Question

5．分析并回答有关蛋白质的计算问题：
（1）某蛋白质由124个氨基酸组成，其中有8个-SH，在肽链形成空间结构时，生成4个二硫键（-S-S-）（如图1示），若氨基酸的平均分子量为125，则该蛋白质的分子量约为13278．

（2）某一蛋白质分子的分子量为12822，由4条肽链构成，形成1mol该蛋白质分子脱去水分子的质量为1764克，则用于该蛋白质合成的氨基酸的平均分子量为143．
（3）已知某氨基酸的R基为（-C₂H₄ON），现有一分子式为C₇₂H₁₁₃N₂₁O₂₂S₂的链状多肽，其中含有3个具有上述R基的氨基酸．则该多肽中最多有17个肽键．
（4）经分析，某条多肽链中有氧原子a个，氮原子b个，一分子该多肽彻底水解刚好消耗c个水分子，并且只得到图2四种氨基酸．经分析推算可知，1分子该多肽水解得到的赖氨酸个数为b-c-1个，谷氨酸的个数为$\frac{a-c-2}{2}$个．
（5）用某种肽酶处理1mol某链状多肽，充分反应后得到4mol的氨基酸、2mol的二肽、3mol的四肽和4mol六肽的混合物，则消耗了12mol的水分子．

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．

解答 解：（1）124个氨基酸形成1条肽链脱去的水分子数=氨基酸数-肽链数=124-1=123个，8个-SH形成4个二硫键脱4个氢分子，则该蛋白质的分子量=氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量一脱去水分子数×18-形成4个二硫键脱去的氢分子的相对分子质量=124×125-123×18-4×2=13278．
（2）每mol水分子的质量为18克，质量为1764克水的物质的量为1764÷18=98mol，即形成每分子该蛋白质分子脱去98分子的水，设用于该蛋白质合成的氨基酸的平均分子量为X，根据“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”可得（98+4）X-98×18=12822，解得X=143．
（3）由氨基酸的结构通式可知，组成蛋白质的氨基酸的分子式可表示为C₂H₄O₂N+R基，由题意知某氨基酸的R基为（-C₂H₄ON）、则每分子该氨基酸含有2个N原子，若分子式为C₇₂H₁₁₃N₂₁O₂₂S₂的链状多肽中含有3个该氨基酸，则该肽链中的氨基酸最多含有21-2×3+3=18个，18个氨基酸形成的肽链中肽键的数目=氨基酸总数-肽链数=18-1=17个．
（4）在赖氨酸、谷氨酸、丙氨酸和苯丙氨酸分子中，只有赖氨酸分子中含有2个氮原子（其它三种氨基酸分子中均含1个氮原子），只有谷氨酸分子中含有4个氧原子（其它三种氨基酸分子中均含2个氧原子），设该多肽中含有赖氨酸Y个、谷氨酸Z个，由“氮原子数=氨基酸中氮原子总数”得2Y+（c+1-Y）×1=b、解得Y=b-c-1，由“氧原子数=各氨基酸中氧原子总数一脱去水分子数”得4Z+2（c+1-Z）-c=a，解得Z=$\frac{a-c-2}{2}$．
（5）用某种肽酶处理1mol某链状多肽，充分反应后得到4mol的氨基酸、2mol的二肽、3mol的四肽和4mol六肽的混合物，反应得到混合物的总的物质的量=4+2+3+4=13mol，其消耗水分子的物质的量为13-1=12mol．
故答案为：
（1）13278  
（2）143  
（3）17  
（4）b-c-1      $\frac{a-c-2}{2}$ 
（5）12

点评 本题结合某蛋白质分子的结构图、四种氨基酸的分子结构图，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．