2020秋高中生物人教版选修1课堂演练：专题5课题3血红蛋白的提取和分离

2020秋高中生物人教版选修1课堂演练：专题5课题3血红蛋白的提取和分离

专题 5 DNA 和蛋白质技术 课题 3 血红蛋白的提取和分离 1．下列试剂可用于血红蛋白释放的是( ) ①0.9%的生理盐水 ②甲苯 ③磷酸缓冲液 ④蒸馏水 ⑤柠檬 酸钠 A．②④ B．①④ C．④⑤ D．①③ 解析：0.9%的生理盐水是洗涤红细胞是应用的试剂，不能用于血 红蛋白释放；甲苯的作用是溶解细胞膜的磷脂，加速血红蛋白的释放； 磷酸缓冲液用于粗分离蛋白质，不能用于释放血红蛋白；蒸馏水作用 是使红细胞吸水胀破，释放其中的血红蛋白；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。 答案：A 2．在血红蛋白分离过程中如果红色带区歪曲、散乱、变宽，与其 有关的是( ) A．凝胶色谱柱的制作 B．色谱柱的装填 C．洗脱过程 D．样品的处理 解析：在血红蛋白分离过程中如果红色带区歪曲、散乱、变宽， 说明色谱柱制作不成功，可能是凝胶装填不紧密、不均匀，或者存在 气泡，打乱了洗脱次序所致。 答案：B 3．在蛋白质的提取和分离中，下列关于样品处理及粗分离过程的 叙述，正确的是( ) A．洗涤红细胞的目的是去除血浆中的葡萄糖、无机盐 B．洗涤时离心速度过小，时间过短，白细胞等会沉淀，达不到分 离的效果 C．洗涤过程选用质量分数为 0.1%的 NaCl 溶液 D．透析的目的是去除样品中相对分子质量较小的杂质 解析：洗涤红细胞的目的是去除血浆中的杂蛋白；洗涤时离心速 度过高，时间过长，白细胞等会沉淀，达不到分离的效果；洗涤过程 应选用质量分数为 0.9%的 NaCl 溶液。 答案：D 4．凝胶色谱柱取长为 40 cm，内径为 1.6 cm，有关说法中，不正 确的是( ) A．一般凝胶色谱柱直径的大小不会影响分离的效果 B．凝胶色谱柱过高，超过 1 m，不影响分离的效果 C．凝胶色谱柱过矮，则影响混合物的分离度 D．凝胶色谱柱直径过大会耗用过多洗脱液，样品的稀释度过大 解析：一般凝胶色谱柱直径的大小不影响分离的效果，但是直径 过大会造成洗脱液体积增大，样品的稀释度过大，因此应选择直径不 超过 2 cm 的色谱柱。凝胶色谱柱的高度与分离度有关，一般不超过 1 m。 答案：B 5．下图表示血红蛋白提取和分离的部分实验装置，请据图分析回 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)甲装置用于________，目的是去除样品中__________的杂质， 图中 A 是__________。B 是__________溶液。 (3)用乙装置分离蛋白质的方法叫________________，是根据 ________________分离蛋白质的有效方法。 (4)乙装置中，C 是____________，其作用是_______________。 (5)用乙装置分离血红蛋白时，待__________________________时， 用试管收集流出液，每 5 mL 收集一管，连续收集 6 管，图中试管序号 表示收集的先后。经检测发现，试管②和试管⑤中蛋白质含量最高， 则试管⑤中的蛋白质相对分子质量比血红蛋白________(填“大”或 “小”)。 解析：(1)血红蛋白能携带氧气，体现了蛋白质具有运输功能。(2) 甲装置为透析装置，目的是去除样品中相对分子质量较小的杂质。其 中 A 是磷酸缓冲液，B 是血红蛋白溶液。(3)乙装置分离蛋白质的方法 叫凝胶色谱法，是根据蛋白质的相对分子质量大小分离蛋白质的有效 方法。(4)乙装置中，C 溶液为磷酸缓冲液，作用是洗脱血红蛋白。(5) 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。最先收集到的蛋白质是血红蛋白分子，则试管②内 的大量蛋白质为血红蛋白。由于试管⑤晚于试管②收集得到，因此其 内收集到的蛋白质比血红蛋白分子移动速度慢，其相对分子质量比血 红蛋白小。 答案：(1)运输 (2)透析(粗分离) 相对分子质量较小 磷酸缓冲 液 血红蛋白 (3)凝胶色谱法 相对分子质量的大小 (4)磷酸缓冲 液 洗脱血红蛋白 (5)红色的蛋白质接近色谱柱底端 小 A 级 基础巩固 1．在 PCR 扩增前，需要将下列哪些物质加入微量离心管中？ ( ) ①模板 DNA ②模板 RNA ③DNA 解旋酶 ④耐高温的 DNA 聚合酶 ⑤引物 ⑥PCR 缓冲液 ⑦脱氧核苷酸贮备液 ⑧核苷酸贮 备液 A．①④⑤⑥⑦ B．①③④⑤⑥⑧ C．②③④⑤⑥⑦ D．①④⑥⑦⑧ 解析：PCR 扩增需要的条件是①模板 DNA、④耐高温的 DNA 聚 合酶、⑤引物、⑥PCR 缓冲液、⑦脱氧核苷酸贮备液。 答案：A 2．使用 SDS—聚丙烯酰胺电泳的过程中，不同蛋白质的电泳迁移 率完全取决于( ) A．电荷的多少 B．分子的大小 C．肽链的多少 D．分子形状的差异 解析：SDS 能与各种蛋白质形成蛋白质 SDS 复合物，SDS 所带的 负电荷量大大超过蛋白质分子原有的电荷量，因而掩盖了不同蛋白质 间的电荷差别，使电泳迁移率完全取决于分子的大小。 答案：B 3．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 较大的杂质 B．图乙装置的试管中收集到的液体中最先得到的是相对分子质量 较大的蛋白质 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 解析：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。