2019-2020学年人教版生物选修一同步导学限时训练14　血红蛋白的提取和分离 14页

限时规范训练十四 1.下列有关凝胶色谱法的叙述,错误的是( ) A.凝胶色谱法是根据相对分子质量大小分离蛋白质的有效方法 B.目前经常使用的凝胶有交联葡聚糖、聚丙烯酰胺和琼脂糖等 C.大分子物质后被洗脱出来,小分子物质先被洗脱出来 D.凝胶色谱法的原理是不同大小的分子所经的路径不同而得以分离 答案 C 解析 相对分子质量较小的蛋白质由于扩散作用易进入凝胶颗粒内 部,其所经过的路程较长,移动速度较慢；相对分子质量较大的蛋白质 被排阻在凝胶颗粒外面,在颗粒之间迅速通过。因此,大分子物质先被 洗脱出来,小分子物质后被洗脱出来。 2.下列关于血红蛋白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 答案 C 解析 红细胞洗涤过程中应该用生理盐水洗涤以维持红细胞正常形 态,不能用蒸馏水；血红蛋白的释放应该加入蒸馏水和甲苯,使红细胞 吸水涨破,释放其中的血红蛋白；将搅拌好的混合液通过离心、过滤 后,用分液漏斗分离出血红蛋白溶液；透析所用的磷酸缓冲液的 pH 为 7.0。 3.(2019·福建名校月考)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血红蛋白溶液的过程 B.通过透析可以去除样品中分子质量较大的杂质,此为样品的粗分离 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 答案 B 解析 透析是通过透析袋(半透膜)使样品中较小的分子自由进出,较 大的分子保留在透析袋内,因此通过透析可以去除样品中分子质量较 小的杂质,此为样品的粗分离。 4.下列有关凝胶色谱操作的叙述,错误的是( ) A.干的凝胶要用蒸馏水充分溶胀后,才能装填 B.在装填凝胶色谱柱时,不得有气泡产生 C.在装填凝胶色谱柱时,下端的尼龙管先打开后关闭 D.在样品洗脱过程中,不能让洗脱液流干 答案 C 解析 在装填凝胶色谱柱时,下端的尼龙管应始终打开。 5.下列关于血红蛋白提取和分离的过程及原理的叙述,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 C.利用质量分数为 0.9%的 NaCl 溶液对血红蛋白溶液透析 12 h,可以 去除小分子杂质 D.在凝胶色谱柱中加入蛋白质样品后即可连接缓冲液洗脱瓶进行洗 脱和收集样品 答案 A 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；红细胞洗涤时应该用生理盐水洗涤,维持红细胞正常的形态,不能 用蒸馏水；将血红蛋白溶液通过透析进行粗分离时应该用 pH 为 7.0 的磷酸缓冲液,不能用质量分数为 0.9%的 NaCl 溶液；在凝胶色谱柱 中加入蛋白质样品后,要使样品完全进入凝胶层后,关闭下端出口,小 心加入缓冲液到适当高度后才可连接缓冲液洗脱瓶进行洗脱。 6.下列关于蛋白质的纯化方法的叙述,错误的是( ) A.纯化主要是根据蛋白质以及蛋白质与其他物质之间的理化性质的 差异进行的 B.透析法可去除小分子化合物杂质,原理是不同分子所携带净电荷不 同 C.通过控制离心速率,可使分子大小、密度不同的蛋白质沉降分层, 从而分离不同的蛋白质 D.不同的物质在同一电场中的移动速度不同,因此可用电泳法分离蛋 白质 答案 B 解析 蛋白质纯化主要是依据蛋白质及蛋白质与其他物质间理化性 质的差异进行的,A 项正确；透析法利用蛋白质分子不能透过半透膜, 将蛋白质与其他小分子化合物分离开来,B 项错误；通过控制离心速 率,可使分子大小、密度不同的蛋白质沉降分层,从而达到分离蛋白质 的目的,C 项正确；不同物质在同一电场中的移动速度不同,可通过电 泳法分离蛋白质,D 项正确。 7.对在凝胶柱上加入样品和洗脱的操作,错误的是( ) 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,每 5 mL 收集一管,连续收集流 出液 答案 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,然后再连接缓冲液洗脱瓶,打开 下端出口,开始洗脱。 8.对蛋白质进行研究和应用,首先需要获得高纯度的蛋白质。请回答 下列问题： (1)蛋白质的提取和分离一般分为四步：________、________、 ________和纯度鉴定。 (2)在血红蛋白的提取与分离实验中,采集新鲜血液前要在采血容器 中 加 入 柠 檬 酸 钠 溶 液 的 目 的 是 __________________________________________________________ ______________。 (3)样品的处理过程又可以细分为：红细胞的洗涤、______________ 和 分 离 血 红 蛋 白 溶 液 。 其 中 分 离 血 红 蛋 白 溶 液 时 需 要 用 到 ________(仪器)分出下层红色透明液体。 (4)收集的血红蛋白溶液在透析袋中可以经过透析进行粗分离。 ①透析的目的是____________________________________________ _______________________________； ②透析的原理是____________________________________________ ______________________________。 (5)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血红蛋白的特点是________,这一特点对分离血红蛋白的意义是 __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________。 答案 (1)样品处理 粗分离 纯化 (2)防止血液凝固 (3)血红蛋白的释放 分液漏斗 (4)①去除相对分子质量较小的杂质 ②透析袋能使小分子自由进出, 而大分子则被留在袋内 (5)①通过凝胶色谱法将相对分子质量大的杂蛋白除去 ②呈现红色 在用凝胶色谱法分离血红蛋白时,可以通过观察颜色来判断什么时期 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 解析 透析袋能使小分子物质自由进出,而大分子物质被保留在袋内, 所以透析可以除去相对分子质量较小的杂质。样品纯化的目的是通过 凝胶色谱法将相对分子质量大的杂蛋白除去。血红蛋白呈现红色,在 用凝胶色谱法分离血红蛋白时可以通过观察颜色来判断收集洗脱液 的时期,使血红蛋白的分离过程更直观,大大简化了实验操作。 9.蛋白质的分离与纯化技术是蛋白质研究的重要技术。下列有关叙述 错误的是( ) A.根据蛋白质分子不能透过半透膜的特性,可将样品中各种不同的蛋 白质分离 B.根据蛋白质所带电荷性质的差异及分子大小等,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 答案 A 解析 透析的原理是小分子可以自由通过透析袋,而大分子保留在透 析袋内,因此可以将蛋白质和溶液中相对分子质量较小的杂质分离。 10.凝胶色谱柱制作的程序一般是( ) ①橡皮塞打孔 ②挖凹穴 ③装玻璃管 ④盖尼龙网 ⑤盖尼龙纱 ⑥将橡皮塞插入玻璃管 ⑦接尼龙管、装螺旋夹 ⑧柱顶插入安装了 玻璃管的橡皮塞 A.①→③→④→⑤→⑥→⑧→⑦→② B.①→②→③→④→⑤→⑥→⑦→⑧ C.①→②→③→④→⑥→⑤→⑧→⑦ D.①→②→③→⑦→⑥→⑤→⑧→④ 答案 B 解析 凝胶色谱柱制作的一般流程是：选择玻璃管→选择合适的橡皮 塞→橡皮塞打孔→挖凹穴→装玻璃管→盖尼龙网→盖尼龙纱→将橡 皮塞插入玻璃管→接尼龙管→装螺旋夹→柱顶插入安装了玻璃管的 橡皮塞。 11.生物产品的分离、纯化是现代生物技术中一种常见的技术。下列 关于物质提取、纯化原理的叙述中,不正确的是( ) A.采用凝胶色谱法分离果胶酶的原理是蛋白质分子的相对分子质量 不同,在色谱柱中的移动速度不同 B.蛋白质的提取和分离中洗涤时离心速度过小,时间过短,白细胞会 沉淀达不到分离效果 C.电泳法是利用样品中各种分子带电性质和数量以及样品分子大小 不同,产生的迁移速度不同而实现样品中各种分子的分离 D.离心法分离蛋白质的依据是不同大小的分子离心时沉降速度不同 答案 B 解析 凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小来分离蛋白质的有效 方法,相对分子质量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,相对分子质量大的蛋白质不容易进入凝胶内部的通道, 路程短,移动的速度快,因此相对分子质量不同的蛋白质得以分离,A 项正确；蛋白质的提取和分离中洗涤时离心速度过高,时间过长,白细 胞会沉淀达不到分离效果,B 项错误；电泳法是利用样品中各种分子 带电性质和数量以及样品分子大小不同,产生的迁移速度不同而实现 样品中各种分子的分离,C 项正确；离心法分离蛋白质的依据是不同 大小的分子离心时沉降速度不同,D 项正确。 12.