Question

6．胰島素是一種蛋白質(zhì)分子，它含有A、B兩條肽鏈，A鏈含有21個氨基酸，B鏈含有30個氨基酸，2條多肽鏈間通過2個二硫鍵（二硫鍵是由2個半胱氨酸（結(jié)構(gòu)如下圖）中的-SH經(jīng)脫氫后連接而成的）連接，在A鏈上也形成1個二硫鍵，如圖為結(jié)晶牛胰島素的平面結(jié)構(gòu)示意圖，據(jù)圖回答下列問題：

（1）該分子中的51個氨基酸在胰腺細(xì)胞的核糖體上經(jīng)脫水縮合方式形成兩條肽鏈，這兩條肽鏈通過圖中的二硫鍵相互連接在一起，最后形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的胰島素分子．
（2）胰島素分子中含有肽鍵49個，肽鍵可表示為-CO-NH-．從理論上分析，該胰島素分子至少含有2個-NH₂，至少含有6個半胱氨酸．
（3）這51個氨基酸形成胰島素后，相對分子質(zhì)量比原來減少了888．
（4）人體中胰島素的含量過低，會導(dǎo)致相應(yīng)的病癥，其治療辦法不能口服胰島素，只能注射，原因是口服胰島素會導(dǎo)致胰島素被消化分解失去作用．

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)，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：題圖是結(jié)晶牛胰島素的平面結(jié)構(gòu)示意圖和半胱氨酸結(jié)構(gòu)圖，可知胰島素分子中含有2條肽鏈、3個二硫鍵；每個半胱氨酸含有一個-SH．

解答 解：（1）胰島素是一種蛋白質(zhì)分子，胰島素是由氨基酸再核糖體上經(jīng)過脫水縮合反應(yīng)形成肽鏈，多肽鏈經(jīng)過盤曲折疊形成具有一定的空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子．
（2）胰島素分子含有A、B兩條肽鏈，A鏈含有21個氨基酸，B鏈含有30個氨基酸，則胰島素分子中含有肽鍵=氨基酸數(shù)目-肽鏈的條數(shù)=（21+30）-2=49個，肽鍵是由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、同時脫出一分子水后形成的，肽鍵的化學(xué)結(jié)構(gòu)為-CO-NH-；從理論上分析，一條肽鏈的一端含有一個氨基，另一端含有一個羧基，所以胰島素分子有兩條鏈，至少有2個“-NH₂”和2個“-COOH”；胰島素分子中的二硫鍵是由2個半胱氨酸中的-SH經(jīng)脫氫后連接而成的，即每形成1個二硫鍵，需要2個半胱氨酸，所以胰島素分子中至少含有半胱氨酸數(shù)=二硫鍵數(shù)×2=3×2=6個．
（3）由51個氨基酸形成該胰島素時的脫水?dāng)?shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)=（21+30）-2=49個、因形成二硫鍵而產(chǎn)生的氫分子數(shù)=二硫鍵數(shù)=3個，所以由51個氨基酸形成胰島素后相對分子質(zhì)量比原來減少49×18+2×3=888．
（4）胰島素的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，胰島素在在消化道內(nèi)可被消化分解，所以用胰島素治療相關(guān)疾病時只能注射而不能口服．
故答案為：
（1）核糖體  脫水縮合
（2）49個-CO-NH-2  6  
（3）888   
（4）口服胰島素會導(dǎo)致胰島素被消化分解失去作用

點(diǎn)評 本題結(jié)合結(jié)晶牛胰島素的平面結(jié)構(gòu)示意圖和半胱氨酸結(jié)構(gòu)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、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．