Question

5．某細(xì)菌能產(chǎn)生一種鏈狀“毒性肽”，其分子式是C₅₅H₇₀O₁₉N₁₀，將它徹底水解后只能得到下列四種氨基酸：甘氨酸（C₂H₅NO₂）、丙氨酸（C₃H₇NO₂）、苯丙氨酸（C₉H₁₁NO₂）、谷氨酸（C₅H₉NO₄）．請(qǐng)回答以下問(wèn)題．
（1）該多肽是十肽化合物，連接相鄰兩個(gè)氨基酸之間的化學(xué)鍵的結(jié)構(gòu)式是-CO-NH-．兩個(gè)氨基酸分子相互作用的化學(xué)反應(yīng)叫脫水縮合，其產(chǎn)物是二肽和水．
（2）該多肽進(jìn)行水解，得到4個(gè)谷氨酸，3個(gè)苯丙氨酸，這些氨基酸在結(jié)構(gòu)上的共同特點(diǎn)是每種氨基酸分子至少都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基，并且都有一個(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，．
（3）由題中提及的足量4種氨基酸，脫水縮合后形成的含4個(gè)肽鍵的鏈狀化合物最多有1024（或4⁵）種．

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．
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：圖示表示分子式為C₅₅H₇₀O₁₉N₁₀的多肽徹底水解后得到的四種氨基酸，這四種氨基酸都只含有一個(gè)氨基，根據(jù)多肽的分子式中含有十個(gè)N可推測(cè)出該多肽是由10個(gè)氨基酸形成的十肽，則十肽形成過(guò)程中脫去的水分子數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)=10-1=9個(gè)、形成9個(gè)肽鍵，四種氨基酸中，只有谷氨酸含有4個(gè)O原子，其它三種氨基酸都含有2個(gè)O原子，所以以O(shè)原子作為突破口，可算出谷氨酸的分子數(shù)目

解答 解：（1）四種氨基酸分子中都只含有一個(gè)N原子，因此根據(jù)N原子的數(shù)目可知該多肽鏈?zhǔn)怯?0個(gè)氨基酸脫水縮合形成的十肽化合物，連接相鄰兩個(gè)氨基酸之間的化學(xué)鍵是肽鍵、其結(jié)構(gòu)式是-CO-NH-；兩個(gè)氨基酸分子相互作用的化學(xué)反應(yīng)叫脫水縮合，該過(guò)程形成的產(chǎn)物是二肽和水．
（2）由第（1）題可知這條鏈狀多肽由10個(gè)氨基酸分子脫水縮合形成，則脫去的水分子數(shù)目=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)=10-1=9個(gè)，因此該多肽水解時(shí)也需要9個(gè)水分子，四個(gè)氨基酸分子中只有谷氨酸含有2個(gè)羧基，假設(shè)谷氨酸分子數(shù)為M，則多肽鏈中的氧原子數(shù)目=（10-M）×2+4M-9=19，計(jì)算可知M=4個(gè)；設(shè)該多肽中含有甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸分別為x、y、z個(gè)，根據(jù)該多肽中含有的氨基酸數(shù)、C原子和H原子守恒則有：
x+y+z=10-4
2x+3y+9z+20=55
5x+7y+11z+36=70+18
以上三式聯(lián)立解得x=1個(gè)、y=2個(gè)、z=3個(gè)，即該多肽中含有甘氨酸1個(gè)、丙氨酸2個(gè)、苯丙氨酸3個(gè)、谷氨酸4個(gè)，該多肽進(jìn)行水解時(shí)會(huì)得到4個(gè)谷氨酸、3個(gè)苯丙氨酸，這些氨基酸在結(jié)構(gòu)上的共同特點(diǎn)是每種氨基酸分子至少都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基，并且都有一個(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．
（3）含4個(gè)肽鍵的鏈狀化合物是由5個(gè)氨基酸形成的五肽，由題中提及的足量4種氨基酸，脫水縮合后形成的含4個(gè)肽鍵的鏈狀化合物的最多種類=4×4×4×4×4=1024（或4⁵）種．
故答案為：
（1）十-CO-NH-脫水縮合           二肽和水
（2）4      3      每種氨基酸分子至少都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基，并且都有一個(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
（3）1024（或4⁵）

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合某細(xì)菌能產(chǎn)生的分子式是C₅₅H₇₀O₁₉N₁₀的一種鏈狀“毒性肽”及其水解產(chǎn)物為題材，考查蛋白質(zhì)的合成--氨基酸脫水縮合的知識(shí)，考生識(shí)記氨基酸的結(jié)構(gòu)通式、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．