1、专题5课题3血红蛋白的提取与分离随堂巩固1有资料显示，在非洲，镰刀型细胞贫血症基因的携带者更能适应当地的环境。有人认为这种人的血红蛋白可能与正常人或镰刀型细胞贫血症病人的有一定差异。为证实这种猜想，需对携带者的血红蛋白进行检测，而检测前需要分离得到这种血红蛋白。试想分离提纯镰刀型细胞贫血症携带者(Aa)的血红蛋白时，用不到的药品或仪器是A琼脂糖 B磷酸缓冲液C离心机 D二苯胺解析二苯胺是鉴定、检测DNA的化学试剂，与分离提纯血红蛋白无关，所以不需要该药品，选D。答案D2用凝胶色谱法分离蛋白质时，分子量大的蛋白质A路程较长，移动速度较慢B路程较长，移动速度较快C路程较短，移动速度较慢D路程较短，
2、移动速度较快解析当不同相对分子质量的蛋白质通过凝胶柱时，分子量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程长移动的速度慢，而分子量大的蛋白质分子不容易进入凝胶内部的通道，路程短，移动的速度快，最先洗脱出来，故选D。答案D3将释放出的血红蛋白以2 000 r/min的速度离心10 min后，可以看到试管中的溶液分为4层，其中哪一层是血红蛋白的水溶液A第一层无色透明 B第二层白色C第三层红色透明 D第四层暗红色解析分离血红蛋白溶液时，将搅拌好的混合液转移到离心管中，经过中速长时离心后，可明显看到试管中溶液分为4层，从上往下数，第1层为甲苯层，第2层为脂溶性物质的沉淀层，第3层为血红蛋白水溶液，第4层为
3、杂质沉淀层。所以C正确。A、B、D不正确。答案C4根据血清蛋白醋酸纤维素薄膜电泳图谱示意图分析，所带负电荷最多的球蛋白是A1球蛋白 B2球蛋白C球蛋白 D球蛋白解析根据电泳的原理进行分析，带电粒子在电场中向与其电性相反的电极泳动的现象称为电泳。因此移动越慢的，所带负电荷就越少(点样是在负极)。答案A5下图甲乙表示血红蛋白提取和分离的部分实验装置，请回答下列问题：(1)血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，其在红细胞中的作用体现了蛋白质具有_功能。(2)甲装置中，B是血红蛋白溶液，则A是_；乙装置中，C溶液的作用是_。(3)甲装置用于_，目的是_。用乙装置分离蛋白质的方法叫_，是根据_
4、分离蛋白质的有效方法。(4)用乙装置分离血红蛋白时，待_接近色谱柱底端时，用试管收集流出液，每5 mL收集一管，连续收集。(5)血红蛋白提取和分离的程序可分为四步：样品处理、粗分离纯化、纯度鉴定。其中样品处理包括_、_、收集血红蛋白溶液。解析试题分析：(1)血红蛋白具有运输氧气的作用。(2)透析是将血红蛋白溶液装入透析袋，放入磷酸缓冲液。C磷酸缓冲液的作用是洗脱血红蛋白。(3)甲装置用于透析(粗分离)，目的是去除样品中分子量较小的杂质。乙装置分离蛋白质的方法叫凝胶色谱法，是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。(4)乙装置分离血红蛋白时，待红色的蛋白质(血红蛋白)接近色谱柱底端时，用试管
5、收集流出液。(5)样品处理包括：红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、收集血红蛋白溶液。答案(1)运输(2)磷酸缓冲液洗脱血红蛋白(3)透析(粗分离)去除样品中分子量较小的杂质凝胶色谱法相对分子质量的大小(4)红色的蛋白质(5)红细胞的洗涤血红蛋白的释放限时检测时间45分钟，满分80分一、选择题(每小题5分，共50分)1下列试剂可用于血红蛋白释放的是0.9%的生理盐水甲苯磷酸缓冲液蒸馏水柠檬酸钠A BC D解析0.9%的生理盐水是洗涤红细胞时应用的试剂，不能用于血红蛋白释放，错误；甲苯的作用是溶解细胞膜的磷脂，加速血红蛋白的释放，正确；磷酸缓冲液用于粗分离蛋白质，不能用于释放血红蛋白，错误；蒸馏水作用