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,则分子甲和分子戊形成的电泳带相距最近 答案 C 解析 透析的原理是小分子能自由进出透析袋,而大分子则保留在袋 内,若乙保留在透析袋内,甲则不一定保留在袋内；用凝胶色谱柱分离 蛋白质时,相对分子质量小的物质路程长,移动慢,故甲移动速度最 慢；离心时相对分子质量大的物质先沉淀,若戊沉淀,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 要取决于蛋白质分子大小。 13.(2019·河北唐山一中期中考试)凝胶色谱技术不仅应用于 科学实验研究,而且已经大规模地用于工业生产。如图所示为 凝胶色谱法示意图,请据图回答下列问题： (1)若选用交联葡聚糖凝胶(Sephadex G－75),则“G”表示 __________________________,“75”表示_________________ __________________________。 (2)a、b 均为蛋白质分子,其中最后从层析柱中洗脱出来的是 ____________,原因是_______________________________________ __________________________________________________________ _____________________________________________________。 (3)在加样前,应先打开色谱柱下端的流出口,目的是使 __________________________________________________________ ______________。加样后,打开下端出口,目的是使_______________ ________________________________________________________。 (4) 装 填 凝 胶 色 谱 柱 时 , 色 谱 柱 内 不 能 有 气 泡 存 在 , 原 因 是 __________________________________________________________ ______________。 (5)利用凝胶色谱法提取血红蛋白时,使用的洗脱液为________,待 __________________________________________________________ ______________时,用试管收集流出液,每 5 mL 收集一管,连续收集。 答案 (1)凝胶的交联程度、膨胀程度及分离范围 凝胶得水值,即每 克凝胶膨胀时吸水 7.5 g (2)b b 的相对分子质量小,容易进入凝胶内部的通道,路程较长,移 动速度较慢 (3)柱内凝胶面上的缓冲液缓慢下降到与凝胶面平齐 样品渗入凝胶 床内 (4)气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序,降低分离效果 (5)磷酸缓冲液 红色的蛋白质接近色谱柱底端 解析 (1) Sephadex G－75 中的“G”表示凝胶的交联程度、膨胀程度 及分离范围；75 表示凝胶得水值,即每克凝胶膨胀时吸水 7.5 g。(2) 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。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 度较慢,分离时最后从层析柱中洗脱出来。(3)在加样前,应先打开色 谱柱下端的流出口,目的是使柱内凝胶面上的缓冲液缓慢下降到与凝 胶面平齐；加样后,要打开下端出口,目的是使样品渗入凝胶床内。(4) 因为气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序,降低分离效果,所以装 填凝胶色谱柱时,色谱柱内不能有气泡存在。(5)利用凝胶色谱法提取 血红蛋白时,使用的洗脱液为磷酸缓冲液,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。 14.如图表示血红蛋白提取和分离实验的部分装置或操作方法。请回 答下列问题： (1)为了提取和分离血红蛋白,首先对红细胞进行洗涤以去除杂质蛋 白 , 洗 涤 时 应 使 用 生 理 盐 水 而 不 使 用 蒸 馏 水 的 原 因 是 ________________。 (2) 图 甲 表 示 ________ 过 程 , 该 操 作 目 的 是 去 除 样 品 中 __________________的杂质。现有一定量的血红蛋白溶液,进行上述 操作时若要尽快达到理想的实验效果,可以_____________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _________________(写出一种方法)。 