Question

8．肉毒类毒素是由两个亚单位（每个亚单位为一条肽链盘曲折叠而成）组成的一种生物大分子，1mg可毒死20亿只小鼠．煮沸1min或75℃下加热5～10min，就能使其完全丧失活性．可能引起肉毒类毒素中毒的食品有腊肠、火腿、鱼及鱼制品、罐头食品、臭豆腐、豆瓣酱、面酱、豆豉等．下面是肉毒类毒素的局部结构简式：

请据此回答：
Ⅰ．（1）肉毒类毒素的化学本质是蛋白质，其基本组成单位的结构通式是．
（2）高温可使肉毒类毒素失活的主要原理是高温使蛋白质空间结构破坏．
（3）由上图可知，该片段由5种氨基酸组成，有4个肽键，在形成该片段时要脱去4分子水．
（4）一分子肉毒类毒素至少含有2个氨基和2个羧基，它们的位置分别位于两条肽链两端．
Ⅱ．加热会使蛋白质变性失活，在变性过程中肽键是否因此而断裂呢？请设计一个验证“蛋白质在加热变性后肽键没有断裂”的实验．
材料用具：0.01g•mL^-1的CuSO₄的溶液（双缩脲试剂B液）、0.1g•mL^-1的NaOH溶液（双缩脲试剂A液）、蛋清液、清水、酒精灯、试管、滴管等必备用品．
（1）实验原理：蛋白质中的肽键与双缩脲试剂发生颜色反应，呈紫色．如果加热变性的蛋白质与双缩脲试剂反应仍呈紫色，即可证明肽键没有断裂．
（2）方法步骤：a．取两支试管，分别编号A、B，向两支试管中加入等量的蛋清液．
b．对A试管进行加热，使蛋清变性；B试管不加热．
C．分别向两支试管中滴加1ml0.1g•mL^-1的NaOH溶液，摇匀；再向两支试管分别滴入4滴A0.01g•mL^-1的CuSO₄溶液，摇匀．
d．观察两试管中的颜色变化．
（3）预期结果：A、B试管中均出现紫色反应．
（4）实验结论：蛋白质在加热变性后肽键没有断裂．

Answer 1

分析 1、由题意可知，肉毒类毒素是由两个亚单位组成的生物大分子，图中，肉毒素的局部结构属于多肽链，该多肽链片段中的肽键结构-CO-NH-是4个，因此含有个氨基酸，五个氨基酸中的R基各不相同，因此氨基酸是5种，一条肽链中至少含有一个氨基和一个羧基，肉毒素是2条肽链，因此至少含有2个氨基和2个羧基．
2、该实验的目的是验证加热是由蛋白质的空间结构引起的，肽键结构没有变化，实验原理是：
蛋白质中的肽键与双缩脲试剂发生颜色反应，呈紫色．如果加热变性的蛋白质与双缩脲试剂反应仍呈紫色，即可证明肽键没有断裂；按照实验设计的对照原则和单一变量原则完善实验步骤、预期实验结果并获取结论．

解答 解：Ⅰ（1）由题图可知，肉毒素是由氨基酸脱水缩合形成的肽链，本质属于蛋白质；组成蛋白质的基本组成单位是氨基酸，结构通式是：．
（2）高温会破坏蛋白质的空间结构，而使蛋白质变性．
（3）分析题图可知，该化合物含有4个肽键，因此是由5个氨基酸脱去四分子水形成的五肽化合物，由于5个氨基酸的R基各不相同，因此是五种氨基酸．
（4）由题意知，肉毒类毒素是由两个亚单位组成的生物大分子，即含有2条肽链，因此至少含有2个游离的氨基和两个游离的羧基，分别位于两条肽链的两端．
Ⅱ（2）该实验的目的是验证“蛋白质在加热变性后肽键没有断裂”，实验原理是白质中的肽键与双缩脲试剂发生颜色反应，呈紫色．如果加热变性的蛋白质与双缩脲试剂反应仍呈紫色，即可证明肽键没有断裂．
因此实验可以分为两组：一组实验组、一组对照组，实验组加热，对照组不加热，按照实验涉及的对照原则和单一变量原则设计、完善实验步骤如下：
a．取两支试管，分别编号A、B，向两支试管中加入等量蛋清液．
b．A试管加热处理，使蛋清变性；B试管不加热．
C． 分别向两支试管中滴加1ml0.1 g•mL^-1的NaOH溶液，摇匀；再向两支试管分别滴入4滴A0.01 g•mL^-1的CuSO₄溶液，摇匀．
d．观察两试管中的颜色变化
（3）预期结果：A、B试管中均出现紫色反应．
（4）结论：蛋白质在加热变性后肽键没有断裂．
故答案为：
Ⅰ．（1）蛋白质 

（2）高温使蛋白质空间结构破坏
（3）5   4   4
（4）2  2   两条肽链两端
Ⅱ．（2）a．等量的蛋清液         b．进行加热；不加热
c．分别向两支试管中滴加1ml0.1 g•mL^-1的NaOH溶液，摇匀；再向两支试管分别滴入4滴A0.01 g•mL^-1的CuSO₄溶液，摇匀
（3）A、B试管中均出现紫色反应

点评 本题的知识点是组成蛋白质的氨基酸的结构特点，氨基酸的脱水缩合反应，蛋白质变性的原因，蛋白质检测的方法和原理，旨在考查学生理解所学知识的要点，把握知识的内在联系形成知识网络，学会应用相关知识综合解答问题、设计并完善实验步骤，预期结果并获取结论．