Question

【題目】我國是世界上第一個人工合成結晶牛胰島素的國家。胰島素對于糖尿病，特別是胰島素依賴性糖尿病的治療至關重要。其合成過程如下：剛合成的多肽稱前胰島素原，在信號肽酶的作用下，前胰島素原的信號肽被切除，而成為胰島素原。最后胰島素原通過蛋白酶的水解作用生成胰島素和一個多肽C(如圖所示)。請回答：

(1)前胰島素原可與_______試劑產生顏色反應，前胰島素原水解所需的水中的氫用于形成________。

(2)胰島素分子由51個氨基酸經_______的方式形成兩條肽鏈，這兩條肽鏈通過一定的化學鍵，如圖中的________相互連接在一起而形成。這些氨基酸形成蛋白質后，相對分子質量比原來減少了________。

(3)由前胰島素原最終生成胰島素的過程要有__________(細胞器)的直接參與。

(4)蛋白質的空間結構遭到破壞，其生物活性就會喪失，這稱為蛋白質的變性。高溫、強堿、強酸、重金屬等都會使蛋白質變性。現利用提供的材料用具，請你設計實驗，探究乙醇能否使蛋白質變性。

材料用具：質量分數為3%的可溶性淀粉溶液、質量分數為2%的新鮮淀粉酶溶液、蒸餾水、質量濃度為0.1 g/mL的NaOH溶液、質量濃度為0.05 g/mL的CuSO4溶液、無水乙醇、燒杯、試管、量筒、滴管、溫度計、酒精燈。

a．實驗步驟(請填充表格空白處)

步驟	具體操作
	A試管	B試管
①	1 mL新鮮的淀粉酶溶液	1 mL新鮮的淀粉酶溶液
②	5滴蒸餾水
③	2 mL可溶性淀粉溶液	2 mL可溶性淀粉溶液
④	搖勻后，同時放入適宜溫度的溫水中維持5 min
⑤	配制一定量的斐林試劑
⑥	從溫水中取出A、B試管，各加入1 mL斐林試劑搖勻，放入盛有50 ℃～65 ℃溫水的大燒杯中加熱約2 min，觀察試管中出現的顏色變化

b．實驗結果預測及結論___________________________________________

Answer 1

【答案】雙縮脲—NH2和—COOH脫水縮合—S—S—888內質網、高爾基體5滴無水乙醇①A試管中出現磚紅色沉淀，B試中管不出現 ，說明乙醇能使淀粉酶(蛋白質)變性；②A試管中出現磚紅色沉淀，B試管中也出現磚紅色沉淀 ，說明乙醇不能使淀粉酶(蛋白質)變性

【解析】

分析題干信息可知，實驗的目的是探究乙醇能否使蛋白質變性。實驗原理是淀粉酶能催化淀粉水解成還原糖，還原糖與本尼迪試劑反應出現磚紅色沉淀。淀粉酶的化學本質為蛋白質，有機溶劑可使淀粉酶（蛋白質）變性。淀粉酶變性后，不能催化淀粉水解，非還原糖與本尼迪試劑不會發生顏色反應。根據實驗目的可知，本實驗的自變量為是乙醇的有無，因變量是蛋白質是否變性，可以通過觀察加入本尼迪試劑是否呈現磚紅色沉淀來判斷。

（1）前胰島素原是由氨基酸脫水縮合形成的，分子中含有肽鍵，可與雙縮脲試劑作用產生顏色反應。肽鍵是由一個氨基酸分子的羧基（–COOH ）和另一個氨基酸分子的氨基（–NH2）相連接，同時脫出一分子水后形成，其結構式是–NH–CO–。前胰島素原水解時肽鍵斷裂，水中的氫用于形成–COOH和–NH2。

（2）胰島素分子由51個氨基酸經脫水縮合的方式形成兩條肽鏈，這兩條肽鏈通過二硫鍵（–S–S–）相互連接在一起而形成。這些氨基酸形成蛋白質后，相對分子質量比原來減少了（51–2）×18+6=888。

（3）胰島素是一種分泌蛋白，前胰島素原在核糖體中合成，在內質網和高爾基體中加工形成胰島素。

（4）a．實驗步驟：分析題干可知，該實驗的探究乙醇能否使蛋白質變性，自變量是乙醇的有無，實驗過程中無關變量應保持一致且適宜，因此A試管中加5滴蒸餾水作為對照組，B試管中應加5滴無水乙醇作為實驗組。

b．實驗結果預測及結論：

由于該實驗是探究性實驗，實驗結果有兩種情況：①A試管中出現磚紅色沉淀，B試中管不出現 ，說明乙醇能使淀粉酶(蛋白質)變性；②A試管中出現磚紅色沉淀，B試管中也出現磚紅色沉淀 ，說明乙醇不能使淀粉酶(蛋白質)變性。