Question

17．胰島素是一種蛋白質(zhì)分子，它含有2條肽鏈，A鏈含有21個(gè)氨基酸，B鏈含有30個(gè)氨基酸，2條多肽鏈間通過(guò)二硫鍵連接，下邊圖1所示為結(jié)晶牛胰島素的平面結(jié)構(gòu)示意圖，圖2表示某多肽結(jié)構(gòu)示意圖．據(jù)此回答

（1）氨基酸的結(jié)構(gòu)通式可表示為．胰島素分子中含有肽鍵49個(gè)，肽鍵可表示為-CO-NH-．
（2）從理論上分析，胰島素分子至少有2個(gè)-NH₂，2個(gè)-COOH．
（3）圖3中的多肽由4個(gè)氨基酸失去3個(gè)水分子而形成．
（4）此多肽的氨基酸種類不同，是由R基決定的，其編號(hào)是②④⑧⑨．
（5）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能千差萬(wàn)別的原因是氨基酸的種類、數(shù)目、排序、多肽鏈的空間結(jié)構(gòu)．
（6）假設(shè)某蛋白質(zhì)分子中一條肽鏈為178肽，其分子式為C_xH_yN_zO_wS（z＞178，w＞179），并且是由右側(cè)五種氨基酸組成的：那么將該178肽徹底水解后將會(huì)得到z-178個(gè)賴氨酸，$\frac{w-179}{2}$個(gè)天冬氨酸（結(jié)果可含分子式中的未知數(shù)）．

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)．
3、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的直接原因：構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序和肽鏈的空間結(jié)構(gòu)千差萬(wàn)別．
4、分析題圖：
圖1所示為結(jié)晶牛胰島素的平面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2表示某多肽結(jié)構(gòu)示意圖，其中①是氨基，②④⑧⑨是R基，③⑤⑥是肽鍵，⑦是羧基；
圖3是分析題干（7）中的五種氨基酸的分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：五種氨基酸中，只有賴氨酸含有2個(gè)N原子（R基中含有一個(gè)氨基），只有天門冬氨酸含有2個(gè)羧基（R基中含有1個(gè)羧基，每個(gè)羧基含有2個(gè)氧原子）．

解答 解：（1）氨基酸的結(jié)構(gòu)通式可表示為；胰島素分子中含有肽鍵的肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)=（21+30）-2=49個(gè)，肽鍵是一個(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)脫出一分子水后形成的，其結(jié)構(gòu)式是-CO-NH-．
（2）從理論上分析，胰島素分子至少含有的-NH₂數(shù)=肽鏈數(shù)=2個(gè)、至少含有的-COOH數(shù)=肽鏈數(shù)=2個(gè)．
（3）圖3中的多肽含有4個(gè)R基（題圖中的②④⑧⑨）、3個(gè)肽鍵（題圖中的③⑤⑥），是由4個(gè)氨基酸失去3個(gè)水分子而形成的．
（4）構(gòu)成圖2中多肽的氨基酸種類不同，是由R基決定的，題圖中的②④⑧⑨是R基．
（5）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能千差萬(wàn)別的原因與構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)目、排序、多肽鏈的空間結(jié)構(gòu)有關(guān)．
（6）由以上分析知，構(gòu)成該178肽的五種氨基酸分子中，只有賴氨酸含有2個(gè)N原子，設(shè)該178肽中含有賴氨酸M個(gè)，根據(jù)蛋白質(zhì)中的N原子數(shù)=肽鍵數(shù)+肽鏈數(shù)+R基上的N原子數(shù)可得：Z=（178-1）+1+M，解得M=Z-178個(gè)；構(gòu)成該178肽的五種氨基酸分子中，只有天門冬氨酸含有2個(gè)羧基，設(shè)該178肽中含有天門冬氨酸N個(gè)，根據(jù)蛋白質(zhì)中O原子數(shù)=肽鍵數(shù)+2×肽鏈數(shù)+R基上的O原子數(shù)可得：w=（178-1）+2×1+2N，解得N=$\frac{w-179}{2}$個(gè)．
故答案為：
（1）49-NH-CO-
（2）2    2個(gè)
（3）四  三        
（4）R基     ②④⑧⑨
（5）氨基酸的種類、數(shù)目、排序、多肽鏈的空間結(jié)構(gòu)    
（6）z-178    　$\frac{w-179}{2}$

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合結(jié)晶牛胰島素的平面結(jié)構(gòu)示意圖、某多肽結(jié)構(gòu)的示意圖，考查蛋白質(zhì)的合成--氨基酸脫水縮合的知識(shí)，考生識(shí)記氨基酸的結(jié)構(gòu)通式、明確氨基酸脫水脫水縮合的過(guò)程、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．