2019-2020学年人教高中生物选修1课后限时作业专题5DNA和蛋白质技术课题3 6页

专题 5 课题 3 (建议用时：30 分钟) 考点 基本目标 发展目标 1.蛋白质提取与分离的原理和方法 1,2,3 11,12,13， 14,152.血红蛋白的提取和分离实验的操作方法 4,5,6,7,8,9,10 [基本目标] 1．利用凝胶色谱法先洗脱出来的蛋白质是( ) A．相对分子质量大的 B．溶解度高的 C．相对分子质量小的 D．所带电荷多的 A 解析 相对分子质量较小的蛋白质能进入凝胶内部通道，路程较长，移动速度较慢； 相对分子质量大的蛋白质不能进入凝胶内部通道，路程较短，移动速度较快，首先洗脱出来。 2．凝胶色谱法是分离蛋白质分子的一种常用方法，但并非所有的蛋白质都可以用此方 法进行分离，能分离的蛋白质分子之间必须( ) A．具有相同的相对分子质量 B．相对分子质量不同，但都是相对分子质量较大的分子 C．相对分子质量不同，但都是相对分子质量较小的分子 D．具有不同的相对分子质量 C 解析 多种在凝胶分离范围之外的分子，在不改变凝胶种类的情况下是很难分离 的。对于相对分子质量不同，但同属于凝胶分离范围内的各种分子，在凝胶珠中的分布情况 是不同的，相对分子质量较大的只能进入孔径较大的那一部分凝胶。 3．凝胶色谱法分离蛋白质时，凝胶的种类较多，但其作用的共同点的是( ) A．改变蛋白质分子通过凝胶时的路径 B．吸附一部分蛋白质，从而影响蛋白质分子的移动速度 C．将酶或细胞固定在凝胶中 D．与蛋白质分子进行化学反应，从而影响其移动速度 A 解析 凝胶的种类较多，但每种凝胶内部都有通道。相对分子质量不同的蛋白质通 过凝胶时，相对分子质量较小的蛋白质分子可以进入凝胶内部，通过的路程较长，洗脱时从 凝胶柱中出来得较晚，相对分子质量较大的蛋白质分子则可以较早地洗脱出来，从而达到分 离蛋白质的目的。 4．洗涤红细胞时，离心所采用的方法是( ) A．低速长时间离心 B．低速短时间离心 C．高速长时间离心 D．高速短时间离心 B 解析 高速或长时间离心，会导致白细胞和淋巴细胞一同沉淀，得不到纯净的红细 胞，而影响后面血红蛋白的提取纯度。 5．将处理破裂后的红细胞混合液以 2 000 r/min 的速度离心 10 min 后，离心管中的溶液 分为四层，从上到下的顺序依次是( ) A．血红蛋白、甲苯层、脂质物质层、红细胞破碎物沉淀层 B．甲苯层、红细胞破碎物沉淀层、血红蛋白、脂质物质层 C．脂质物质层、血红蛋白、甲苯层、红细胞破碎物沉淀层 D．甲苯层、脂质物质层、血红蛋白、红细胞破碎物沉淀层 D 解析 混合液经离心后按密度大小排列，在离心管中从上到下的顺序依次是：第 1 层为无色透明的甲苯层，第 2 层白色薄层固体是脂溶性物质沉淀层，第 3 层红色透明液体是 血红蛋白水溶液，第 4 层暗红色沉淀物主要是红细胞破碎物沉淀。 6．使用凝胶色谱法分离蛋白质实验中，相对分子质量不同的蛋白质在凝胶中的行进过 程可表示为下图中的( ) B 解析 相对分子质量较大的蛋白质留在颗粒外面，相对分子质量较小的蛋白质进入 颗粒内部；相对分子质量大的蛋白质因路径短先被洗脱出来，相对分子质量小的蛋白质因路 径长而后被洗脱出来。 7．在血红蛋白的整个提取过程中，不断用磷酸缓冲液处理的目的是( ) ①防止血红蛋白被氧气氧化 ②血红蛋白是一种碱性物质，需要酸中和 ③防止色谱柱内产生气泡，影响洗脱效果 ④让血红蛋白处在稳定的 pH 范围内，维持其结构和功能 A．①② B．②③ C．②④ D．③④ D 解析 在血红蛋白的整个提取过程中，不断用磷酸缓冲液处理的目的是防止色谱柱 内产生气泡，影响洗脱效果，同时也是为了让血红蛋白处在稳定的 pH 范围内，维持其结构 和功能。 8．下列关于蛋白质提取和分离实验中样品处理步骤的描述，正确的是( ) A．红细胞的洗涤：加入蒸馏水，缓慢搅拌，低速短时间离心 B．血红蛋白的释放：加入生理盐水和甲苯，置于磁力搅拌器上充分搅拌 C．分离血红蛋白：将搅拌好的混合液离心，过滤后，用分液漏斗分离 D．透析：将血红蛋白溶液装入透析袋，然后置于 pH 为 4.0 的磷酸缓冲液中透析 12 h C 解析 红细胞洗涤步骤中应加入生理盐水而不是蒸馏水；血红蛋白释放过程中加入 蒸馏水和甲苯；透析时缓冲液 pH 应为 7.0，而不是 4.0。 9．