Question

8．科学家从牛的胰脏中分离一种多肽Ub．研究发现，Ub在细胞自我监测和去除某些蛋白质（如靶蛋白）的机制中扮演着重要角色．如果某个蛋白质被贴上Ub标签，就会被运送到细胞内的特定部位进行水解，如图：

请回答问题：
（1）Ub在核糖体（细胞器）中合成，合成过程需要脱去水分子，这种化学反应称为脱水缩合，形成的肽键可表示为-CO-NH-（或-NH-CO-或 ）．若它在小肠中被水解，产物不可能是下列物质中的D（填字母）

（2）图中所利用的能量主要是由线粒体（细胞器）提供的，它与叶绿体都含有少量的DNA （或DNA和RNA），为半自主性细胞器．
（3）若某个靶蛋白由两条多肽链组成，在Ub的作用下，该靶蛋白被彻底水解成102个氨基酸，则其相对分子质量较原来增加了1800．若该靶蛋白的分子式为C_xH_yO_aN_bS₂（a＞104，b＞102），并且仅由以下5种氨基酸组成，则其彻底水解后将会得到$\frac{a-104}{2}$个天冬氨酸．

Answer 1

分析 1、构成蛋白质的基本单位是氨基酸，其结构通式是，即每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢和一个R基，氨基酸的不同在于R基的不同．
2、氨基酸在核糖体中通过脱水缩合形成多肽链，而脱水缩合是指一个氨基酸分子的羧基（-COOH ）和另一个氨基酸分子的氨基（-NH₂）相连接，同时脱出一分子水的过程；连接两个氨基酸的化学键是肽键，其结构式是-CO-NH-；氨基酸形成多肽过程中的相关计算：肽键数=脱去水分子数=氨基酸数一肽链数，游离氨基或羧基数=肽链数+R基中含有的氨基或羧基数，至少含有的游离氨基或羧基数=肽链数，氮原子数=肽键数+肽链数+R基上的氮原子数=各氨基酸中氮原子总数，氧原子数=肽键数+2×肽链数+R基上的氧原子数=各氨基酸中氧原子总数一脱去水分子数，蛋白质的相对分子质量=氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量一脱去水分子数×18．
3、分析题图：图示是Ub在细胞中参与水解靶蛋白的过程示意图，其中①表示U与靶细胞结合的过程，该过程需要酶的催化，也需要消耗能量，②表示靶蛋白水解过程，该过程需要蛋白酶，也需要消耗能量．

解答 解：（1）Ub是从牛的胰脏中分离的一种多肽，多肽是由氨基酸在核糖体中经脱水缩合反应形成的，该过程形成的肽键的结构式是-CO-NH-（或-NH-CO-或 ）；题图中的A、B、C、D四种化合物中，D中的氨基和羧基没有连在同一个碳原子上、不是构成蛋白质的氨基酸，所以Ub若在小肠中被水解，产物不可能有该物质．
（2）线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，被称为细胞能量的“动力工厂”，所以图中所利用的能量主要是线粒体提供，它与叶绿体都含有少量的DNA （或DNA和RNA），为半自主性细胞器．
（3）若某个靶蛋白（分子式是C_xH_yO_aN_bS₂（a＞104，b＞102））由两条多肽链组成，在Ub的作用下，该靶蛋白被彻底水解成102个氨基酸，则水解时需要消耗的水分子数=肽键数=氨基酸数-肽链数=102-2=100个，其相对分子质量较原来增加18×100=1800；从组成多肽链的五种氨基酸结构可知：五种氨基酸中，只有天冬氨酸的R基上有-COOH（1个），那么由102个氨基酸缩合的两条肽链就有100个肽键，100个O，加上每条多肽链末端一个-COOH，共100+2+2=104个O，多出的O数量为a-104个，换算成-COOH数为$\frac{a-104}{2}$个，即该靶蛋白的分子中含有的天冬氨酸有$\frac{a-104}{2}$个，其彻底水解后将会得到$\frac{a-104}{2}$个天冬氨酸．
故答案为：
（1）核糖体             脱水缩合-CO-NH-（或-NH-CO-或    ）       D
（2）线粒体       DNA （或DNA和RNA）
（3）1800       $\frac{a-104}{2}$

点评 本题结合多肽Ub在细胞自我监测和去除某些蛋白质（如靶蛋白）的机制中扮演着重要角色的示意图，考查蛋白质的合成--氨基酸脱水缩合的知识，考生识记氨基酸的结构通式、明确氨基酸脱水缩合的过程和实质、掌握氨基酸脱水缩合过程中的相关计算是解题的关键．