6、是使红细胞吸水胀破，释放其中的血红蛋白，正确；柠檬酸钠的作用是采血时，防止血液凝固，不能用于血红蛋白的释放，错误。故选D。答案D2以下关于猪血红蛋白提纯的描述，不正确的是A洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止红细胞破裂B猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少C血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测D在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动慢解析A项，生理盐水与细胞内液渗透压相近，可避免在洗涤过程中红细胞因外界渗透压较小而吸水涨破，即A项表述正确，故不选择A项。B项，不成熟的红细胞有细胞核，细胞质中有各种细胞器，可以转录、翻译等，从而形成血红蛋白与呼吸作用相关的酶。
7、成熟后细胞核和细胞器退化，细胞质中主要成分成为血红蛋白，所以哺乳动物成熟的红细胞中杂蛋白较少，即B项表述正确，故不选择B项。C项，血红蛋白属于有色蛋白，因此在凝胶色谱法分离时可以通过观察颜色来判断什么时候应该收集洗脱液，如果操作严谨正确，还可以清楚的观察到血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整的随洗脱液缓慢流出，这使得血红蛋白的分离过程非常直观简捷，即C项表述正确，故不选择C项。D项，凝胶色谱法也称作分配色谱法，是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程较长，移动速度慢；而相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部通道，只能在凝胶外部移动，路程
8、较短，移动速度较快，因此二者得以分离，所以血红蛋白分子要比分子量较小的杂蛋白移动快，即D项表述错误，故选择D项。答案D3下列有关提取和分离血红蛋白的叙述，错误的是A样品的处理就是通过一系列操作收集到血红蛋白溶液B通过透析可以去除样品中分子质量较大的杂质，此为样品的粗提取C可通过凝胶色谱法将相对分子质量大的杂质蛋白除去，即样品的纯化D可通过SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定血红蛋白的纯度解析样品的处理就是通过一系列操作收集到血红蛋白溶液，所以A正确；通过透析可以去除样品中分子质量较小的杂质，此为样品的粗提取，B错误；可通过凝胶色谱法将相对分子质量大的杂质蛋白除去，即样品的纯化，C正确；SDS聚丙烯酰胺
9、凝胶电泳法是蛋白质纯化鉴定使用最多的方法，所以D正确。答案B4如图表示对某蛋白质溶液进行SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳的结果(类似于纸层析法分离色素)，下列相关叙述不正确的是A蛋白质上某些基团解离后可使蛋白质带电，电场中带电的蛋白质分子(或多肽)会向着与其所带电荷相反的电极移动B蛋白质在SDS聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率完全取决于其所带净电荷多少C蛋白质在SDS聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率基本取决于其相对分子质量的大小D电泳结果表明溶液中蛋白质可能有两种，但也可能只有一种解析蛋白质的氨基与羧基可发生偏离，使其带正电或负电，在电场中发生迁移。SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳所加的SDS可掩盖蛋白质本身所带电荷，故电泳