一段时间后,若向烧杯中加入双缩脲试剂,透析袋内溶液是否出现紫 色,并说明判断的依据：_____________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ ___________________。 (3)图乙为用 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,某同学得出“提取的血浆某白蛋白有两条肽链”的结 论,这种说法________(填“可靠”或“不可靠”),理由是_________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ ___________________。 (4)图丙是凝胶色谱法分离血红蛋白时样品的加入示意图,正确的加 样顺序是________。在进行④操作时要________(填“打开”或“关 闭”)下端出口。 答案 (1)防止红细胞吸水破裂 (2)透析(或粗分离) 相对分子质量较小 增加缓冲液的量(或及时 更换缓冲液) 出现紫色,因为双缩脲试剂可以透过半透膜,与透析袋 内血红蛋白反应,生成紫色物质 (3)不可靠 只能得出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 (4)②③④① 关闭 解析 (1)生理盐水与红细胞内液为等渗溶液,故用生理盐水洗涤红 细胞主要是防止红细胞吸水破裂。(2)图甲表示血红蛋白粗提取过程, 也称为透析过程。透析可以去除样品中相对分子质量较小的杂质；若 要尽快达到理想的透析效果,可采用增加缓冲液的量或及时更换缓冲 液等方法。透析袋是一种半透膜,双缩脲试剂可以透过半透膜,进入透 析袋内与血红蛋白反应,生成紫色物质。(3)电泳的原理是利用待分离 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度,用 SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳法鉴定 蛋白质分子时,其电泳迁移率完全取决于分子的大小,故本实验只能 判断肽链的大小,而不能判断其条数。(4)凝胶色谱法分离血红蛋白时 样品加入的正确顺序为②③④①；图中进行④操作是在样品上部添加 缓冲液,此时要关闭下端出口。 15.随着人类基因组计划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”。 配制缓冲液 血细胞悬液 → 样品 处理 ――-------------------→ 洗涤、破碎、离心等 蛋白质粗分 离、透析 ――-------------------→ 凝胶色谱法、电泳等 纯化、纯度鉴定 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,破碎细胞的原理是____________________。 (2)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。 (3)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。 (4)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____________________________________________________ __________________________________________________________ _______________________________________。 答案 (1)生理盐水 渗透作用(或当外界溶液浓度低于红细胞内溶 液浓度时,细胞吸水涨破) (2)凝胶色谱 (3)带电性质以及分子大小、形状 (4)两 携带者具有(控制血红蛋白合成的)一对等位基因,可以控制 合成两种不同的蛋白质 解析 (1)洗涤红细胞所用的溶液是生理盐水；根据渗透作用原理, 将红细胞置于低渗溶液中,红细胞会吸水涨破,释放出血红蛋白。(2) 样品纯化是通过凝胶色谱法(分配色谱法)去除分子质量较大的杂质。 凝胶色谱法是根据相对分子质量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,路程长,移动的速度 慢；相对分子质量较大的蛋白质不容易进入凝胶内部的通道,路程短, 移动的速度快。(3)由于各种分子带电性质以及分子大小、形状等的 差异,在电泳过程中会产生不同的迁移速度,从而实现各种分子的分 离。(4)根据图示可知,镰刀型细胞贫血症的携带者含有两种血红蛋白, 原因是携带者具有(控制血红蛋白合成的)一对等位基因,可以控制合 成两种不同的蛋白质。