Question

17．胰岛素是一种蛋白质分子，它含有2条肽链，A链含有21个氨基酸，B链含有30个氨基酸，2条多肽链间通过二硫键连接，下边图1所示为结晶牛胰岛素的平面结构示意图，图2表示某多肽结构示意图．据此回答

（1）氨基酸的结构通式可表示为．胰岛素分子中含有肽键49个，肽键可表示为-CO-NH-．
（2）从理论上分析，胰岛素分子至少有2个-NH₂，2个-COOH．
（3）图3中的多肽由4个氨基酸失去3个水分子而形成．
（4）此多肽的氨基酸种类不同，是由R基决定的，其编号是②④⑧⑨．
（5）蛋白质的结构和功能千差万别的原因是氨基酸的种类、数目、排序、多肽链的空间结构．
（6）假设某蛋白质分子中一条肽链为178肽，其分子式为C_xH_yN_zO_wS（z＞178，w＞179），并且是由右侧五种氨基酸组成的：那么将该178肽彻底水解后将会得到z-178个赖氨酸，$\frac{w-179}{2}$个天冬氨酸（结果可含分子式中的未知数）．

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．
3、蛋白质结构多样性的直接原因：构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构千差万别．
4、分析题图：
图1所示为结晶牛胰岛素的平面结构示意图；
图2表示某多肽结构示意图，其中①是氨基，②④⑧⑨是R基，③⑤⑥是肽键，⑦是羧基；
图3是分析题干（7）中的五种氨基酸的分子结构简式：五种氨基酸中，只有赖氨酸含有2个N原子（R基中含有一个氨基），只有天门冬氨酸含有2个羧基（R基中含有1个羧基，每个羧基含有2个氧原子）．

解答 解：（1）氨基酸的结构通式可表示为；胰岛素分子中含有肽键的肽键数=氨基酸数-肽链数=（21+30）-2=49个，肽键是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，同时脱出一分子水后形成的，其结构式是-CO-NH-．
（2）从理论上分析，胰岛素分子至少含有的-NH₂数=肽链数=2个、至少含有的-COOH数=肽链数=2个．
（3）图3中的多肽含有4个R基（题图中的②④⑧⑨）、3个肽键（题图中的③⑤⑥），是由4个氨基酸失去3个水分子而形成的．
（4）构成图2中多肽的氨基酸种类不同，是由R基决定的，题图中的②④⑧⑨是R基．
（5）蛋白质的结构和功能千差万别的原因与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排序、多肽链的空间结构有关．
（6）由以上分析知，构成该178肽的五种氨基酸分子中，只有赖氨酸含有2个N原子，设该178肽中含有赖氨酸M个，根据蛋白质中的N原子数=肽键数+肽链数+R基上的N原子数可得：Z=（178-1）+1+M，解得M=Z-178个；构成该178肽的五种氨基酸分子中，只有天门冬氨酸含有2个羧基，设该178肽中含有天门冬氨酸N个，根据蛋白质中O原子数=肽键数+2×肽链数+R基上的O原子数可得：w=（178-1）+2×1+2N，解得N=$\frac{w-179}{2}$个．
故答案为：
（1）49-NH-CO-
（2）2    2个
（3）四  三        
（4）R基     ②④⑧⑨
（5）氨基酸的种类、数目、排序、多肽链的空间结构    
（6）z-178    　$\frac{w-179}{2}$

点评 本题结合结晶牛胰岛素的平面结构示意图、某多肽结构的示意图，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、明确氨基酸脱水脱水缩合的过程、掌握氨基酸脱水缩合过程中的相关计算是解题的关键．