10、迁移率与本身所带电荷无关，而由其分子大小决定。SDS会使蛋白质解聚成单条肽链，故结果所示可能只是一种蛋白质(有两种肽链)，也可能是两种。答案B5电泳过程中，什么样的分子迁移速度最快A纤维状、大分子 B纤维状、小分子C球状、大分子 D球状、小分子解析电泳就是利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，使带电分子产生不同迁移速度。一般来说，球状分子比纤维状分子易移动，小分子比大分子易移动。答案D6下列关于血红蛋白提取和分离的过程及原理叙述，正确的是A为了防止血液凝固，应在采血器中预先加入抗凝血剂柠檬酸钠B红细胞洗涤使用5倍体积的蒸馏水，直到离心后上清液不呈现黄色为止C利
11、用0.9%的NaCl对血红蛋白溶液的透析12小时，可以去除小分子杂质D在凝胶柱中加入蛋白样品后即可连接缓冲溶液洗脱瓶进行洗脱和收集样品解析为了防止血液凝固，应在采血器中预先加入抗凝血剂柠檬酸钠，A正确；红细胞洗涤使用5倍体积的生理盐水，直到离心后上清液不呈现黄色为止，B错误；利用磷酸缓冲液对血红蛋白溶液透析12小时，可以去除小分子杂质，C错误；在凝胶柱中加入蛋白样品后，等样品完全进入凝胶层后才能连接缓冲溶液洗脱瓶进行洗脱和收集样品，D错误。答案A7下列是关于血红蛋白的提取和分离实验中关键步骤，其中正确的是A蛋白质的提取和分离一般可分为粗分离、样品处理、纯化、纯度鉴定等4步B蛋白质的提取和分离实
12、验可以以猪、牛、羊、蛙等动物的血液为材料分离血红蛋白C对样品的处理过程分为红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、透析和分离血红蛋白等D对蛋白质的纯化和纯度鉴定的方法使用最多的是SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳解析蛋白质的提取和分离一般可分为样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定等4步，A项错误；一般用哺乳动物如牛、羊的成熟的红细胞作为实验材料提取和分离血红蛋白，而不用鸡、蛙等动物的血液为材料，B项错误；对样品的处理过程分为红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液和透析等，C项错误；对蛋白质的纯度鉴定的方法中，使用最多的是SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳，D项正确。答案D8从细胞中提取某种特定的蛋白质比提取DNA难度大
13、，其原因不是A蛋白质对温度、盐浓度、pH等条件更敏感，更易失活B蛋白质的空间结构多样，理化性质各不相同，使得蛋白质的提取没有统一的方法C提取某种特定的蛋白质需据其特性摸索提取的程序D提取血红蛋白程序可分为样品处理、粗分离、纯化、纯度的鉴定四大步解析蛋白质对温度、盐浓度、pH等条件更敏感，更易失活，而DNA分子相对来讲比较稳定，这些区别是提取某种特定的蛋白质比提取DNA难度大的原因之一，A项不符合题意；蛋白质的空间结构多样，理化性质各不相同，使得蛋白质的提取没有统一的方法，而且还需要依据蛋白质的特性摸索提取的程序，这些也是提取蛋白质的难度较大的原因，B、C项不符合题意；提取血红蛋白程序可分为样品
14、处理、粗分离、纯化、纯度的鉴定四大步，这是提取蛋白质的步骤，不是提取蛋白质难度大的原因，D项符合题意。答案D9蛋白质的分离与提纯技术是蛋白质研究的重要技术，下列有关叙述不正确的A根据蛋白质分子不能通过半透膜的特性，可将样品中各种不同蛋白质分离B根据蛋白质所带电荷性质的差异及分子大小，可通过电泳分离蛋白质C根据蛋白质相对分子质量的大小，可通过凝胶色谱法分离蛋白质D根据蛋白质的分子大小、密度不同，可通过离心沉降法分离蛋白质解析蛋白质分子不能通过半透膜，但溶液中的小分子物质则可以透过半透膜，因此可以将蛋白质和溶液中的小分子物质分离，A项错误；电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。根据蛋白质所
