蛋白質(zhì)：生物學(xué)里有化學(xué)

李宏華

“生命是蛋白體的存在方式，這個存在方式的基本因素在于和它周圍的外部自然界的不斷新陳代謝，而且這種新陳代謝一停止，生命就隨之停止，結(jié)果便是蛋白質(zhì)的分解。”

——恩格斯

【命題素材】

冠狀病毒：全人類的公敵

冠狀病毒是一類主要引起呼吸道、腸道疾病的病原體。這類病毒在電子顯微鏡底下看起來是圓球形的，表面有許多規(guī)則排列的突起，整個病毒顆粒就像一頂?shù)弁醯幕使?，因此得名“冠狀病毒”。冠狀病毒有自己的核酸和蛋白質(zhì)，當(dāng)它進(jìn)入人體后，借助人體內(nèi)的原料進(jìn)行增殖。當(dāng)人體發(fā)病時，就是它的蛋白質(zhì)起了作用。

結(jié)晶牛胰島素：不朽的豐碑

1965年，我國科技工作者成功人工全合成了具有生物活性的結(jié)晶牛胰島素。這是中國乃至世界科學(xué)史上的一大成就。在認(rèn)識生命現(xiàn)象、揭開生命奧秘的偉大歷程中，中國做出了重要貢獻(xiàn)。結(jié)晶牛胰島素屬于有機物，是一種蛋白質(zhì)分子，是牛胰臟中胰島β細(xì)胞所分泌的一種調(diào)節(jié)糖代謝的蛋白質(zhì)激素。2020年是我國人工全合成結(jié)晶牛胰島素55周年。

創(chuàng)造全新的蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)是長線性分子，它可以折疊形成明確的立體形狀。蛋白質(zhì)對很多生物功能至關(guān)重要，例如皮膚代謝、食物消化以及血液里氧的運輸?shù)?。盡管人體中自然的蛋白質(zhì)會執(zhí)行一系列任務(wù)，但它們似乎只有有限的幾千種結(jié)構(gòu)類型而已。英國科學(xué)家戴克·沃爾夫森教授曾嘗試重新設(shè)計出一種人造蛋白質(zhì)分子，盡管所使用的原料源于自然的蛋白質(zhì)，但設(shè)計出的蛋白質(zhì)的形狀是全新的，且目前尚未在自然界中觀察到。

蛋白質(zhì)也會“練瑜伽”

決定蛋白質(zhì)功能的，不僅是氨基酸序列，還有蛋白質(zhì)“練瑜伽”的姿勢。化學(xué)課上，老師們組裝的分子模型總是“硬邦邦”的，而事實上，很多有機大分子都是柔性的，十分柔軟，可以通過扭曲、折疊及翻轉(zhuǎn)做出很多“高難度動作”，像極了“瑜伽大師”。蛋白質(zhì)為什么要“練瑜伽”？因為蛋白質(zhì)只有正確地折疊，才會具有正常的生理功能。一旦折疊出現(xiàn)錯誤，要么活性喪失，要么被降解掉，有時還會讓人患病。

蛋白質(zhì)與老年癡呆癥

《科學(xué)》雜志曾公布一項研究，展示了一個與以往全然不同的蛋白質(zhì)合成方式：一個名叫Rqc2的蛋白質(zhì)，其作用與信使RNA一致。研究人員表明，Rqc2看似異常的行為，很可能是人體內(nèi)無缺陷蛋白質(zhì)的有效保障。當(dāng)人們體內(nèi)缺乏對于自身蛋白質(zhì)監(jiān)控的這一過程，便很有可能患上老年癡呆癥。此發(fā)現(xiàn)對于開發(fā)針對神經(jīng)變性疾病的治療方法尤為重要，是今后此類研究的主要方向。

【例1】（原創(chuàng)）病毒最基本的成分便是遺傳物質(zhì)（DNA與RNA）和蛋白質(zhì)。國家衛(wèi)健委高級別專家組成員李蘭娟院士曾在記者會上透露：新型冠狀病毒怕酒精、不耐高溫，56℃持續(xù)30分鐘，就可以滅活新型冠狀病毒。下列說法不正確的是（ ）

A.新型冠狀病毒怕酒精是因為酒精能使蛋白質(zhì)失去生理活性

B.加熱能使蛋白質(zhì)變性，蛋白質(zhì)變性是可逆過程

C.重金屬鹽能使蛋白質(zhì)變性，但吞服“鋇餐”不會引起中毒

D.蛋白質(zhì)水解的產(chǎn)物是氨基酸

【解析】無論何種形式的消毒，其原理都是使細(xì)菌、病毒中的蛋白質(zhì)變性而失去原有生理活性（滅活），A項正確。加熱能使蛋白質(zhì)變性，但是蛋白質(zhì)變性是不可逆的，變性后的蛋白質(zhì)在水中不溶解，同時也會失去原有的生理活性，B項錯誤。硫酸鋇雖然是重金屬鹽，但是在人體內(nèi)不會產(chǎn)生鋇離子，所以不會使人中毒，C項正確。蛋白質(zhì)水解的產(chǎn)物是氨基酸，D項正確。

【答案】B

【方法點撥】蛋白質(zhì)的性質(zhì)

【例2】面對突如其來的新型冠狀病毒肺炎疫情，越來越多的人意識到了口罩的重要作用。醫(yī)用口罩是由無紡布材料制成的，其原料是聚丙烯。下列說法正確的是（ ）

A.聚丙烯能使酸性高錳酸鉀溶液褪色

B.聚丙烯是由丙烯發(fā)生加聚反應(yīng)而生成的

C.天然橡膠、聚丙烯、纖維素都是有機天然高分子化合物

D.聚丙烯的分子式為（C3H6）n，它是一種純凈物

【解析】聚丙烯中不含有碳碳雙鍵，故不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，A項錯誤。聚丙烯是由丙烯發(fā)生加聚反應(yīng)而生成，B項正確。聚丙烯不是天然有機高分子化合物，屬于合成有機高分子化合物，C項錯誤。n有不同的取值，聚丙烯屬于混合物，D項錯誤。

【答案】B

【方法點撥】此題主要考查有機高分子化合物的判斷。有機高分子化合物（又稱高聚物）一般相對分子質(zhì)量從幾千到幾百萬不等，結(jié)構(gòu)中有重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元。有機高分子化合物可以分為天然有機高分子化合物（如淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、天然橡膠等）和合成有機高分子化合物（如聚乙烯、聚氯乙烯等）。

【例3】當(dāng)含下列結(jié)構(gòu)片段的蛋白質(zhì)在胃液中水解時，不可能產(chǎn)生的氨基酸是（ ）