下列对在凝胶柱上加入样品和洗脱的操作的说法，不正确的是( ) A．加样前要使柱内凝胶面上的缓冲液下降到与凝胶面平齐 B．让吸管管口沿管壁环绕移动，贴壁加样至色谱柱顶端，不要破坏凝胶面 C．打开下端出口，待样品完全进入凝胶层后，直接连接缓冲液洗脱瓶，开始洗脱 D．待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，用试管收集流出液，每 5 mL 收集一管，连续 收集流出液 C 解析 打开下端出口，待样品完全进入凝胶层后，关闭下端出口，小心加入适量的 20 mmol/L 的磷酸缓冲液到适当高度，然后连接缓冲液洗脱瓶，打开下端出口，开始洗脱。 10．使用 SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定蛋白质相对分子质量时，可选用一组已知 相对分子质量的标准蛋白同时进行电泳，根据已知相对分子质量的标准蛋白的电泳区带位 置，用电泳迁移率和相对分子质量的对数作标准曲线，可以测出未知蛋白的相对分子质量。 下列说法不正确的是( ) A．SDS 能与蛋白质形成复合物而掩盖不同蛋白质间的电荷差别，使电泳迁移率取决于 分子的大小 B．与已知相对分子质量的标准蛋白的电泳带相比，只能大概估计出待测蛋白质的相对 分子质量 C．SDS 在引发剂和催化剂的作用下参与构成聚丙烯酰胺凝胶 D．如果只是分离混合物而不需测定蛋白质的相对分子质量时，就无需加入 SDS，此时 蛋白质的电泳迁移率取决于所带电荷和分子的大小 C 解析 聚丙烯酰胺凝胶是由单体丙烯酰胺和交联剂 N，N′－亚甲基双丙烯酰胺在 引发剂和催化剂的作用下聚合交联成的具有三维网状结构的凝胶。 [发展目标] 11．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。下列叙述正确的是( ) A．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 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．将样品以 2 000 r/min 的速度离心 10 min，若分子戊存在于沉淀中，则分子丙也存在 于沉淀中 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近 C 解析 透析的原理是相对分子质量小的物质能透过半透膜，相对分子质量大的物质 不能透过，乙保留在袋内，甲则不一定保留在袋内；凝胶色谱柱分离蛋白质时，相对分子质 量小的路程长、移动慢；离心时相对分子质量大的物质先沉淀，戊沉淀，则乙、丁、丙均已 沉淀；用 SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳分离蛋白质时，电泳迁移率主要取决于分子大小，分 子甲和分子戊形成的电泳带相距最近。 12．下图是用除去 DNA 的滤液进行血红蛋白的提取和分离实验的装置，下列有关叙述 不正确的是( ) A．首先用图甲装置对滤液进行处理，其目的是去除相对分子质量较小的杂质 B．图乙装置的试管中收集到的液体中最先出现的是相对分子质量较小的蛋白质 C．用图乙装置分离血红蛋白时，待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，用试管收集流出 液，每管收集 5 mL，连续收集 D．图丙装置中电泳法分离提纯血红蛋白的原理是血红蛋白带有一定量的电荷，在电场 的作用下向一极移动 B 解析 图乙装置表示通过凝胶色谱法分离蛋白质的过程，蛋白质的相对分子质量较 大时，被排阻在凝胶颗粒的外面，在颗粒之间迅速通过，最先出现在收集液中。 13．下图为凝胶色谱法分离蛋白质的示意图和 SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳示意图。据 图分析不正确的是( ) A．在装填图甲中凝胶色谱柱时一旦发现柱内有气泡存在，就需要重装 B．图甲中大分子蛋白质因阻力大而移动得慢，所以最后从层析柱中流出来 C．图乙中凝胶中加入的 SDS 可以使蛋白质迁移速率完全取决于分子大小 D．