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(xì)胞自我監(jiān)測(cè)和去除某些蛋白質(zhì)（如靶蛋白）的機(jī)制中扮演著重要角色．如果某個(gè)蛋白質(zhì)被貼上Ub標(biāo)簽，就會(huì)被運(yùn)送到細(xì)胞內(nèi)的特定部位進(jìn)行水解，如圖：

請(qǐng)回答問(wèn)題：
（1）Ub在核糖體（細(xì)胞器）中合成，合成過(guò)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(xì)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(xì)胞器．
（3）若某個(gè)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(gè)氨基酸，則其相對(duì)分子質(zhì)量較原來(lái)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(huì)得到$\frac{a-104}{2}$個(gè)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(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、分析題圖：圖示是Ub在細(xì)胞中參與水解靶蛋白的過(guò)程示意圖，其中①表示U與靶細(xì)胞結(jié)合的過(guò)程，該過(guò)程需要酶的催化，也需要消耗能量，②表示靶蛋白水解過(guò)程，該過(guò)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(guò)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(méi)有連在同一個(gè)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(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所，被稱為細(xì)胞能量的“動(dòng)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(xì)胞器．
（3）若某個(gè)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(gè)氨基酸，則水解時(shí)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(gè)，其相對(duì)分子質(zhì)量較原來(lái)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(gè)），那么由102個(gè)氨基酸縮合的兩條肽鏈就有100個(gè)肽鍵，100個(gè)O，加上每條多肽鏈末端一個(gè)-COOH，共100+2+2=104個(gè)O，多出的O數(shù)量為a-104個(gè)，換算成-COOH數(shù)為$\frac{a-104}{2}$個(gè)，即該靶蛋白的分子中含有的天冬氨酸有$\frac{a-104}{2}$個(gè)，其徹底水解后將會(huì)得到$\frac{a-104}{2}$個(gè)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(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合多肽Ub在細(xì)胞自我監(jiān)測(cè)和去除某些蛋白質(zhì)（如靶蛋白）的機(jī)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(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．