2019-2020学年新突破同步人教版生物选修一练习：专题5课题3　血红蛋白的提取和分离

2019-2020学年新突破同步人教版生物选修一练习：专题5课题3　血红蛋白的提取和分离

[基础全练] 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 解析：根据分离蛋白质的方法可以知道，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。 答案：D 2．如图能正确表示相对分子质量不同的蛋白质在凝胶中的行进过程的是( ) 解析：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，故 B 正确。 答案：B 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 解析：凝胶的种类较多，但每种凝胶内部都有孔隙。当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。 答案：A 4．下列有关凝胶色谱操作的叙述，不正确的是( ) 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 解析：在装填凝胶色谱柱时，下端的尼龙管应始终打开，C 错误。 答案：C 5．下列关于 DNA 的粗提取实验和血红蛋白的提取实验，叙述正确的是( ) A．前者选择鸡血细胞作为实验材料较好，后者选择哺乳动物成熟的红细胞作为实 验材料较好 B．样品预处理时，前者静置 1 天处理除去上清液；后者需要加入清水，反复低速 短时间离心洗涤，至上清液无黄色 C．在 DNA 粗提取实验中，往 2 mol/L 氯化钠溶液中加入蒸馏水析出 DNA 时，应 该缓慢加入，直到出现黏稠物即止 D．洗涤红细胞的目的是去除血浆中的葡萄糖、无机盐等 解析：鸡血细胞有细胞核，适于提取 DNA；哺乳动物成熟红细胞无细胞核和众多 细胞器，适用于提取血红蛋白。提取血红蛋白的实验中，洗涤红细胞时，不能加 清水，应该加入生理盐水，否则细胞会提早释放出血红蛋白与杂质混合，加大提 取难度。DNA 初次析出时，加蒸馏水至黏稠物不再增加为止。洗涤红细胞的目的 是去除杂质蛋白，以利于血红蛋白的分离和纯化。 答案：A 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(Sephadex 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 解析：本实验中使用的交联葡聚糖凝胶(Sephadex 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； 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；在洗脱过程中，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 h，以使凝胶装填紧密；凝胶溶 胀时，应使用蒸馏水将其充分溶胀，制成凝胶悬浮液。 答案：D 7．有关缓冲溶液的说法不正确的是( ) A．缓冲溶液能够抵制外界的酸和碱对溶液 pH 的影响，维持 pH 基本不变 B．缓冲溶液通常由 1～2 种缓冲剂溶解于水中配制而成 C．调节缓冲剂的使用比例就可以制得在不同 pH 范围内使用的缓冲液 D．生物体内的各种生物化学反应都是在一定的 pH 下进行的 解析：缓冲溶液通常由 1～2 种缓冲剂溶解于水中配制而成。调节缓冲剂的使用比 例就可以制得在不同 pH 范围内使用的缓冲液。在一定范围内，缓冲溶液能够抵制 外界的酸和碱对溶液 pH 的影响，维持 pH 基本不变，超过一定范围，缓冲溶液就 起不到这样的作用了。 答案：A 8．目前，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柱示意图，请据图回答下列问题： (1)若选用 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。 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。(3)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 色谱柱的底端时，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，需要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的底端 9．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 或 CO2 的运输。请根据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____________而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：(1)样品处理过程为：红细胞的洗涤→血红蛋白的释放→分离血红蛋白溶液 →透析，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 原理是相对分子质量大的分子通过多孔凝胶颗粒的间隙，路程短，流动快；相对 分子质量小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部，路程长，流动慢。(2)洗涤红细胞的目 的是去除血浆蛋白，洗涤次数过少，无法除去血浆蛋白，离心时间过长和速度过 高，会使白细胞和淋巴细胞一同沉淀，达不到分离的效果。离心后的上清液中没 有黄色，说明洗涤干净；释放血红蛋白时，需要在红细胞悬液中加入蒸馏水和甲 苯。(3)磷酸缓冲液(pH 为 7.0)能够准确模拟生物体内的生理环境，保持体外的 pH 和体内的一致。如果凝胶色谱柱装填得很成功，分离操作也正确，能清楚地看到 血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整地随着洗脱液缓慢流出；如果红色区带歪 曲、散乱、变宽，说明分离的效果不好，这与凝胶色谱柱的装填有关。 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(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 [素养提升] 10．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、细胞破碎物沉淀层 B．甲苯层、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、细胞破碎物沉淀层 D．甲苯层、脂质物质层、血红蛋白、细胞破碎物沉淀层 解析：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甲苯层、脂质物质层、血红蛋白、细 胞破碎物沉淀层。 答案：D 11．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，故选 D。 答案：D 12．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 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。 答案：C 13．下图为凝胶色谱法分离蛋白质示意图和 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 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 正确；图甲中大分子蛋白质因不容易进入凝 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 错误；SDS －聚丙烯酰胺凝胶电泳的迁移速率完全取决于分子大小，因此图乙凝胶中加入的 SDS 可以使蛋白质迁移速率完全取决于分子大小，C 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 正确。 答案：B 14．凝胶色谱法可测定蛋白质的相对分子质量，现有 A、B 两种蛋白质，请运用凝 胶色谱法完成下列实验，确定 A、B 两种蛋白质相对分子质量的大小。 (1)凝胶色谱法的原理是________________。 (2)材料用具：玻璃管，橡皮塞，打孔器，移液管，尼龙网，螺旋夹，凝胶，缓冲 液。 (3)实验步骤： ①凝胶色谱柱的制作：注意底塞中插入的玻璃管的上部不得超出橡皮塞的 ________，否则难以铺实________，还会导致液体残留，蛋白质分离不彻底。 ②凝胶色谱柱的装填：装填时轻轻敲动色谱柱的原因是：____________________。 ③样品的加入和洗脱：_______________________________________________。 (4)预期结果_______________________________________________。 解析：(1)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。(3)制作 凝胶色谱柱时，选择橡皮塞打孔，然后将橡皮塞切出锅底状凹穴，然后插入玻璃 管，注意不能超出橡皮塞凹穴底面，否则难以铺实尼龙网。装填时轻轻敲动色谱 柱，使凝胶装填均匀。用吸管取混合液沿壁环绕加样后，即可用缓冲液洗脱。(4) 相对分子质量较小的蛋白质进入凝胶内部的通道，路程较长，移动速度较慢；而 相对分子质量较大的蛋白质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。 答案：(1)根据相对分子质量的大小分离蛋白质 (3)①凹穴底面 尼龙网 ②使凝胶装填均匀 ③将 A、B 两种蛋白质的混合液加 到凝胶色谱柱的上端，用缓冲液进行洗脱，检测它们洗脱的先后顺序 (4)若 A 先于 B 洗脱出来，则 A 的相对分子质量大于 B；若 B 先洗脱出来，则 B 的相对分子质量大于 A