Question

16．肉毒類毒素是由兩個(gè)亞單位（每個(gè)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．如圖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)，其基本組成單位的結(jié)構(gòu)通式是．
（2）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．
（3）由上圖可知，該片段由5種氨基酸組成，有4個(gè)肽鍵，在形成該片段時(shí)要脫去4分子水．
（4）一分子肉毒類毒素至少含有2個(gè)氨基和2個(gè)羧基，它們的位置分別位于兩條肽鏈兩端．
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(jì)一個(gè)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，編號A、B，分別向兩支試管中加入等量的蛋清液．
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1mlA液（0.1g•mL^-1的NaOH溶液），搖勻，再向兩支試管分別滴入4滴B液（0.01g•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、蛋白質(zhì)的基本組成單位是氨基酸，氨基酸通過脫水縮合反應(yīng)形成肽鏈，肽鏈中的肽鍵數(shù)=脫去的水分子數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)，一條肽鏈至少含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基，分別位于肽鏈的兩端．
2、蛋白質(zhì)多樣性與組成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序及蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)有關(guān)．
3、蛋白質(zhì)中的肽鍵能與雙縮脲試劑反應(yīng)呈現(xiàn)紫色，因此可以用雙縮脲試劑檢測蛋白質(zhì)，雙縮脲識記的使用方法：先向試管中滴加1ml A液（ 0.1 g•mL^-1的NaOH溶液），搖勻；再向試管中滴入4滴B液（0.01 g•mL^-1的CuSO₄溶液），搖勻，觀察顏色變化．

解答 解：Ⅰ（1）由題意知，肉毒類毒素是由兩條肽鏈形成的，因此是蛋白質(zhì)；蛋白質(zhì)的基本組成單位是氨基酸，結(jié)構(gòu)通式是．
（2）高溫可以使蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)改變而失去活性．
（3）分析題圖可知，該肽鏈片段中含有5個(gè)R基，5個(gè)R基各不相同，因此是由5種氨基酸脫去4分子水由4個(gè)肽鍵連接形成的五肽化合物．
（4）肉毒類毒素是由兩條肽鏈形成的，至少含有2個(gè)氨基和2個(gè)羧基，分別位于2條肽鏈的兩端．
Ⅱ該實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證蛋白質(zhì)在加熱變性后肽鍵沒有斷裂，實(shí)驗(yàn)的自變量是蛋白質(zhì)是否經(jīng)過加熱變性，因變量是與雙縮脲試劑反應(yīng)呈現(xiàn)的顏色反應(yīng)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的對照原則和單一變量原則，實(shí)驗(yàn)步驟如下：
a．取兩支試管，編號A、B，分別向兩支試管中加入等量的蛋清液．
b．對A試管進(jìn)行加熱，使蛋清變性；B試管不加熱，作為對照．
c、分別向兩支試管中滴加1ml A液（ 0.1 g•mL^-1的NaOH溶液），搖勻，再向兩支試管分別滴入4滴B液（0.01 g•mL^-1的CuSO₄溶液），搖勻．
d、觀察顏色變化．
（3）預(yù)期結(jié)果：A、B試管中均出現(xiàn)紫色反應(yīng)
（4）結(jié)論：蛋白質(zhì)在加熱變性后肽鍵沒有斷裂
Ⅰ．
（1）蛋白質(zhì)  
（2）高溫使蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)破壞
（3）5   4     4    
（4）2  2   兩條肽鏈兩端
Ⅱ．
（2）a．等量的蛋清液        
 b．進(jìn)行加熱    不加熱
c．分別向兩支試管中滴加1ml A液（ 0.1 g•mL^-1的NaOH溶液），搖勻；再向兩支試管分別滴入4滴B液（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 本題的知識點(diǎn)是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及蛋白質(zhì)變性的原因，氨基酸的脫水縮合反應(yīng)，蛋白質(zhì)檢測方法，旨在考查學(xué)生理解所學(xué)知識的要點(diǎn)，把握知識的內(nèi)在聯(lián)系，形成知識網(wǎng)絡(luò)并應(yīng)用相關(guān)知識解決實(shí)際問題．