题目内容
【题目】我国是世界上第一个人工合成结晶牛胰岛素的国家。胰岛素对于糖尿病，特别是胰岛素依赖性糖尿病的治疗至关重要。其合成过程如下：刚合成的多肽称前胰岛素原，在信号肽酶的作用下，前胰岛素原的信号肽被切除，而成为胰岛素原。最后胰岛素原通过蛋白酶的水解作用生成胰岛素和一个多肽C(如图所示)。请回答：
(1)前胰岛素原可与_______试剂产生颜色反应，前胰岛素原水解所需的水中的氢用于形成________。
(2)胰岛素分子由51个氨基酸经_______的方式形成两条肽链，这两条肽链通过一定的化学键，如图中的________相互连接在一起而形成。这些氨基酸形成蛋白质后，相对分子质量比原来减少了________。
(3)由前胰岛素原最终生成胰岛素的过程要有__________(细胞器)的直接参与。
(4)蛋白质的空间结构遭到破坏，其生物活性就会丧失，这称为蛋白质的变性。高温、强碱、强酸、重金属等都会使蛋白质变性。现利用提供的材料用具，请你设计实验，探究乙醇能否使蛋白质变性。
材料用具：质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、质量分数为2%的新鲜淀粉酶溶液、蒸馏水、质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液、质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液、无水乙醇、烧杯、试管、量筒、滴管、温度计、酒精灯。
a．实验步骤(请填充表格空白处)
步骤 | 具体操作 | |
A试管 | B试管 | |
① | 1 mL新鲜的淀粉酶溶液 | 1 mL新鲜的淀粉酶溶液 |
② | 5滴蒸馏水 | |
③ | 2 mL可溶性淀粉溶液 | 2 mL可溶性淀粉溶液 |
④ | 摇匀后，同时放入适宜温度的温水中维持5 min | |
⑤ | 配制一定量的斐林试剂 | |
⑥ | 从温水中取出A、B试管，各加入1 mL斐林试剂摇匀，放入盛有50 ℃～65 ℃温水的大烧杯中加热约2 min，观察试管中出现的颜色变化 | |
b．实验结果预测及结论___________________________________________
【答案】双缩脲—NH2和—COOH脱水缩合—S—S—888内质网、高尔基体5滴无水乙醇①A试管中出现砖红色沉淀，B试中管不出现 ，说明乙醇能使淀粉酶(蛋白质)变性；②A试管中出现砖红色沉淀，B试管中也出现砖红色沉淀 ，说明乙醇不能使淀粉酶(蛋白质)变性
【解析】
分析题干信息可知，实验的目的是探究乙醇能否使蛋白质变性。实验原理是淀粉酶能催化淀粉水解成还原糖，还原糖与本尼迪试剂反应出现砖红色沉淀。淀粉酶的化学本质为蛋白质，有机溶剂可使淀粉酶（蛋白质）变性。淀粉酶变性后，不能催化淀粉水解，非还原糖与本尼迪试剂不会发生颜色反应。根据实验目的可知，本实验的自变量为是乙醇的有无，因变量是蛋白质是否变性，可以通过观察加入本尼迪试剂是否呈现砖红色沉淀来判断。
（1）前胰岛素原是由氨基酸脱水缩合形成的，分子中含有肽键，可与双缩脲试剂作用产生颜色反应。肽键是由一个氨基酸分子的羧基（–COOH ）和另一个氨基酸分子的氨基（–NH2）相连接，同时脱出一分子水后形成，其结构式是–NH–CO–。前胰岛素原水解时肽键断裂，水中的氢用于形成–COOH和–NH2。
（2）胰岛素分子由51个氨基酸经脱水缩合的方式形成两条肽链，这两条肽链通过二硫键（–S–S–）相互连接在一起而形成。这些氨基酸形成蛋白质后，相对分子质量比原来减少了（51–2）×18+6=888。
（3）胰岛素是一种分泌蛋白，前胰岛素原在核糖体中合成，在内质网和高尔基体中加工形成胰岛素。
（4）a．实验步骤：分析题干可知，该实验的探究乙醇能否使蛋白质变性，自变量是乙醇的有无，实验过程中无关变量应保持一致且适宜，因此A试管中加5滴蒸馏水作为对照组，B试管中应加5滴无水乙醇作为实验组。
b．实验结果预测及结论：
由于该实验是探究性实验，实验结果有两种情况：①A试管中出现砖红色沉淀，B试中管不出现 ，说明乙醇能使淀粉酶(蛋白质)变性；②A试管中出现砖红色沉淀，B试管中也出现砖红色沉淀 ，说明乙醇不能使淀粉酶(蛋白质)变性。
