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，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．
（2）由图可知，该片段由5种氨基酸组成，有1个游离的羧基，在形成该片段时要脱去4分子水．
（3）若某种肉毒类毒素由102个氨基酸组成，氨基酸的平均分子量为128，则这个毒素的分子量为11256．
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）、蛋清稀释液、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，向两支试管中各加入等量（或2ml）的蛋清稀释液．
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1ml 0.1 g•mL^-1的NaOH溶液，摇匀，再向两支试管分别滴入4滴0.01 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）实验结论：蛋白质在加热变性后肽键没有断裂．

Answer 1

分析 1、构成蛋白质的基本单位是氨基酸，其结构通式是，即每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢和一个R基，氨基酸的不同在于R基的不同．
2、氨基酸通过脱水缩合形成多肽链，而脱水缩合是指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，同时脱出一分子水的过程；连接两个氨基酸的化学键是肽键，其结构式是-CO-NH-；氨基酸形成多肽过程中的相关计算：肽键数=脱去水分子数=氨基酸数一肽链数，游离氨基或羧基数=肽链数+R基中含有的氨基或羧基数，至少含有的游离氨基或羧基数=肽链数，蛋白质的相对分子质量=氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量一脱去水分子数×18．
3、高温、过酸或过碱均会使蛋白质的空间结构破坏而失活．
4、蛋白质或多肽中含有肽键，可以与双缩脲试剂（由A液和B液构成，A液是质量浓度为0.1 g/mL氢氧化钠溶液，B液是质量浓度为0.01 g/mL硫酸铜溶液）作用，产生紫色反应．

解答 解：Ⅰ．（1）肉毒类毒素是由两个亚单位（每个亚单位为一条链盘曲折叠而成）组成的一种生物大分子，其化学本质是蛋白质，高温可使蛋白质的空间结构破坏，使蛋白质失活．
（2）由图可知，该片段含有4个肽键、5个R基（分别为CH₂-C₆H₄OH、-H、-CH₃、-CH₂-C₆H₅、-CH₂-CH（CH₃）₂），R基有5种，说明该片段有5种氨基酸组成，该片段有1个游离的羧基（-COOH），在形成该片段时要脱去的水分子数=肽键数=4个．
（3）若某种肉毒类毒素由102个氨基酸组成，氨基酸的平均分子量为128，则这个毒素的分子量=氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量一脱去水分子数×18=102×128-（102-2）×18=11256．
Ⅱ．（1）蛋白质中含有肽腱，肽腱可以与双缩脲试剂发生反应产生紫色．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）探究实验需要遵循单一变量和对照原则．
a．为了控制单一变量，两支试管需要加入等量（或2ml）的蛋清稀释液．
b．为了设计对照实验，对A试管加热，使蛋清液变性，B试管不加热．
c．鉴定蛋白质，需要使用双缩脲试剂，双缩脲试剂使用时先加A液再加B液，即分别向两支试管中滴加1ml 0.1 g•mL^-1的NaOH溶液，摇匀，再向两支试管分别滴入4滴0.01 g•mL^-1的CuSO₄溶液，摇匀．
d．观察两试管的颜色变化．
（3）蛋白质加热后会变性，若A、B试管中均出现紫色反应，证明蛋白质在加热变性以后肽腱没有断裂．
故答案为：
Ⅰ．（1）蛋白质     高温使蛋白质空间结构破坏
（2）5     1      4        
（3）11256
Ⅱ．（2）a．等量（或2ml）的蛋清稀释液  
 b．进行加热     不加热   
c．分别向两支试管中滴加1ml 0.1 g•mL^-1的NaOH溶液，摇匀，再向两支试管分别滴入4滴0.01 g•mL^-1的CuSO₄溶液，摇匀
（3）A、B试管中均出现紫色反应

点评 本题考查蛋白质的合成--氨基酸的脱水缩合、实验设计的知识，考生识记氨基酸的结构通式、明确氨基酸脱水缩合的过程和相关计算、掌握生物实验设计的方法是解题的关键．