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構簡式：

請據此回答：
Ⅰ．（1）肉毒類毒素的化學本質是蛋白質，其基本組成單位的結構通式是．
（2）高溫可使肉毒類毒素失活的主要原理是高溫使蛋白質空間結構破壞．
（3）由上圖可知，該片段由5種氨基酸組成，有4個肽鍵，在形成該片段時要脫去4分子水．
（4）一分子肉毒類毒素至少含有2個氨基和2個羧基，它們的位置分別位于兩條肽鏈兩端．
Ⅱ．加熱會使蛋白質變性失活，在變性過程中肽鍵是否因此而斷裂呢？請設計一個驗證“蛋白質在加熱變性后肽鍵沒有斷裂”的實驗．
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）實驗原理：蛋白質中的肽鍵與雙縮脲試劑發生顏色反應，呈紫色．如果加熱變性的蛋白質與雙縮脲試劑反應仍呈紫色，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，向兩支試管中加入等量的蛋清液．
b．對A試管進行加熱，使蛋清變性；B試管不加熱．
C．分別向兩支試管中滴加1ml0.1g•mL^-1的NaOH溶液，搖勻；再向兩支試管分別滴入4滴A0.01g•mL^-1的CuSO₄溶液，搖勻．
d．觀察兩試管中的顏色變化．
（3）預期結果：A、B試管中均出現紫色反應．
（4）實驗結論：蛋白質在加熱變性后肽鍵沒有斷裂．

Answer 1

分析 1、由題意可知，肉毒類毒素是由兩個亞單位組成的生物大分子，圖中，肉毒素的局部結構屬于多肽鏈，該多肽鏈片段中的肽鍵結構-CO-NH-是4個，因此含有個氨基酸，五個氨基酸中的R基各不相同，因此氨基酸是5種，一條肽鏈中至少含有一個氨基和一個羧基，肉毒素是2條肽鏈，因此至少含有2個氨基和2個羧基．
2、該實驗的目的是驗證加熱是由蛋白質的空間結構引起的，肽鍵結構沒有變化，實驗原理是：
蛋白質中的肽鍵與雙縮脲試劑發生顏色反應，呈紫色．如果加熱變性的蛋白質與雙縮脲試劑反應仍呈紫色，即可證明肽鍵沒有斷裂；按照實驗設計的對照原則和單一變量原則完善實驗步驟、預期實驗結果并獲取結論．

解答 解：Ⅰ（1）由題圖可知，肉毒素是由氨基酸脫水縮合形成的肽鏈，本質屬于蛋白質；組成蛋白質的基本組成單位是氨基酸，結構通式是：．
（2）高溫會破壞蛋白質的空間結構，而使蛋白質變性．
（3）分析題圖可知，該化合物含有4個肽鍵，因此是由5個氨基酸脫去四分子水形成的五肽化合物，由于5個氨基酸的R基各不相同，因此是五種氨基酸．
（4）由題意知，肉毒類毒素是由兩個亞單位組成的生物大分子，即含有2條肽鏈，因此至少含有2個游離的氨基和兩個游離的羧基，分別位于兩條肽鏈的兩端．
Ⅱ（2）該實驗的目的是驗證“蛋白質在加熱變性后肽鍵沒有斷裂”，實驗原理是白質中的肽鍵與雙縮脲試劑發生顏色反應，呈紫色．如果加熱變性的蛋白質與雙縮脲試劑反應仍呈紫色，即可證明肽鍵沒有斷裂．
因此實驗可以分為兩組：一組實驗組、一組對照組，實驗組加熱，對照組不加熱，按照實驗涉及的對照原則和單一變量原則設計、完善實驗步驟如下：
a．取兩支試管，分別編號A、B，向兩支試管中加入等量蛋清液．
b．A試管加熱處理，使蛋清變性；B試管不加熱．
C． 分別向兩支試管中滴加1ml0.1 g•mL^-1的NaOH溶液，搖勻；再向兩支試管分別滴入4滴A0.01 g•mL^-1的CuSO₄溶液，搖勻．
d．觀察兩試管中的顏色變化
（3）預期結果：A、B試管中均出現紫色反應．
（4）結論：蛋白質在加熱變性后肽鍵沒有斷裂．
故答案為：
Ⅰ．（1）蛋白質 

（2）高溫使蛋白質空間結構破壞
（3）5   4   4
（4）2  2   兩條肽鏈兩端
Ⅱ．（2）a．等量的蛋清液         b．進行加熱；不加熱
c．分別向兩支試管中滴加1ml0.1 g•mL^-1的NaOH溶液，搖勻；再向兩支試管分別滴入4滴A0.01 g•mL^-1的CuSO₄溶液，搖勻
（3）A、B試管中均出現紫色反應

點評 本題的知識點是組成蛋白質的氨基酸的結構特點，氨基酸的脫水縮合反應，蛋白質變性的原因，蛋白質檢測的方法和原理，旨在考查學生理解所學知識的要點，把握知識的內在聯系形成知識網絡，學會應用相關知識綜合解答問題、設計并完善實驗步驟，預期結果并獲取結論．