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，被排阻在凝胶颗粒的外面，在颗粒之间迅速 通过。 答案：A 4．下列各项中，一般不影响在凝胶色谱法分离蛋白质中的分离度 的是( ) A．层析柱高 B．层析柱的直径 C．缓冲溶液 D．样品的分布 解析：分离度取决于柱高，为分离不同组分，凝胶柱床必须有适 宜的高度。样品的分布也影响分离度。缓冲溶液的 pH 影响蛋白质所 带的电荷，因此也影响分离度。只有层析柱的直径一般不影响分离度。 答案：B 5．从细胞中提取某种特定的蛋白质比提取 DNA 难度大，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，是 提取某种特定的蛋白质比提取 DNA 难度大的原因，A 错误； 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，是提取某种特定的蛋白质比提取 DNA 难度大的原因，B 错误； 提取某种特定的蛋白质需据其特性摸索提取的程序是提取某种特定的 蛋白质比提取 DNA 难度大的原因，C 错误；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，这只是某一种蛋白质 的提取步骤，不是难度大的原因，D 正确。 答案：D 6．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．使用透析法可以去除样品中相对分子质量较大的杂质 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 解析：透析的原理是小分子能够通过半透膜，利用透析法可以去 除样品中相对分子质量较小的杂质。 答案：B B 级 能力训练 7．某生物兴趣小组在“蛋白质的提取和分离”实验中，准备从羊 的血液中初步提取血红蛋白，设计的血红蛋白提取、分离流程图如下。 请回答下列有关问题。 实验准备（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） ―→ 纯化、纯度鉴定（凝 胶色谱法、电泳等） (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)电泳利用了待分离样品中各种分子的___________________等 的差异，使不同带电分子产生不同迁移速度，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下图所示。由图可知携带者 有________种血红蛋白，从分子遗传学的角度做出的解释是 _______________________________________________________ _______________________________________________________ _____________________________________________________。 答案：(1)生理盐水 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)除去小分子杂质 增加缓冲液的量(或及时更换缓冲液) (3)带电性质以及分子大小、形状 (4)2 携带者具有(控制血红蛋白的)一对不同的等位基因，可以控 制合成两种不同的蛋白质 8．动物血液常常被选作提取 DNA 和提取血红蛋白的实验材料， 请回答下列有关问题： (1) 提 取 DNA 和 提 取 血 红 蛋 白 ， 猪 血 都 是 适 宜 材 料 吗 ？ ___________________。原因是_______________________________ _____________________________________________________。 (2)无论是提取 DNA 还是提取血红蛋白，都需要先用________对 红细胞进行洗涤，其目的是________________________。 (3)电泳是分离鉴定蛋白质的常规方法。下图为几种蛋白质通过 SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳的图谱，据图，你认为相对分子质量最大 的蛋白质是________，依此推理该样品在凝胶色谱法中最后流出的蛋 白质应该是________________。 解析：(1)猪血是提取血红蛋白的适宜材料，不是提取 DNA 的适 宜材料，因为猪成熟的红细胞没有细胞核，提取 DNA 可用鸡血。 (2)提取 DNA 和血红蛋白，需要先用生理盐水对红细胞进行洗涤， 其目的是去除血浆蛋白(杂蛋白)。 (3)图为 SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳的图谱，γ球蛋白离点样处最 近，说明相对分子质量最大，清蛋白离点样处最远，说明相对分子质 量最小；在凝胶色谱法中相对分子质量小的蛋白质容易进入凝胶颗粒 内部的通道，路程长，移动速度慢；而相对分子质量大的蛋白质无法 进入凝胶颗粒内部，路程较短，移动速度快，所以最后流出的蛋白质 应该是相对分子质量最小的清蛋白。 答案：(1)猪血是提取血红蛋白的适宜材料，不是提取 DNA 的适 宜材料 猪成熟的红细胞没有细胞核 (2)生理盐水 去除血浆蛋白(杂蛋白) (3)γ球蛋白 清蛋白 9．