血红蛋白的提取和分离
[基础对点]
知识点一 蛋白质分离的原理和方法
1.分离不同种类的蛋白质依据的原理不包括( ) A．分子的形状和大小
B．所带电荷的性质和多少、吸附性质 C．对其他分子的亲和力 D．蛋白质分子的组成元素 答案 D
解析 分离不同种类的蛋白质依据的原理包括分子的形状和大小、所带电荷的性质和多少、吸附性质、对其他分子的亲和力和蛋白质分子的溶解度等。蛋白质分子的组成元素不是分离不同蛋白质的依据。
2．利用凝胶色谱法分离蛋白质的原理是( ) A．蛋白质分子与凝胶的亲和力的大小 B．蛋白质相对分子质量的大小 C．蛋白质所带电荷的多少 D．蛋白质溶解度的大小 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。 3．下列有关电泳的叙述，不正确的是( )
A．电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程
B．待测样品中各种分子的形状、大小及带电性质的差异等会影响其在电泳中的迁移速度 C．进行电泳时，带电粒子会向着与其所带电荷相同的电极移动 D．常用的电泳方法是琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳 答案 C
解析 电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程，在电场的作用下，带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动，A正确，C错误；由于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，会使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离，B正确；琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳是两种常见的电泳方法，D正确。 4．SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳法中加入SDS的作用是( ) A．增大蛋白质的相对分子质量 B．使蛋白质完全变性失活
C．掩盖不同种蛋白质间的电荷差别 D．减少蛋白质的相对分子质量 C 答案．
解析 SDS的作用是使蛋白质完全变性，SDS所带负电荷量大大超过蛋白质分子原有的电荷量，因而掩盖不同种类蛋白质间电荷差别。
知识点二 血红蛋白的提取和分离实验操作
5.分离血红蛋白时，将搅拌好的混合液转移到离心管中，以2000 r/min的速度离心10 min后，可以明显看到试管中的溶液分为4层。下列描述中，正确的是( ) A．第1层为无色透明的甲苯层 B．第2层为红色透明层，含血红蛋白 C．第4层为白色薄层固体，是脂溶性沉淀物 D．第3层为暗红色沉淀物，含未破裂的细胞 答案 A
解析 第1层为无色透明的甲苯层；第2层为白色薄层固体，是脂溶性物质的沉淀层；第3层是红色透明液体，是血红蛋白的水溶液；第4层是其他杂质的暗红色沉淀物。 6．关于凝胶色谱柱的装填，除哪项外均为正确解释( )
A．交联葡聚糖凝胶(G－75)“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
B．色谱柱内不能有气泡存在，一旦发现有气泡，必须重装
C．用300 mL物质的量浓度为20 mmol/L的磷酸缓冲液充分洗涤平衡凝胶12 h D．凝胶用自来水充分溶胀后，配成凝胶悬浮液 答案 D
解析 本实验中使用的交联葡聚糖凝胶(G－75)，其中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，A正确；气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果，因此，一旦发现有气泡，必须重装，B正确；在凝胶色谱柱装填完之后，应在约50 cm高的操作压下，用300 mL物质的量浓度为20 mmol/L的磷酸缓冲液充分洗涤平衡凝胶12小时，以使凝胶装填紧密，C正确；凝胶溶胀时，应使用蒸馏水将其充分溶胀，制成凝胶悬浮液，D错误。
7．下列对在凝胶色谱柱上加入样品和洗脱的操作的叙述，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 答案 C
解析 待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，之后再连接缓冲液洗脱瓶，打开下端出口，进行洗脱。
8．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( ) A．防止血红蛋白被氧化
B．血红蛋白是一种两性物质，需要酸中和 C．磷酸缓冲液会加速血红蛋白的提取过程
范围内，维持其结构和功能pH．让血红蛋白处在一定的D．
答案 D
解析 在血红蛋白的提取过程中，利用磷酸缓冲液模拟细胞内的pH环境，维持血红蛋白的正常结构和功能，便于观察(红色)和研究(活性)。
9．下列是有关血红蛋白的提取和分离的相关操作，其中正确的是( )
A．可采集猪血作为实验材料 B．用蒸馏水重复洗涤红细胞
C．血红蛋白释放后应低速短时间离心 D．洗脱液接近色谱柱底端时开始收集流出液 答案 A
