2019-2020学年新一线突破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学年新一线突破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

课题 3 血红蛋白的提取和分离 题型一 血红蛋白的提取与分离的原理 1．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。 2．凝胶色谱分离法分离蛋白质时，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 答案 A 解析 凝胶的种类较多，但每一种凝胶内部都有孔隙。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容易进入凝胶内部的通道，路程 较长，移动速度较慢；相对分子质量较大的蛋白质只能在凝胶外部移动，路程较 短，移动速度较快，相对分子质量不同的蛋白质分子因此得以分离，A 正确。 3．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 ( ) 答案 B 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，B 正确。 4．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。 5．SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳法中加入的 SDS 的作用是( ) A．增大蛋白质的相对分子质量 B．将蛋白质分解成单个氨基酸 C．掩盖不同蛋白质分子间的电荷差别 D．增加不同蛋白质分子间的电荷差别 答案 C 解析 SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳法中加入 SDS 的目的是使蛋白质完全变 性，解聚成单条肽链；同时 SDS 所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的 电荷量，因而掩盖了不同蛋白质间的电荷差别，C 正确。 6．下列有关透析的叙述，错误的是( ) A．用于透析的薄膜要具有选择透过性 B．透析膜一般是用硝酸纤维素制成的 C．透析袋能使小分子自由进出，而将大分子保留在袋内 D．透析可用于更换样品的缓冲液 答案 A 解析 透析袋一般是用硝酸纤维素(又称玻璃纸)制成的，它没有生物活性， 故不具有选择透过性(活的生物膜才具有选择透过性)，B 正确，A 错误；透析袋 能使小分子自由进出，而将大分子保留在袋内，C 正确；透析可以去除样品中相 对分子质量较小的杂质，或用于更换样品的缓冲液，D 正确。 题型二 血红蛋白的提取与分离的实验过程 7．下列关于血红蛋白提取和分离实验的描述，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，不能用蒸馏水，A 错误；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，B 错误；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， C 正确；透析所用的磷酸缓冲液的 pH 为 7.0，D 错误。 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．磷酸缓冲液会加速血红蛋白的提取过程 B．血红蛋白是一种两性物质，需要酸进行中和 C．防止血红蛋白被氧气氧化 D．让血红蛋白处在稳定的 pH 范围内，以维持其结构和功能 答案 D 解析 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，防止血红蛋白的结构发生改变，从而有利于血红蛋白的分离。 9．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 凝胶柱制作的一般流程是：选择玻璃管→选择合适的橡皮塞→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。 10．下列关于凝胶色谱柱的操作，不正确的是( ) A．在色谱柱中装填凝胶的时候要尽量紧密 B．凝胶用酒精充分溶胀后，配成凝胶悬浮液 C．加样前，打开色谱柱下端的流出口 D．在凝胶色谱制作过程中，不能发生洗脱液流干，露出凝胶颗粒的现象 答案 B 解析 凝胶应用蒸馏水充分溶胀后，配成凝胶悬浮液，B 错误。 11．将处理破裂后的红细胞混合液以 2000 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 答案 D 解析 将处理破裂后的红细胞混合液以 2000 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。 12．在装填凝胶柱时，不得有气泡存在的原因是( ) A．气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果 B．气泡阻碍蛋白质的运动 C．气泡能与蛋白质发生化学反应 D．气泡会在装填凝胶的时候，使凝胶不紧密 答案 A 解析 在装填凝胶柱时，不得有气泡存在的原因是气泡会搅乱洗脱液中蛋白 质的洗脱次序，降低分离效果，A 正确。 13．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 或 CO2，我们可以选用猪、牛、羊或其他脊椎动物 的血液进行实验，来提取和分离血红蛋白，请完成下列有关问题： (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 以 上 所 述 的 过 程 即 是 样 品 处 理 ， 它 包 括 ______________ 、 __________________、分离血红蛋白溶液。 (3)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________________________________________________。 (4)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？__________________________。 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红细胞的洗涤 血红蛋白的释放 (3)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 (4)①通过凝胶色谱法将相对分子质量大的杂质蛋白除去 ②血红蛋白呈现 红色 在凝胶色谱分离时可以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程序 解析 (1)血红蛋白的提取和分离一般分为四步：样品处理、粗分离、纯化 和纯度鉴定。 (2)①采取血液时要在采血容器中预先加入柠檬酸钠以防止血液凝固。 ②样品处理包括红细胞洗涤、血红蛋白释放、分离血红蛋白溶液。 (3)①透析即是血红蛋白的粗分离，透析的目的是除去分子量较小的杂蛋白。 ②透析的原理是透析袋能使小分子自由进出，而大分子则保留在袋内。 (4)①样品的纯化是通过凝胶色谱法将相对分子质量大的杂质蛋白除去。 ②血红蛋白呈红色，在凝胶色谱分离时可以通过观察颜色来判断什么时候应 该收集洗脱液，使血红蛋白的分离过程非常直观，大大简化了实验操作程序。 14．下面是凝胶色谱法分离血红蛋白时样品的加入(图Ⅰ)和洗脱(图Ⅱ)示意 图，请据图回答下列问题： (1)在加样示意图中，正确的加样顺序是________。 (2)用吸管加样时，应注意正确操作，分别是①________、②贴着管壁加样、 ③___________________________________________________________。 (3)等样品___________时，才加入缓冲液，待____________________接近色 谱柱底端时，用试管收集流出液，每________mL 收集一管，连续收集。 答案 (1)④→①→②→③ (2)①不要破坏凝胶面 ③使吸管管口沿管壁环绕移动 (3)完全进入凝胶层 红色的蛋白质 5 解析 加样品时应严格按要求进行操作，吸管应贴着管壁，管口沿着管壁环 绕移动，还应注意不要破坏凝胶面。等样品完全进入到凝胶层时，才加入缓冲液 进行洗脱。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。 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．下面说法不正确的是( ) A．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 B．缓冲溶液通常由 1～2 种缓冲剂溶解于水中配制而成 C．血红蛋白由 4 条肽链组成 D．透析袋能使大分子自由进出，而将小分子保留在袋内 答案 D 解析 透析袋一般是用硝酸纤维素(又叫玻璃纸)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。透析可以除去样品中相对分子质量较小的杂 质，或用于更换样品的缓冲液。 3．关于电泳的说法不正确的是( ) A．琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳是两种常用的电泳方法 B．带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动 C．蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率取决于它所带净电荷的多少 D．用 SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳，蛋白质的电泳迁移率完全取决于分子的 大小 答案 C 解析 蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率取决于它所带净电荷的多少以 及分子的大小等因素，SDS 能与各种蛋白质形成蛋白质－SDS 复合物，SDS 所 带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量，因而掩盖了不同种蛋白质间 的电荷差异，使电泳迁移率完全取决于分子的大小。 4．在血红蛋白的提取过程中，下列有关叙述不正确的是( ) A．要使红细胞中的血红蛋白释放出来，需蒸馏水和甲苯的共同作用 B．离心后的血红蛋白混合液第 1 层为白色薄层固体 C．猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少 D．洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止红细胞破裂 答案 B 解析 血红蛋白的释放需要蒸馏水和甲苯的共同作用，A 正确；离心后的血 红蛋白混合液第 1 层为无色透明的甲苯层，B 错误；哺乳动物成熟红细胞中缺少 细胞器和细胞核，可获得较纯净的血红蛋白，C 正确；洗涤红细胞时，洗涤的目 的是去除杂蛋白以利于后续步骤的分离纯化，加入的生理盐水，可防止细胞破裂， D 正确。 5．取 1 mL 血红蛋白溶液装入透析袋中进行透析，相关说法不正确的是( ) A．透析液为 300 mL 20 mmol/L 的磷酸缓冲液 B．