如今人类已跨入了蛋白质时代，对蛋白质的研究和应用，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)如果要从红细胞中分离出血红蛋白，实验前取新鲜血液要在采 血容器中预先加入柠檬酸钠，这样做的目的是________________。 (3)血红蛋白的提取又可以细分为：红细胞的洗涤、_________、分 离血红蛋白溶液和__________。其中分离血红蛋白溶液时需要用到 __________(仪器)分离出下层红色透明液体。 (4)装填凝胶色谱柱时，要注意色谱柱内不能有气泡存在，一旦发 现有气泡必须重新装。这是因为 _____________________________________________________。 (5)欲探究色谱柱的高度是否影响蛋白质分离的因素，应把 ______________________作为自变量，把_______________________ __________作为无关变量，把________________作为因变量。 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 透析 分液漏斗 (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)色谱柱的高度变化 缓冲液的用量和 pH、样品的用量、温度等 因素 大小不同的蛋白质分子的间距 10．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。我们可以选用猪、牛、羊等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)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其中加入柠檬酸钠的目的是____________________________ _____________________________________________________。 ②此过程即是样品处理，它应包括红细胞洗涤、___________、分 离血红蛋白溶液。 ③洗涤红细胞的目的是__________________________________ _____________________________________________________。 (2)收集的血红蛋白溶液在透析袋中透析，这就是样品的粗分离。 ①透析的目的是_______________________________________。 ②透析的原理是______________________________________ _____________________________________________________。 (3)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。其中通过凝胶色谱法将样品纯化的目的 是____________________________________________________ _____________________________________________________。 解析：(1)柠檬酸钠是一种抗凝剂，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；洗涤红细胞的目的是去除杂蛋白，以利于后续步骤的分离纯化。 (2)透析袋一般是用硝酸纤维素制成的，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或用 于更换样品的缓冲液。(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，因此，通过用凝胶色谱法去除相对分子质量较大的杂 质。 答案：(1)①防止血液凝固 ②血红蛋白的释放 ③去除杂蛋白 (2)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，而大分子则保留在袋内 (3)通过凝胶色谱法去除相对分子质量较大的杂质 11．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。 (2)凝胶色谱法的基本原理是根据________________________分离 蛋白质。 (3)洗涤红细胞的目的是去除________，洗涤干净的标志是 _____________________________________________________。 (4)下面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________。 (5)如果红色区带________________，说明色谱柱制作成功。 解析：(1)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。凝胶色谱操作包括：凝胶色谱柱的制作、凝胶色谱柱 的装填、样品的加入和洗脱。(2)凝胶色谱法的基本原理是根据相对分 子质量的大小分离蛋白质。(3)洗涤红细胞的目的是去除杂蛋白，洗涤 干净的标志是上清液中没有黄色。(4)加样顺序是：调整缓冲液面、滴 加透析样品、样品渗入凝胶床、再调整缓冲液面。(5)如果红色区带均 匀一致地移动，说明色谱柱制作成功。 答案：(1)血红蛋白的释放 凝胶色谱柱的装填 (2)相对分子质量的大小 (3)三 (4)④①②③ (5)均匀一致地移动