解析 为防止红细胞吸水涨破，洗涤时要用生理盐水，B错误；释放出血红蛋白后，以2000 r/min的速度离心10 min，C错误；在分离时，要等到红色蛋白质接近色谱柱底端时开始收集流出液，D错误。
10．下列有关提取和分离猪血红蛋白的实验，叙述错误的是( ) A．用生理盐水洗涤红细胞，以防止红细胞破裂 B．用蒸馏水和甲苯处理红细胞，使其释放出血红蛋白 C．用生理盐水透析血红蛋白溶液，以保持血红蛋白活性 D．用磷酸缓冲液洗脱，有利于血红蛋白在凝胶柱中移动 答案 C
解析 洗涤红细胞时要用生理盐水，以防止红细胞破裂，A正确；在蒸馏水和甲苯的作用下，红细胞破裂，释放出血红蛋白，B正确；透析用的是磷酸缓冲液，C错误；洗脱用的是磷酸缓冲液，有利于血红蛋白在凝胶柱中移动，D正确。 [能力提升]
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2000 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远 答案 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，若分子乙保留在袋内，则分子甲不一定保留在袋内，A错误；用凝胶色谱柱分离蛋白质时，相对分子质量小的物质通过的路程长、移动慢，B错误；离心时相对分子质量大的物质沉淀，若分子戊沉淀，则分子乙、丁、丙均已沉淀，C正确；用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳分离蛋白质时，电泳迁移率完全取决于分子大小，故电泳带相距最远的是甲和丙，D错误。
12．凝胶色谱技术是一种快速而又简单的分离技术，由于设备简单、操作方便，不需要有机溶剂，对高分子物质有很好的分离效果，目前已经在生物化学、分子生物学、生物工程学、分子免疫学以及医学等有关领域广泛应用，不但应用于科学实验研究，而且已经大规模地用于工业生产。据
图回答问题：
(1)a、b均为蛋白质分子，其中先从层析柱中洗脱出来的是________，原因是_______________________________________________________________。
(2)自己制作凝胶色谱柱时，在色谱柱底部d位置相当于多孔板的结构可由________________替代。
(3)装填凝胶色谱柱时，色谱柱内不能有气泡存在，原因是______________________________________________________。
(4)洗脱用的液体应尽量与浸泡凝胶所用的液体________(填“相同”或“不同”)，洗脱时，对洗脱液的流速要求是________________________________。
答案 (1)a a相对分子质量较大，无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快 (2)尼龙网和尼龙纱
(3)气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果 (4)相同 保持稳定
解析 用凝胶色谱技术分离各种大分子物质时，大分子物质先洗脱出来，然后是小分子物质。大分子物质由于直径较大，不易进入凝胶颗粒的微孔，而只能分布于颗粒之间，所以向下移动的速度较快。小分子物质除了可在凝胶颗粒间隙中扩散外，还可以进入凝胶颗粒的微孔，即进入凝胶相内，在向下移动的过程中，从一个凝胶颗粒内扩散到颗粒间隙后再进入另一凝胶颗粒，如此不断地进入和扩散，小分子物质的下移速度落后于大分子物质从而落后
于大分子物质洗脱出来。在色谱柱制作时可用尼龙网和尼龙纱代替多孔板。在装填凝胶柱时，不得有气泡存在，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。洗脱时要用与浸泡凝胶的液体相同的液体，流速要稳定。
13．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O或CO的运输。请根据
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血红蛋白的提取和分离流程图回答问题。
(1)将实验流程补充完整：A为________________，B为________________。凝胶色谱法是根据__________________来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，无法完全除去；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。
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) 白细胞 离心后的上清液不再呈现黄色 蒸馏水和甲苯 (3)加速样品在凝胶柱中的流动 均匀一致地移动
解析 (1)样品处理及粗分离过程为：红细胞的洗涤→血红蛋白的释放→分离血红蛋白溶液→透析，凝胶色谱操作过程为：凝胶色谱柱的制作→凝胶色谱柱的装填→样品的加入和洗脱，所以A表示血红蛋白的释放，B表示样品的加入和洗脱，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；分子量小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部，路程长，流动慢。
2020高中生物专题5DNA和蛋白质技术课题3血红蛋白的提取和分离课时精练含解析新人教版
