮原子时(R基中的氮原子可能在氨基中，也可能在其它基团中)，一个氨基酸一个氮原子。 R基中没有氧原子时(R基中的氧原子可能在羧基中，也可能在其它基团中)，一个氨基酸两个氧原子。
1.2 氨基酸的缩合
不考虑R基中的氨基和羧基，两个氨基酸共有两个氨基和两个羧基。两个氨基酸缩合形成二肽，二肽分子一端是氨基，另一端是羧基。一个氨基和一个羧基缩合形成肽键，失去一分子水――少了两个氢原子和一个氧原子，而氮原子等没有减少。
1.3 肽链
多个氨基酸缩合形成一条肽链，它们之间以肽键相连：两个氨基酸形成一个肽键、三个氨基酸形成两个肽键……，一条肽链中肽键数=氨基酸数－1。不考虑各氨基酸R基中的氨基和羧基，肽链一端是游离的氨基，另一端是游离的羧基。余的氨基和羧基缩合形成了肽键。
有些多肽形成环肽，肽链首尾相连，两端的氨基与羧基也缩合形成了肽键。“环肽中肽键数=氨基酸数”。
1.4 蛋白质
一个蛋白质可能是一条肽链盘曲折叠形成，也可能是几条肽链形成。肽链间不会以肽键相连，如果肽链间由肽键相连，那就是一条肽链。每条肽链中：肽键数：氨基酸数-1；多条肽链中：肽键数=氨基酸数一肽链数。
2 计算蛋白质中的相关问题可分为四类
2.1 计算多肽或蛋白质中肽键数目、缩合失去水分子数、水解需要水分子数 肽键的数目=氨基酸缩合失去水分子数=完全水解成氨基酸需要水分子数。一般都从肽键形成来分析，应用“一条肽链中：肽键数=氨基酸数-1”、“多条肽链中：肽键数=氨基酸数一肽链数”等进行计算。
[例1]某肽链由51个氨基酸组成，如果用肽酶把其分解成1个二肽、2个五肽、3个六肽、3个七肽，赠这些短肽的肽键总数、分解成这些小分子肽所需的水分子数分别为?
解析：水解共形成1+2+3+3=9条肽链。这九条肽链的肽键总数=51-9=42；分解成这些小分子肽并不是完全水解，而是一条肽链变成九条多肽，只破坏了8个肽键，即只需要有8分子水。 参考答案：42；8。 【[例2] 由m个氨基酸构成的一个蛋白质分子，含n个多肽，其中=条是环状多肽，这个蛋白质分子完全水解共需水分子数?
解析：n个多肽如果认为都是肽链，每条肽链：肽键数=氨基酸数-1，这个蛋白质完全水解成氨基酸，破坏的肽键数=m-n；环肽中氨基酸数=肽键数，每一个环肽比相同氨基酸数量的肽链多一个肽键，这n条肽链有z个环肽，即“m-n”多减了z个肽键。
参考答案：m-n+z。
2.2 计算多肽或蛋白质中游离氨基、羧基数目
不考虑R基，一条肽链只有一个氨基、一个羧基。至少含有的游离氨基或羧基数=肽链数，至少是说R基中没有氨基、羧基。所有的氨基或羧基数=肽链数+R基中含有的氨基或羧基数。
[例3]现有1000个氨基酸，其中氨基有1020个，羧基有1050个，由此合成的4条多肽链中共有肽腱、氨基、羧基的数目是( )
A 900 1016 1046 B 999 1 1
C 996 24 54
D 996 1016 1046
解析：这1000个氨基酸，如果R基中无氨基和羧基，共有1000个氨基和1000个羧基，即可知R基中有氨基20个、羧基50个。由这种1000氨基酸形成4条肽链，形成肽键1000-4=996；“氨基或羧基数=肽链数+R基中含有的氨基或羧基数”，这4条肽链共有氨基4+20=24，共有羧基4+50=54。
参考答案：c。
2.3 计算多肽或蛋白质中特定种类的氨基酸的数目
