Question

2004年诺贝尔化学奖授予以色列科学家阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科和美国科学家欧文·罗斯，以表彰他们发现了泛素在细胞内蛋白质降解调节作用，揭开了蛋白质“死亡”的重要机理。

（1）生物体内存在着两类蛋白质降解过程，一种是不需要能量的，比如发生在消化道中的初步降解，这一过程只需要_________________参与；另一种则需要能量，它是一种高效率、针对性很强的降解过程。消耗的能量直接来自于_________________。

（2）细胞内的蛋白质处于不断地降解与更新的过程中。泛素在其蛋白质降解过程中，起到“死亡标签”的作用，即被泛素标记的蛋白质将被特异性地识别并迅速降解，降解过程发生在          （细胞器）中。

（3）泛素是一个由76个氨基酸组成的多肽链，只在细胞内起作用，可见与泛素的合成有关的细胞器是________，其合成方式称为___________，控制这一过程基因含有         个脱氧核苷酸（考虑终止密码子）。

（4）今有一化合物，其分子式为C₅₅H₇₀O₁₉N₁₀，已知将它水解后只得到四种氨基酸。问：

该物质共含有羧基____个，进行水解时需________个水分子。合成该物质需要tRNA的种类为______，控制该多肽合成的mRNA（考虑终止密码子）彻底水解需要_______个水分子。

Answer

（1）蛋白酶（肽酶） ATP

（2）溶酶体

（3）（游离）核糖体 脱水缩合 462

（4）5 9 不能确定 98

【解析】（1）消化道中对蛋白质进行降解的物质是蛋白酶或肽酶；生物体细胞内存在的高效率、针对性很强的降解蛋白质的过程，该过程需要消耗ATP水解释放能量，因为ATP是细胞内的直接能源物质。

（2）溶酶体会水解衰老、损伤的细胞器或细胞结构，所以会水解被泛素标记的成为“死亡物质”的蛋白质，因为这类蛋白质对细胞是没有用的。

（3）只在细胞内起作用的蛋白质的合成场所是游离核糖体。蛋白质的合成过程是脱水缩合。根据DNA（基因）的脱氧核苷酸数：RNA的核糖核苷酸数：氨基酸数（密码子数）至少是6:3:1，可以推知泛素含有76个氨基酸，则需要77个密码子（其中1个是终止密码子），泛素基因的脱氧核苷酸数至少为77×6=462。

（4）该化合物的分子式为C55H70O19N10，且组成该化合物的四种氨基酸都只含有1个N元素，故该化合物是十肽，由10个氨基酸缩合而成。除了谷氨酸含4个O原子外，其他三种氨基酸都只含2个O原子，说明该化合物仅谷氨酸的R基含有1个羧基，2个O原子。该化合物的O原子数19=氨基酸数+链数+R基上的O=10+1+R基上的O，得出R基上的O有8个，可求出谷氨酸数=8÷2=4个，也就说明R基上含有4个羧基，另外每条肽链末端都有1个羧基，故该化合物共含有5个羧基。十肽脱水缩合产生9个水分子。因为氨基酸的密码子有简并性的特点，也即知道氨基酸的种类，无法确定密码子的种类，故对应的反密码子的种类也无法确定，反密码子位于tRNA上，所以无法确定tRNA的种类。该多肽是由10个氨基酸组成，一个氨基酸对应一个密码子，故形成该多肽的密码子有10个，再加上1个终止密码子，故需要11个密码子，一个密码子由3个核糖核苷酸组成，共33个核糖核苷酸，初步水解该mRNA需要水分子32个，形成33个游离的核糖核苷酸，每个核糖核苷酸彻底水解成1分子磷酸、1分子核糖和1分子含N碱基需要2个水分子，故总共需要消耗水分子数为32+33×2=98个。

【考点定位】蛋白质的结构与功能；遗传信息的转录和翻译；ATP在代谢中的作用；主要细胞器的结构与功能

【名师点睛】遗传信息、密码子和反密码子的比较

项目

遗传信息

密码子

反密码子

概念

基因中的脱氧核苷酸的排列顺序

mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基叫密码子

tRNA上能识别信使RNA上相应密码子的三个相邻的碱基

位置

位于DNA中

位于mRNA上

位于tRNA上

作用

控制生物的性状

决定蛋白质中氨基酸的排列顺序

识别密码子，转运相应的氨基酸

联系

遗传信息通过控制密码子和反密码子中核苷酸的排列顺序来控制蛋白质的合成，从而控制生物的性状。

【特别提醒】

（1）密码子有64种，其中2个起始密码子，可以编码氨基酸；3个终止密码子，不编码氨基酸，其他59个为普通密码子，可以编码氨基酸，故能够编码氨基酸的密码子有61种。反密码子最多有61种。

（2）密码子、tRNA与氨基酸的数量对应关系为：一种氨基酸可有一种或多种密码子，可由一种或多种tRNA来运输，而一种密码子只能决定一种氨基酸，一种tRNA只能运输一种氨基酸。

（3）tRNA上有很多碱基，不只是3个，只是构成反密码子的部分是3个碱基。