Question

8．肉毒類毒素是由兩個亞單位（每個亞單位為一條肽鏈盤曲折疊而成）組成的一種生物大分子，1mg可毒死20億只小鼠．煮沸1min或75℃下加熱5～10min，就能使其完全喪失活性．可能引起肉毒類毒素中毒的食品有臘腸、火腿、魚及魚制品、罐頭食品、臭豆腐、豆瓣醬、面醬、豆豉等．下面是肉毒類毒素的局部結(jié)構(gòu)簡式：

請據(jù)此回答：
Ⅰ．（1）肉毒類毒素的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，高溫可使肉毒類毒素失活的主要原理是高溫使蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)破壞．
（2）由圖可知，該片段由5種氨基酸組成，有1個游離的羧基，在形成該片段時要脫去4分子水．
（3）若某種肉毒類毒素由102個氨基酸組成，氨基酸的平均分子量為128，則這個毒素的分子量為11256．
Ⅱ．加熱會使蛋白質(zhì)變性失活，在變性過程中肽鍵是否因此而斷裂呢？請?jiān)O(shè)計一個驗(yàn)證“蛋白質(zhì)在加熱變性后肽鍵沒有斷裂”的實(shí)驗(yàn)．
材料用具：0.01g•mL^-1的CuSO₄的溶液（雙縮脲試劑B液）、0.1g•mL^-1的NaOH溶液（雙縮脲試劑A液）、蛋清稀釋液、清水、酒精燈、試管、滴管等必備用品．
（1）實(shí)驗(yàn)原理：蛋白質(zhì)中的肽鍵與雙縮脲試劑發(fā)生顏色反應(yīng)，呈紫色．如果加熱變性的蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑反應(yīng)仍呈紫色，即可證明肽鍵沒有斷裂．
（2）方法步驟：a．取兩支試管，分別編號A、B，向兩支試管中各加入等量（或2ml）的蛋清稀釋液．
b．對A試管進(jìn)行加熱，使蛋清變性；B試管不加熱．
c．分別向兩支試管中滴加1ml 0.1 g•mL^-1的NaOH溶液，搖勻，再向兩支試管分別滴入4滴0.01 g•mL^-1的CuSO₄溶液，搖勻．
d．觀察兩試管中的顏色變化．
（3）預(yù)期結(jié)果：A、B試管中均出現(xiàn)紫色反應(yīng)．
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：蛋白質(zhì)在加熱變性后肽鍵沒有斷裂．

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氨基和一個羧基，且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上，這個碳原子還連接一個氫和一個R基，氨基酸的不同在于R基的不同．
2、氨基酸通過脫水縮合形成多肽鏈，而脫水縮合是指一個氨基酸分子的羧基（-COOH ）和另一個氨基酸分子的氨基（-NH₂）相連接，同時脫出一分子水的過程；連接兩個氨基酸的化學(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)的相對分子質(zhì)量=氨基酸數(shù)目×氨基酸平均相對分子質(zhì)量一脫去水分子數(shù)×18．
3、高溫、過酸或過堿均會使蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)破壞而失活．
4、蛋白質(zhì)或多肽中含有肽鍵，可以與雙縮脲試劑（由A液和B液構(gòu)成，A液是質(zhì)量濃度為0.1 g/mL氫氧化鈉溶液，B液是質(zhì)量濃度為0.01 g/mL硫酸銅溶液）作用，產(chǎn)生紫色反應(yīng)．

解答 解：Ⅰ．（1）肉毒類毒素是由兩個亞單位（每個亞單位為一條鏈盤曲折疊而成）組成的一種生物大分子，其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，高溫可使蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)破壞，使蛋白質(zhì)失活．
（2）由圖可知，該片段含有4個肽鍵、5個R基（分別為CH₂-C₆H₄OH、-H、-CH₃、-CH₂-C₆H₅、-CH₂-CH（CH₃）₂），R基有5種，說明該片段有5種氨基酸組成，該片段有1個游離的羧基（-COOH），在形成該片段時要脫去的水分子數(shù)=肽鍵數(shù)=4個．
（3）若某種肉毒類毒素由102個氨基酸組成，氨基酸的平均分子量為128，則這個毒素的分子量=氨基酸數(shù)目×氨基酸平均相對分子質(zhì)量一脫去水分子數(shù)×18=102×128-（102-2）×18=11256．
Ⅱ．（1）蛋白質(zhì)中含有肽腱，肽腱可以與雙縮脲試劑發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生紫色．如果加熱變性的蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑反應(yīng)仍呈紫色，即可證明肽鍵沒有斷裂．
（2）探究實(shí)驗(yàn)需要遵循單一變量和對照原則．
a．為了控制單一變量，兩支試管需要加入等量（或2ml）的蛋清稀釋液．
b．為了設(shè)計對照實(shí)驗(yàn)，對A試管加熱，使蛋清液變性，B試管不加熱．
c．鑒定蛋白質(zhì)，需要使用雙縮脲試劑，雙縮脲試劑使用時先加A液再加B液，即分別向兩支試管中滴加1ml 0.1 g•mL^-1的NaOH溶液，搖勻，再向兩支試管分別滴入4滴0.01 g•mL^-1的CuSO₄溶液，搖勻．
d．觀察兩試管的顏色變化．
（3）蛋白質(zhì)加熱后會變性，若A、B試管中均出現(xiàn)紫色反應(yīng)，證明蛋白質(zhì)在加熱變性以后肽腱沒有斷裂．
故答案為：
Ⅰ．（1）蛋白質(zhì)     高溫使蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)破壞
（2）5     1      4        
（3）11256
Ⅱ．（2）a．等量（或2ml）的蛋清稀釋液  
 b．進(jìn)行加熱     不加熱   
c．分別向兩支試管中滴加1ml 0.1 g•mL^-1的NaOH溶液，搖勻，再向兩支試管分別滴入4滴0.01 g•mL^-1的CuSO₄溶液，搖勻
（3）A、B試管中均出現(xiàn)紫色反應(yīng)

點(diǎn)評 本題考查蛋白質(zhì)的合成--氨基酸的脫水縮合、實(shí)驗(yàn)設(shè)計的知識，考生識記氨基酸的結(jié)構(gòu)通式、明確氨基酸脫水縮合的過程和相關(guān)計算、掌握生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計的方法是解題的關(guān)鍵．