赏析氨基酸和蛋白质构造的经典题

蛋白质是生命活动中极为重要的物质之一，虽然这一知识点包括学生实验，但其独特的魅力和丰富的知识内涵，经常受到命题者的关注，特别近年的化学高考试题中，就出现了许多与氨基酸和蛋白质有关的好题.现分类解析如下.

一、考查氨基酸分子的结构通式

解析：由氨基酸的通式可知每个氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基（R基上也可能含有氨基和羧基）.氨基酸脱水缩合形成多肽时，参与形成肽键的氨基和羧基不再称为游离的氨基和羧基，故任一多肽链至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基且分别位于首尾两端.该蛋白质由4条肽链组成，应至少含有4个游离的氨基和4个游离的羧基.答案：（D）.

点评：蛋白质在酸性、碱性、酶等条件下发生水解，蛋白质的水解中间过程，可以生成多肽，但水解的最终产物都是氨基酸.审题时要注意对题干中关键词（如“至少”和“游离”）的理解.

三、考查氨基酸脱水缩合规律

例3图1为结晶牛胰岛素分子结构示意图.已知胰岛素含有A、B两条多肽链，A链含有21个氨基酸，B链含有30个氨基酸，两条多肽链间通过两个二硫键（二硫键由两个―SH连接而成）连接，在A链上也形成1个二硫键.则胰岛素分子中含有的肽键数和51个氨基酸脱水缩合形成胰岛素后，相对分子质量比原来减少的数值各是多少（ ）

解析：蛋白质发生水解反应时，肽键断裂.故解答此题只需正确识别选项C是肽键即可.

点评：蛋白质的水解遵循“哪里来，哪里去”原则，即水从哪里生成，就从哪里加水进去，所以蛋白质水解中的断键位置，就是羧基中的碳原子和氨基中的氮原子相连的肽键.

五、考查确定多肽彻底水解产物

解析：利用氨基酸脱水缩合前后某些特定原子数目的守恒是解决此类计算题的突破口.由于4种氨基酸分子各含有1个N原子，根据该多肽的分子式，可知该多肽为十肽，其水解需要9分子水，又每分子甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸各含有2个O原子，每分子谷氨酸含有4个O原子，设谷氨酸有x个，其他3种氨基酸有（10-x）个，根据脱水缩合前后O原子守恒可得：（10-x）×2+4x+19+9，解方程得x=4.答案：（A）.

点评：根据2个氨基酸脱1分子水形成二肽，含有一个肽键，3个氨基酸脱2分子水形成三肽，类推（n+1）个氨基酸脱n分子水形成多肽，含n个肽键.反之，一个链状蛋白质分子（多肽分子）水解生成n个氨基酸分子，则要消耗（n-1）个水分子.

六、考查蛋白质水解后生成氨基酸分子数

解析：（1）解此题可根据蛋白质水解规律，利用原子守恒法解答.因这几个氨基酸均只有一个氮原子，多肽的分子式中有十个氮原子，则有十个氨基酸参加反应，故为十肽.十个氨基酸之间可脱去九分子水，则有九个肽键.（2）因十个氨基酸脱去九个水分子后，生成多肽中有70个氢原子和19个氧原子，则十个氨基酸共有70+18=88个氢原子和19+9=28个氧原子.设该多肽中含甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸分别为a、b、c、d个，分别由C、H、O、N原子守恒得关系式如下：

解得：a=1，b=2，c=4，d=3.故该多肽水解后有4个谷氨酸，3个苯丙氨酸.

点评：根据2个氨基酸脱1分子水形成二肽，含有一个肽键，3个氨基酸脱2分子水形成三肽，类推（n+1）个氨基酸脱n分子水形成多肽，含n个肽键.反之，一个链状蛋白质分子（多肽分子）水解生成n个氨基酸分子，则要消耗（n-1）个水分子.

[黑龙江省鸡西市第一中学 （158100）]