Question

12．我國(guó)是世界上第一個(gè)人工合成結(jié)晶牛胰島素的國(guó)家．胰島素對(duì)于糖尿病，特別是胰島素依賴性糖尿病的治療至關(guān)重要．其合成過程如下：剛合成的多肽稱前胰島素原，在信號(hào)肽酶的作用下，前胰島素原的信號(hào)肽被切除，而成為胰島素原，最后胰島素原通過蛋白酶的水解作用生成胰島素和一個(gè)多肽C（如圖）．請(qǐng)回答：

（1）前胰島素原可與雙縮脲試劑產(chǎn)生顏色反應(yīng)，原因是前胰島素原有肽鍵，該鍵的化學(xué)式是-NH-CO-（或-CO-NH-）．
（2）胰島素分子由51個(gè)氨基酸脫水縮合形成兩條肽鏈，這兩條肽鏈通過一定的化學(xué)鍵，如圖中的-S-S-相互連接在一起而形成．這些氨基酸形成蛋白質(zhì)后，相對(duì)分子質(zhì)量比原來減少了888．
（3）從理論上分析，胰島素分子至少有2個(gè)-NH₂．
（4）由前胰島素原最終生成胰島素的過程要有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體（細(xì)胞器）的直接參與．

Answer 1

分析 1、構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸，其結(jié)構(gòu)通式是，即每種氨基酸分子至少都含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基，且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上，這個(gè)碳原子還連接一個(gè)氫和一個(gè)R基，氨基酸的不同在于R基的不同．
2、氨基酸在核糖體中通過脫水縮合形成多肽鏈，而脫水縮合是指一個(gè)氨基酸分子的羧基（-COOH ）和另一個(gè)氨基酸分子的氨基（-NH₂）相連接，同時(shí)脫出一分子水的過程；連接兩個(gè)氨基酸的化學(xué)鍵是肽鍵，其結(jié)構(gòu)式是-CO-NH-；氨基酸形成多肽過程中的相關(guān)計(jì)算：肽鍵數(shù)=脫去水分子數(shù)=氨基酸數(shù)一肽鏈數(shù)，游離氨基或羧基數(shù)=肽鏈數(shù)+R基中含有的氨基或羧基數(shù)，至少含有的游離氨基或羧基數(shù)=肽鏈數(shù)，蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量=氨基酸數(shù)目×氨基酸平均相對(duì)分子質(zhì)量一脫去水分子數(shù)×18．
3、蛋白質(zhì)中含有肽鍵，可與雙縮脲試劑作用產(chǎn)生紫色反應(yīng)．
4、分泌蛋白的合成、加工和運(yùn)輸過程：最初是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體中由氨基酸形成肽鏈，肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行加工，形成有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)由囊泡包裹著到達(dá)高爾基體，高爾基體對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步加工，然后形成囊泡經(jīng)細(xì)胞膜分泌到細(xì)胞外，該過程消耗的能量由線粒體提供．
5、分析題圖：題圖是其胰島素的合成過程，由氨基酸剛合成的多肽稱前胰島素原，在信號(hào)肽酶的作用下，前胰島素原的信號(hào)肽被切除，而成為胰島素原，最后胰島素原通過蛋白酶的水解作用生成胰島素和一個(gè)多肽C．

解答 解：（1）前胰島素原是由氨基酸形成的，其分子中含有肽鍵，可與雙縮脲試劑作用產(chǎn)生顏色反應(yīng)，肽鍵是由一個(gè)氨基酸分子的羧基（-COOH ）和另一個(gè)氨基酸分子的氨基（-NH₂）相連接，同時(shí)脫出一分子后形成的，肽鍵的結(jié)構(gòu)式是-NH-CO-（或-CO-NH-）．
水的過程；連接兩個(gè)氨基酸的化學(xué)鍵是肽鍵，其結(jié)構(gòu)式是-CO-NH-；氨基原因是前胰島素原有 肽鍵，該鍵的化學(xué)式是-NH-CO-（或-CO-NH-）．
（2）胰島素分子由51個(gè)氨基酸經(jīng)脫水縮合的方式形成兩條肽鏈（此過程的脫水?dāng)?shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)=51-2=49個(gè)），這兩條肽鏈通過一定的化學(xué)鍵，如圖中的-S-S-相互連接在一起而形成（-S-S-共3個(gè)，其中1個(gè)位于其中1條鏈內(nèi)部、2個(gè)位于兩條肽鏈之間，每個(gè)-S-S-是由兩個(gè)-SH脫去1分子氫形成的）；這些氨基酸形成蛋白質(zhì)后，相對(duì)分子質(zhì)量比原來減少的質(zhì)量=脫去的水分子的相對(duì)質(zhì)量+形成3個(gè)二硫鍵失去的質(zhì)量=（51-2）×18+2×3=888．
（3）從理論上分析，胰島素分子至少含有的-NH₂數(shù)=肽鏈數(shù)=2個(gè)．
（4）胰島素是一種分泌蛋白，在由前胰島素原最終生成胰島素的過程中需要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的修飾和加工．
故答案為：
（1）肽-NH-CO-（或-CO-NH-）    
（2）888      
（3）2                          
（4）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合胰島素的合成過程圖，考查蛋白質(zhì)的合成--氨基酸脫水縮合的知識(shí)，考生識(shí)記氨基酸的結(jié)構(gòu)通式及特點(diǎn)、明確氨基酸脫水縮合過程和分泌蛋白的合成和分泌過程、掌握氨基酸脫水縮合過程中的相關(guān)計(jì)算是解題的關(guān)鍵．