多肽或蛋白质由一定数量氨基酸组成，要计算其中某种氨基酸的数目，必须找到该种氨基酸与其它氨基酸不同的特点，而这一特点要在R基中来寻找――不同的氨基酸就是因为R基的不同。
[例4]现有一种“十二肽”，分子式为CxHyNzOwS。已知将它彻底水解后只得到下列氨基酸：
一分子该“十二肽”彻底水解后可产生_______个赖氨酸和_______个天门冬氨酸。
解析：要分别算赖氨酸和天门冬氨酸，要找它们区别于其它氨基酸的特点。
(1)只有赖氨酸R基中有氮原子，并且只有一个氮原子，赖氨酸数：R基中的氮原子数。
这12个游离氨基酸中所有的N原子数为z。因为氮原子缩合中不减少；除R基外这12个氨基酸所有的氮原子数为12。因为排除R基中的氮原子，每个氨基酸只有一个氮原子；R基中的N原子数为z-12，可知赖氨酸的数目=z-12。
(2)只有天门冬氨酸R基中有氧原子，并且是有两个氧原子，天门冬氨酸数=(R基中的氧原子数)/2。
这12个游离氨基酸中所有的氧原子数=w+11。因为12个氨基酸缩合时失去11分子水，氧原子减少了11个；除R基外这12个游离氨基酸中所有的氧原子数为12x2=2A-。因为排除R基中的氧原子，每个氨基酸有两个氧原子；R基中的氧原子数=w+11-24，可知天门冬氨酸的数目=(w+11-24)／2。
参考答案：赖氨酸的数目：z-12：天门冬氨酸的数目：(w+11-24)/2。
2.4 计算氨基酸数目
要计算多肽中的氨基酸数，应该寻找各氨基酸的共性。
用氮原子判断，各氨基酸的共性：排除R基中的氮原子，每个氨基酸一个氮原子。氮基酸数=多肽总的氮原子数R基中氮原子数。“多肽总的氮原子数”即“组成多肽所有氨基酸的氮原子数”，减去R基中的氮原子后，每一个氨基酸一个氮原子。
用氧原子判断，各氨基酸的共性：排除R基中的氧原子，每个氨基酸两个氧原子。氮基酸数：(多肽总的氧原子数+失去水分子数R基中氧原子数)/2，“多肽总的氧原子+失去水分子数”即“组成多肽所有氨基酸的氮原子数”，减去R基中的氧原子后，每一个氨基酸有两个氧原子。
[例5]分析多肽E得到以下结果(表1)：
多肽E中氨基酸的数目最可能是多少?
解析：分析多肽E，有3个氨基、2个羧基，即多肚E的R基中有2个氨基、1个羧基。设多肽E由n个氨基酸组成。
由氮原子判断，n=53-R基中氮原子数。R基中有2个氨基，即R基中最少有2个氮原子(R基其它基团也可能有氮原子)。n最大为：53-2=51。
用氧原子判断，n=(62+失去水分子数R基中氧原子数)，2。失去水分子数为n-1，R基中有1个羧基，即R基最少有2个的氧原子(R基其它基团也可能有氧原子)。如果认为R基只有2个氧原子，n=[62+(n-1)-21／2。n最大为：59。
即多肽E中氨基酸数最可能为51。
[例6]有一条多肽链，分子式为CxHyOpNqS，将它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸。分析推算可知，水解得到的氨基酸个数为( )
A q+1
B p-1
C q-2
D p+l
解析：设该多肽氨基酸数为n。
用氮原子判断，n=q-R基中氮原子数，只有赖氨酸R基中有一个氮原子，但赖氨酸的数目无法知道，R基中氮原子数也就无法知道。用氮原子无法判断。
用氧原子判断，这四种氨基酸的R基中都没有氧原子，形成该多肽失去水分子数为n-1，n=[p+(n-1)-0]/2，可推知n=p-1。
参考答案：B。