Question

8．科學(xué)家從牛的胰臟中分離一種多肽Ub．研究發(fā)現(xiàn)，Ub在細胞自我監(jiān)測和去除某些蛋白質(zhì)（如靶蛋白）的機制中扮演著重要角色．如果某個蛋白質(zhì)被貼上Ub標(biāo)簽，就會被運送到細胞內(nèi)的特定部位進行水解，如圖：

請回答問題：
（1）Ub在核糖體（細胞器）中合成，合成過程需要脫去水分子，這種化學(xué)反應(yīng)稱為脫水縮合，形成的肽鍵可表示為-CO-NH-（或-NH-CO-或 ）．若它在小腸中被水解，產(chǎn)物不可能是下列物質(zhì)中的D（填字母）

（2）圖中所利用的能量主要是由線粒體（細胞器）提供的，它與葉綠體都含有少量的DNA （或DNA和RNA），為半自主性細胞器．
（3）若某個靶蛋白由兩條多肽鏈組成，在Ub的作用下，該靶蛋白被徹底水解成102個氨基酸，則其相對分子質(zhì)量較原來增加了1800．若該靶蛋白的分子式為C_xH_yO_aN_bS₂（a＞104，b＞102），并且僅由以下5種氨基酸組成，則其徹底水解后將會得到$\frac{a-104}{2}$個天冬氨酸．

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氨基和一個羧基，且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上，這個碳原子還連接一個氫和一個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脫水縮合形成多肽鏈，而脫水縮合是指一個氨基酸分子的羧基（-COOH ）和另一個氨基酸分子的氨基（-NH₂）相連接，同時脫出一分子水的過程；連接兩個氨基酸的化學(xué)鍵是肽鍵，其結(jié)構(gòu)式是-CO-NH-；氨基酸形成多肽過程中的相關(guān)計算：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)的相對分子質(zhì)量=氨基酸數(shù)目×氨基酸平均相對分子質(zhì)量一脫去水分子數(shù)×18．
3、分析題圖：圖示是Ub在細胞中參與水解靶蛋白的過程示意圖，其中①表示U與靶細胞結(jié)合的過程，該過程需要酶的催化，也需要消耗能量，②表示靶蛋白水解過程，該過程需要蛋白酶，也需要消耗能量．

解答 解：（1）Ub是從牛的胰臟中分離的一種多肽，多肽是由氨基酸在核糖體中經(jīng)脫水縮合反應(yīng)形成的，該過程形成的肽鍵的結(jié)構(gòu)式是-CO-NH-（或-NH-CO-或 ）；題圖中的A、B、C、D四種化合物中，D中的氨基和羧基沒有連在同一個碳原子上、不是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸，所以Ub若在小腸中被水解，產(chǎn)物不可能有該物質(zhì)．
（2）線粒體是細胞進行有氧呼吸的主要場所，被稱為細胞能量的“動力工廠”，所以圖中所利用的能量主要是線粒體提供，它與葉綠體都含有少量的DNA （或DNA和RNA），為半自主性細胞器．
（3）若某個靶蛋白（分子式是C_xH_yO_aN_bS₂（a＞104，b＞102））由兩條多肽鏈組成，在Ub的作用下，該靶蛋白被徹底水解成102個氨基酸，則水解時需要消耗的水分子數(shù)=肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)=102-2=100個，其相對分子質(zhì)量較原來增加18×100=1800；從組成多肽鏈的五種氨基酸結(jié)構(gòu)可知：五種氨基酸中，只有天冬氨酸的R基上有-COOH（1個），那么由102個氨基酸縮合的兩條肽鏈就有100個肽鍵，100個O，加上每條多肽鏈末端一個-COOH，共100+2+2=104個O，多出的O數(shù)量為a-104個，換算成-COOH數(shù)為$\frac{a-104}{2}$個，即該靶蛋白的分子中含有的天冬氨酸有$\frac{a-104}{2}$個，其徹底水解后將會得到$\frac{a-104}{2}$個天冬氨酸．
故答案為：
（1）核糖體             脫水縮合-CO-NH-（或-NH-CO-或    ）       D
（2）線粒體       DNA （或DNA和RNA）
（3）1800       $\frac{a-104}{2}$

點評 本題結(jié)合多肽Ub在細胞自我監(jiān)測和去除某些蛋白質(zhì)（如靶蛋白）的機制中扮演著重要角色的示意圖，考查蛋白質(zhì)的合成--氨基酸脫水縮合的知識，考生識記氨基酸的結(jié)構(gòu)通式、明確氨基酸脫水縮合的過程和實質(zhì)、掌握氨基酸脫水縮合過程中的相關(guān)計算是解題的關(guān)鍵．