Question

5．某细菌能产生一种链状“毒性肽”，其分子式是C₅₅H₇₀O₁₉N₁₀，将它彻底水解后只能得到下列四种氨基酸：甘氨酸（C₂H₅NO₂）、丙氨酸（C₃H₇NO₂）、苯丙氨酸（C₉H₁₁NO₂）、谷氨酸（C₅H₉NO₄）．请回答以下问题．
（1）该多肽是十肽化合物，连接相邻两个氨基酸之间的化学键的结构式是-CO-NH-．两个氨基酸分子相互作用的化学反应叫脱水缩合，其产物是二肽和水．
（2）该多肽进行水解，得到4个谷氨酸，3个苯丙氨酸，这些氨基酸在结构上的共同特点是每种氨基酸分子至少都有一个氨基和一个羧基，并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，．
（3）由题中提及的足量4种氨基酸，脱水缩合后形成的含4个肽键的链状化合物最多有1024（或4⁵）种．

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、分析题图：图示表示分子式为C₅₅H₇₀O₁₉N₁₀的多肽彻底水解后得到的四种氨基酸，这四种氨基酸都只含有一个氨基，根据多肽的分子式中含有十个N可推测出该多肽是由10个氨基酸形成的十肽，则十肽形成过程中脱去的水分子数=氨基酸数-肽链数=10-1=9个、形成9个肽键，四种氨基酸中，只有谷氨酸含有4个O原子，其它三种氨基酸都含有2个O原子，所以以O原子作为突破口，可算出谷氨酸的分子数目

解答 解：（1）四种氨基酸分子中都只含有一个N原子，因此根据N原子的数目可知该多肽链是由10个氨基酸脱水缩合形成的十肽化合物，连接相邻两个氨基酸之间的化学键是肽键、其结构式是-CO-NH-；两个氨基酸分子相互作用的化学反应叫脱水缩合，该过程形成的产物是二肽和水．
（2）由第（1）题可知这条链状多肽由10个氨基酸分子脱水缩合形成，则脱去的水分子数目=氨基酸数-肽链数=10-1=9个，因此该多肽水解时也需要9个水分子，四个氨基酸分子中只有谷氨酸含有2个羧基，假设谷氨酸分子数为M，则多肽链中的氧原子数目=（10-M）×2+4M-9=19，计算可知M=4个；设该多肽中含有甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸分别为x、y、z个，根据该多肽中含有的氨基酸数、C原子和H原子守恒则有：
x+y+z=10-4
2x+3y+9z+20=55
5x+7y+11z+36=70+18
以上三式联立解得x=1个、y=2个、z=3个，即该多肽中含有甘氨酸1个、丙氨酸2个、苯丙氨酸3个、谷氨酸4个，该多肽进行水解时会得到4个谷氨酸、3个苯丙氨酸，这些氨基酸在结构上的共同特点是每种氨基酸分子至少都有一个氨基和一个羧基，并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．
（3）含4个肽键的链状化合物是由5个氨基酸形成的五肽，由题中提及的足量4种氨基酸，脱水缩合后形成的含4个肽键的链状化合物的最多种类=4×4×4×4×4=1024（或4⁵）种．
故答案为：
（1）十-CO-NH-脱水缩合           二肽和水
（2）4      3      每种氨基酸分子至少都有一个氨基和一个羧基，并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
（3）1024（或4⁵）

点评 本题结合某细菌能产生的分子式是C₅₅H₇₀O₁₉N₁₀的一种链状“毒性肽”及其水解产物为题材，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．