Question

5．某細菌能產(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）．請回答以下問題．
（1）該多肽是十肽化合物，連接相鄰兩個氨基酸之間的化學鍵的結(jié)構(gòu)式是-CO-NH-．兩個氨基酸分子相互作用的化學反應叫脫水縮合，其產(chǎn)物是二肽和水．
（2）該多肽進行水解，得到4個谷氨酸，3個苯丙氨酸，這些氨基酸在結(jié)構(gòu)上的共同特點是每種氨基酸分子至少都有一個氨基和一個羧基，并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，．
（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、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氨基，根據(jù)多肽的分子式中含有十個N可推測出該多肽是由10個氨基酸形成的十肽，則十肽形成過程中脫去的水分子數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)=10-1=9個、形成9個肽鍵，四種氨基酸中，只有谷氨酸含有4個O原子，其它三種氨基酸都含有2個O原子，所以以O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N原子，因此根據(jù)N原子的數(shù)目可知該多肽鏈是由10個氨基酸脫水縮合形成的十肽化合物，連接相鄰兩個氨基酸之間的化學鍵是肽鍵、其結(jié)構(gòu)式是-CO-NH-；兩個氨基酸分子相互作用的化學反應叫脫水縮合，該過程形成的產(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，因此該多肽水解時也需要9個水分子，四個氨基酸分子中只有谷氨酸含有2個羧基，假設谷氨酸分子數(shù)為M，則多肽鏈中的氧原子數(shù)目=（10-M）×2+4M-9=19，計算可知M=4個；設該多肽中含有甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸分別為x、y、z個，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、y=2個、z=3個，即該多肽中含有甘氨酸1個、丙氨酸2個、苯丙氨酸3個、谷氨酸4個，該多肽進行水解時會得到4個谷氨酸、3個苯丙氨酸，這些氨基酸在結(jié)構(gòu)上的共同特點是每種氨基酸分子至少都有一個氨基和一個羧基，并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．
（3）含4個肽鍵的鏈狀化合物是由5個氨基酸形成的五肽，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氨基和一個羧基，并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
（3）1024（或4⁵）

點評 本題結(jié)合某細菌能產(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，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．