已知凝胶中的 SDS 带负电，则应在电泳槽的①处接电源负极，②处接电源正极 B 解析 在装填凝胶色谱柱时，凝胶装填在色谱柱内要均匀，不能有气泡存在，因为 气泡会影响蛋白质洗脱的次序，A 项正确；图甲中大分子蛋白质不容易进入凝胶内部的通道， 路程短，移动速度快，所以最先从层析柱中流出来，B 项错误；图乙中凝胶中加入的 SDS 所带负电荷的量大大超过蛋白质分子原有的电荷量，故可以使蛋白质迁移速率完全取决于分 子大小，C 项正确；凝胶中的 SDS 带负电，所以电泳槽的①处接电源负极，②处接电源正 极，D 项正确。 14．血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，负责血液中 O2 的运输。请 根据血红蛋白的提取和分离流程图回答相关问题： (1)将实验流程补充完整：A 为______________________，B 为____________________。 凝胶色谱法是根据____________________分离蛋白质的有效方法。 (2)洗涤红细胞的目的是去除________，洗涤次数过少，无法除去________；离心速度 过高和时间过长会使________________一同沉淀，达不到分离的效果。洗涤干净的标志是 ________________________。释放血红蛋白的过程中起作用的是____________________。 (3)在洗脱过程中加入物质的量浓度为 20 mmol/L 的磷酸缓冲液(pH 为 7.0)的目的是 __________________________________。如果红色区带________________，说明色谱柱制作 成功。 解析 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，在蛋白质提取与 分离过程中包括样品的处理、粗分离、纯化和纯度鉴定四步，每一步均应用了不同的操作技 术，需要注意。 答案 (1)血红蛋白的释放 样品的加入和洗脱 相对分子质量的大小 (2)杂蛋白(或血 浆蛋白) 血浆蛋白 白细胞和淋巴细胞 离心后的上清液中没有黄色 蒸馏水和甲苯 (3) 准确模拟生物体内的生理环境，保持体外的 pH 和体内一致 均匀一致地移动 15．红细胞含有大量血红蛋白，红细胞的机能主要是由血红蛋白完成的。血红蛋白的主 要功能是携带 O2 和 CO2。我们可以选用猪、牛、羊等哺乳动物的血液进行实验来提取和分 离血红蛋白。请回答下列有关问题： (1)血红蛋白提取和分离的程序可分为四步：________、________、________和 ____________。 (2)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，马上进 行离心，收集血红蛋白溶液。 ①加入柠檬酸钠的目的是______________。 ②在样品处理中包括红细胞的洗涤、______________、分离血红蛋白溶液。 ③分离红细胞时对离心速度和离心时间的要求是____________________________。 ④若离心速度过高或时间过长结果会怎样？ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (3)收集的血红蛋白溶液在透析袋中透析，然后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进行纯度鉴定。 ①样品纯化的目的是 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 ②血红蛋白有什么特点？__________________。这一特点对进行蛋白质的分离有什么意 义？____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 解析 提取和分离血红蛋白的实验流程如下： 答案 (1)样品处理 粗分离 纯化 纯度鉴定 (2)①防止血液凝固 ②血红蛋白的释 放 ③低速短时间离心，如 500 r/min 离心 2 min ④离心速度过高或时间过长会使白细胞和 淋巴细胞等一同沉淀，得不到纯净的红细胞，影响后续血红蛋白的提纯 (3)①通过凝胶色 谱法将相对分子质量较大的杂蛋白除去 ②血红蛋白呈现红色 在凝胶色谱分离时可通过 观察颜色来判断什么时候应该收集洗脱液，这使血红蛋白的分离过程非常直观，大大简化了 实验操作