Question

15．从一种真核细胞中提取大量核糖体，放入含下列几种物质（其中N已经被¹⁵N标记）的培养液中，假设培养液里含有核糖体完成其功能的一切物质和条件．回答（[]中填序号）：
①NH₂-CH²（COOH）  ②NH₂-CH₂-CH₂0H    ③NH₂-CH（COOH）-CH₂-COOH
④NH₂-CH（NH₂）-CH₂-COOH   ⑤NH₂-CH（COOH）-CH₂SH
（1）实验中所用的培养液相当于细胞中细胞质基质；
（2）上述符合要求的有机物各一个合成的多肽分子含有1个氨基和3个羧基；
（3）实验中检测到一多肽链含有180个¹⁵N，分析知不同种类的单体在此分子中数量相同，则该多肽中有301个氧原子，脱去的水的相对质量是3222；
（4）如果得到的一条肽链长度不变，组成的氨基酸的种类和数目也不变，改变其中的排列顺序或肽链的空间结构，就可以改变其性质．

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、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、分析题干中①～⑤五种化合物：结合氨基酸的结构通式可判断①NH₂-CH₂（COOH）、③NH₂-CH（COOH）-CH₂-COOH ⑤NH₂-CH（COOH）-CH₂SH都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上，该碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团，符合氨基酸结构通式特点，故他们都是组成蛋白质的氨基酸；②NH₂-CH₂-CH₂OH没有羧基，④NH₂-CH（NH₂）-CH₂-COOH中的氨基和羧基没有连在同一个碳原子，故②和④都不是构成蛋白质的氨基酸．
1个多肽至少一端有1个氨基，另一端有1个羧基，③NH₂-CH（COOH）-CH₂-COOH的R基还有1个羧基，故该多肽含有1个氨基和2个羧基．

解答 解：（1）培养液中含有核糖体和完成核糖体功能的一切物质和条件，培养液相当于细胞内的细胞质基质．
（2）题干中可构成蛋白质的氨基酸①③⑤的R基中，只有氨基酸③的R基中含有羧基（1个），各氨基酸的R基中均不含氨基，所以上述符合要求的有机物（①③⑤）各一个合成的多肽分子含有的氨基数=肽链数=1个、含有的羧基数=肽链数+R基中含有的羧基数=1+1=2个．
（3）题图中组成蛋白质的氨基酸①③⑤分子均含有1个N，如果实验中检测到一多肽含有180个¹⁵N，则该多肽最是由180个氨基酸组成的，且不同种类的单体在此分子中数量相同，则不同种类的单体（题图中的①③⑤，其分子中含有的氧原子数分别为2个、4个、2个）在此分子中均有180÷3=60个，由这些氨基酸形成的多肽中含有的氧原子数=各氨基酸中氧原子总数一脱去水分子数=（60×2+60×4+60×2）-（180-1）=301个，脱去的水的相对质量=脱水数×18=（180-1）×18=3222．
（4）肽链的结构与构成肽链的氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构有关，如果一条肽链长度不变，组成的氨基酸的种类和数目也不变，改变肽链中的氨基酸的排列顺序和肽链的空间结构可以使该肽链的结构发生改变，进而改变肽链的性质．
故答案为：
（1）细胞质基质
（2）1     3
（3）301      3222
（4）排列顺序或肽链的空间结构

点评 本题结合几种化合物的结构简式，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及特点、明确氨基酸脱水缩合过程和蛋白质多样性的直接原因、掌握氨基酸脱水缩合过程中的相关计算是解题的关键．