15、带电荷性质的差异及分子大小，可通过电泳使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现蛋白质分子的分离，B项正确；凝胶色谱法的原理是：分子量大的分子通过多孔凝胶颗粒的间隙，路程短，流动快，而分子量小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部，路程长，流动慢，所以可以根据蛋白质相对分子质量的大小，通过凝胶色谱法使大分子的蛋白质先洗脱出来，小分子的蛋白质后洗脱出来，从而实现蛋白质分子的分离，C项正确；根据蛋白质的分子大小、密度不同，可通过离心沉降法使不同密度的蛋白质分子位于不同层次的离心液中，从而实现蛋白质的分离，D项正确。答案A10已知某样品中存在甲、乙、丙、丁、戊五种物质，其分子大小、电荷的性质和数量情况如图所示。下列
16、叙述正确的是A将样品以2000 r/min的速度离心10 min，若分子戊存在于沉淀中，则分子甲也一定存在于沉淀中B若五种物质为蛋白质，则用凝胶色谱柱分离时，甲的移动速度最快C将样品装入透析袋中透析12 h，若分子乙保留在袋内，则分子甲也保留在袋内D若五种物质为蛋白质，用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳分离样品中的蛋白质分子，则分子甲和分子丙形成的电泳带相距最远解析分子戊分子量大于甲，以2000 r/min的速度离心10 min，若分子戊存在于沉淀中，则分子甲不一定存在于沉淀中，A错。丙的分子量最大，用凝胶色谱柱分离时，丙的移动速度最快，B错。透析12h，由于甲分子量较小，若分子乙保留在袋内，则分子甲
17、不一定保留在袋内，C错。分子甲和分子丙相差最大，移动速度相差最大，D正确。答案D二、非选择题(共3小题，共30分)11(10分)红细胞含有大量的血红蛋白，我们可以选用猪、牛、羊或其他哺乳动物的血液来提取和分离血红蛋白，请回答下列有关问题：(1)实验前取新鲜的血液，要切记在采血容器中预先加入柠檬酸钠，取血回来，经处理并离心，收集血红蛋白溶液。加入柠檬酸钠的目的是_。以上所述的过程为样品处理，它包括_、_、分离血红蛋白溶液。(2)收集的血红蛋白溶液可以在透析袋中透析，这就是样品的粗分离。透析的目的是_。透析过程中需要用到_缓冲液。(3)通过凝胶色谱法将样品进一步纯化，最后经SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳
18、进行纯度鉴定。凝胶色谱法是根据_分离蛋白质的方法。加入SDS可以使蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶电泳中的迁移率完全取决于_。解析(1)柠檬酸钠是一种抗凝血剂，加入柠檬酸钠可以防止血液凝固；样品处理包括红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液。(2)透析袋能使小分子自由进出，而将大分子保留在袋内，透析可以去除样品中分子量较小的杂质。(3)凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的方法。答案(1)防止血液凝固红细胞的洗涤血红蛋白的释放(2)去除分子量较小的杂质磷酸(3)相对分子质量的大小分子的大小12(10分)下面是某研究小组开展的“猪血浆某白蛋白的提取及分子量测定”的研究，请完成下列有关问题。
19、材料仪器：新鲜猪血、低速冷冻离心机、透析袋、电泳仪等。化学试剂：pH为7.4的缓冲液、柠檬酸钠、奈氏试剂(与NH反应出现黄色或红棕色沉淀)、饱和度为55%的(NH4)2SO4溶液、生理盐水等。实验步骤：(1)样品获取：向新鲜猪血中加入_以防止血液凝固，静置一段时间后取上层血浆。(2)盐析法粗提蛋白质：向血浆中加入一定体积的饱和度为55%的(NH4)2SO4溶液，充分混合后静置、离心，取沉淀物，向沉淀物中加入适量生理盐水使之溶解；重复步骤23次，最后用生理盐水将沉淀溶解即得到粗提品，盐析粗提“血浆某白蛋白”的主要原理是_，重复步骤的主要目的是_。(3)透析除盐：将粗提品装入透析袋，以pH为7.4
