Question

14．2004年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予以色列科學(xué)家阿龍•切哈諾沃、阿夫拉姆•赫什科和美國(guó)科學(xué)家歐文•羅斯，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了泛素在細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解調(diào)節(jié)作用，揭開(kāi)了蛋白質(zhì)“死亡”的重要機(jī)理．
（1）生物體內(nèi)存在著兩類(lèi)蛋白質(zhì)降解過(guò)程，一種是不需要能量的，比如發(fā)生在消化道中的初步降解，這一過(guò)程只需要蛋白酶（肽酶）參與；另一種則需要能量，它是一種高效率、針對(duì)性很強(qiáng)的降解過(guò)程．消耗的能量主要來(lái)自于線(xiàn)粒體（填細(xì)胞器）．
（2）細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)處于不斷地降解與更新的過(guò)程中．泛素在其蛋白質(zhì)降解過(guò)程中，起到“死亡標(biāo)簽”的作用，即被泛素標(biāo)記的蛋白質(zhì)將被特異性地識(shí)別并迅速降解，降解過(guò)程發(fā)生在溶酶體（細(xì)胞器）中．
（3）泛素是一個(gè)由76個(gè)氨基酸組成的多肽鏈，只在細(xì)胞內(nèi)起作用，可見(jiàn)與泛素的合成有關(guān)的細(xì)胞器是（游離的）核糖體，其合成方式稱(chēng)為脫水縮合，76個(gè)氨基酸合成泛素之后，分子量減少1350．
（4）今有一化合物，其分子式為C₅₅H₇₀O₁₉N₁₀，已知將它水解后只得到四種氨基酸．問(wèn)：

該物質(zhì)共含有羧基5個(gè)，R基4種；進(jìn)行水解時(shí)需9個(gè)水分子，水解后谷氨酸有4個(gè)．

Answer 1

分析 1、構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸，其結(jié)構(gòu)通式是 ，即每種氨基酸分子至少都含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基，且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上，這個(gè)碳原子還連接一個(gè)氫和一個(gè)R基，氨基酸的不同在于R基的不同．
2、氨基酸在核糖體中通過(guò)脫水縮合形成多肽鏈，而脫水縮合是指一個(gè)氨基酸分子的羧基（-COOH ）和另一個(gè)氨基酸分子的氨基（-NH₂）相連接，同時(shí)脫出一分子水的過(guò)程；連接兩個(gè)氨基酸的化學(xué)鍵是肽鍵，其結(jié)構(gòu)式是-CO-NH-；氨基酸形成多肽過(guò)程中的相關(guān)計(jì)算：肽鍵數(shù)=脫去水分子數(shù)=氨基酸數(shù)一肽鏈數(shù)，游離氨基或羧基數(shù)=肽鏈數(shù)+R基中含有的氨基或羧基數(shù)，至少含有的游離氨基或羧基數(shù)=肽鏈數(shù)，氮原子數(shù)=肽鍵數(shù)+肽鏈數(shù)+R基上的氮原子數(shù)=各氨基酸中氮原子總數(shù)，氧原子數(shù)=肽鍵數(shù)+2×肽鏈數(shù)+R基上的氧原子數(shù)=各氨基酸中氧原子總數(shù)一脫去水分子數(shù)，蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量=氨基酸數(shù)目×氨基酸平均相對(duì)分子質(zhì)量一脫去水分子數(shù)×18．

解答 解：（1）消化道內(nèi)蛋白質(zhì)的初步降解是在蛋白酶（肽酶）的催化作用下進(jìn)行的；線(xiàn)粒體是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所，細(xì)胞生命活動(dòng)所需能量的約95%來(lái)自該結(jié)構(gòu)，消耗能量的蛋白質(zhì)的降解過(guò)程中消耗的能量主要來(lái)自線(xiàn)粒體．
（2）溶酶體內(nèi)含有多種水解酶，被泛素標(biāo)記的蛋白質(zhì)將被特異性地識(shí)別并迅速降解的過(guò)程是在溶酶體內(nèi)進(jìn)行的．
（3）泛素是一個(gè)由76個(gè)氨基酸組成的多肽鏈，只在細(xì)胞內(nèi)起作用，可見(jiàn)泛素屬于胞內(nèi)蛋白，是在（游離的）核糖體中經(jīng)脫水縮合形成的，由76個(gè)氨基酸合成泛素的過(guò)程中的脫水?dāng)?shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)=76-1=75個(gè)、其分子量減少75×18=1350．
（4）分析題圖可知分子式為C₅₅H₇₀O₁₉N₁₀的多肽水解后只得到四種氨基酸中，每種氨基酸都只含有1個(gè)氨基、只有谷氨酸含有2個(gè)羧基，因此由N數(shù)量可知C₅₅H₇₀O₁₉N₁₀是由10個(gè)氨基酸脫去9分子水形成的十肽化合物；該化合物水解后得到的R基的種類(lèi)=氨基酸的種類(lèi)=4種；由氨基酸的結(jié)構(gòu)通式可知氨基酸的分子簡(jiǎn)式是C₂H₄O₂N+R基，因此分子式為C₅₅H₇₀O₁₉N₁₀的十肽中位于R基中的O是19-（20-9）=8個(gè)，因此該十肽化合物中有4個(gè)R基中含有-COOH（即該化合物中含有4個(gè)谷氨酸，每個(gè)羧基含有2個(gè)氧原子），該十肽化合物中的羧基數(shù)共有4+1=5個(gè)．
故答案為：
（1）蛋白酶（肽酶）　線(xiàn)粒體
（2）溶酶體
（3）（游離的）核糖體　脫水縮合　1350
（4）5　4　9　4

點(diǎn)評(píng) 本題以2004年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予以色列科學(xué)家阿龍•切哈諾沃、阿夫拉姆•赫什科和美國(guó)科學(xué)家歐文•羅斯為題材，考查蛋白質(zhì)的合成--氨基酸脫水縮合的知識(shí)，考生識(shí)記蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，明確氨基酸脫水縮合的過(guò)程和實(shí)質(zhì)，掌握氨基酸脫水縮合過(guò)程中的相關(guān)計(jì)算是解題的關(guān)鍵．