20、的缓冲液作透析液，每隔4 h更换一次透析液，每次更换前利用奈氏试剂检测透析液中NH的量。利用缓冲液作透析液的原因是_。检测中，若观察到透析液_时，即可终止透析。(4)凝胶色谱法分离：透析后的样品经凝胶柱洗脱，获得纯净血浆某白蛋白样品。(5)分子量测定：化学物质SDS能使蛋白质变性并解聚成单条肽链。在聚丙烯酰胺凝胶电泳中加入一定量的SDS，使电泳迁移率完全取决于肽链的分子大小。如图为本实验中用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定血浆某白蛋白的结果。根据电泳结果，某同学得到“提取的血浆某白蛋白有两条肽链”的结论，这种说法可靠吗？理由是：_。解析(1)为防止血液凝固，在采血容器中要预先加入抗凝剂柠檬酸钠。(
21、2)盐析粗提“血浆某白蛋白”的主要原理是该血浆白蛋白在饱和度为55%的(NH4)2SO4溶液中溶解度低；重复步骤的主要目的是除去更多的杂蛋白。(3)强酸、强碱、温度过高都会使蛋白质发生变性，利用缓冲液作透析液的原因是避免pH发生变化对蛋白质结构造成破坏；检测中，若观察到透析液中不出现黄色或红棕色沉淀时，即可终止透析。(5)电泳的原理是待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子的大小、形状等的不同，使带电分子产生不同的迁移速率；本实验只能判断提取的血浆某白蛋白有两种大小不同的肽链，而不能判断肽链的条数。答案(1)(适量的)柠檬酸钠(2)该血浆白蛋白在饱和度为55%的(NH4)2SO4溶液中溶解度
22、低除去更多的杂蛋白(3)避免pH发生变化对蛋白质结构造成破坏不出现黄色或红棕色沉淀(4)不可靠，结果只能说明提取的血浆某白蛋白含有两种大小不同的肽链，不一定是两条13(10分)随着人类基因组计划的进展和多种生物基因组测序工作的完成，人类跨入了后基因组和蛋白质组时代。对蛋白质进行研究时，首先要获得纯度较高的蛋白质。下图是某生物兴趣小组在“蛋白质的提取和分离”实验中，准备从猪的血液中初步提取血红蛋白，设计的“血红蛋白提取、分离流程图”：请回答下列有关问题：(1)样品处理中红细胞的洗涤要用_反复冲洗、离心。向红细胞悬液中加入一定量的低浓度pH 7.0的缓冲液并充分搅拌，可以破碎红细胞，破碎细胞的原理
23、是_。(2)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是_，若要尽快达到理想的透析效果，可以_(写出一种方法)。(3)血红蛋白的纯化是通过_法将相对分子质量大的杂质蛋白除去。(4)电泳利用了待分离样品中各种分子的_等的差异，而产生不同迁移速度，实现各种分子的分离。 (5)一同学通过血红蛋白醋酸纤维薄膜电泳，观察到正常人和镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白电泳结果如上图所示。由图可知携带者有_种血红蛋白，从分子遗传学的角度作出的解释是_。解析试题分析：(1)样品处理中红细胞的洗涤要用生理盐水反复冲洗、离心。向红细胞悬液中加入一定量的低浓度pH7.0的缓冲液并充分搅拌，可以破碎红细胞，破碎细胞的原理是渗透原理(当外界溶液浓度低于动物细胞内液浓度时，细胞吸水涨破)。(2)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是除去小分子杂质。(3)电泳利用了待分离样品中各种分子的带电性质以及分子大小、形状等的差异，而产生不同的迁移速度，实现各种分子的分离。(4)由如图2可知携带者有2种血红蛋白，因为携带者具有(控制血红蛋白的)一对等位基因，可以控制合成两种不同的蛋白质。答案(1)生理盐水渗透(作用)原理(当外界溶液浓度低于动物细胞内液浓度时，细胞吸水涨破)(2)除去小分子杂质增加缓冲液的量或及时更换缓冲液(3)凝胶色谱法(4)带电性质以及分子大小、形状(5)2携带者具有一对等位基因，可以控制合成两种不同的蛋白质