透析时间至少为 1～2 h，时间过长血红蛋白也会渗漏出去 C．除去了相对分子质量较小的杂质，实现了样品的粗分离 D．透析也可用于更换样品的缓冲液 答案 B 解析 透析过程除去了相对分子质量较小的杂质，实现了样品的粗分离，透 析也可用于更换样品的缓冲液，C、D 正确；进行血红蛋白溶液的透析时烧杯中 加入 300 mL 20 mmol/L 的磷酸缓冲液，透析时间为 12 小时，充分让小分子杂质 与血红蛋白分离，A 正确，B 错误。 6．下列关于凝胶色谱柱的装填的说法，不正确的是( ) A．在装填凝胶柱时，不得有气泡产生 B．在操作过程中，不能让洗脱液流干 C．样品洗脱结束后，及时倒掉色谱柱中的凝胶 D．干的凝胶要用蒸馏水充分溶胀后，才能装填 答案 C 解析 已装填好的凝胶柱可重复多次使用，在使用过程的间隔，要用蒸馏水 保持凝胶湿润。 7．对在凝胶柱上加入样品和洗脱的操作，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，每 5 mL 收集一管，连续收集流出 液 答案 C 解析 样品完全进入凝胶层后，加入磷酸缓冲液到适当高度，再连接缓冲液 洗脱瓶开始洗脱。 8．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 答案 B 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， A 不符合题意；样品的分布也影响分离度，D 不符合题意；缓冲溶液的 pH 影响 蛋白质分子的结构与功能，因此也影响分离度，C 不符合题意；只有层析柱的直 径一般不影响分离度，B 符合题意。 9．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。我们 可以选用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液进行实验，提取和分离血红蛋白。下 图表示血红蛋白提取和分离的部分实验装置，请回答下列问题： (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。我们通常选用猪、牛、羊等动物的血液进 行实验，实验时加入柠檬酸钠的目的是______________。 (2)甲装置中，B 是血红蛋白溶液，则 A 是________________；该操作目的 是去除样品中______________。乙装置中，操作压一定，保证 C 溶液的流速 ________(填“快”“慢”或“一定”)。 (3)用乙装置分离蛋白质的方法叫________。 (4)最后经 SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳进行________。 (5)还有同学将大肠杆菌破碎并提取得到大肠杆菌蛋白质，一同学利用琼脂 糖凝胶电泳技术将得到的蛋白质进行分离，在电泳过程中，影响蛋白质迁移速度 的因素包括蛋白质分子的分子大小、________以及分子的形状等。而另一位同学 则利用乙图分离，待蛋白质接近色柱底端时，用试管连续收集流出液。先收集到 的蛋白质与后收集到的蛋白质的区别是先收集到的蛋白质________。 答案 (1)运输 防止血液凝固 (2)磷酸缓冲液 分子量小的杂质 一定 (3)凝胶色谱法 (4)纯度鉴定 (5)带电性质 分子量大 解析 (1)血红蛋白具有运输氧气的功能；在分离血红蛋白的实验中，加入 柠檬酸钠的目的是防止血液凝固。 (2)在血红蛋白的溶液中，加入适宜的磷酸缓冲溶液，可以除掉分子量较小 的杂质；在利用凝胶色谱法分离蛋白质的时候，洗脱液的速度应当保持一定。 (3)装置乙分离蛋白质的方法是凝胶色谱法。 (4)最后用 SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳对血红蛋白进行纯度鉴定。 (5)利用琼脂糖凝胶电泳进行蛋白质分离时，蛋白质的相对分子质量、带电 性质、分子形状等因素都能影响蛋白质的移动速度；采用凝胶色谱法进行蛋白质 分离时，结果是相对分子质量较大的蛋白质，运动路程较短，先被洗脱出来。 10．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)预期结果及结论：_________________________________________。 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 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，然后将橡皮塞挖出锅底状凹穴， 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，再用缓冲 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。 11．电泳技术是在外电场作用下，利用分子携带的净电荷不同，把待测分子 的混合物放在一定的介质(如琼脂糖凝胶)中进行分离和分析的实验技术，利用它 可分离氨基酸、多肽、蛋白质、核苷酸、核酸等物质。如图是电泳装置和电泳结 果，请据图分析回答： (1)在电泳过程中，带电分子会向着与其所带电荷________的电极移动。 (2)图 3 是把含有 21 个氨基酸的多肽进行水解，得到的氨基酸混合物进行电 泳的结果，由图可推知该多肽由________种氨基酸构成。 (3)电泳过程中分子的迁移速率除与本身所带净电荷的多少有关外，你认为 影响因素还包括_____________________________________________(至少列出 两种)。 答案 (1)相反 (2)6 (3)待测分子的大小、待测分子的形状、电泳的电压、凝胶的种类、凝胶的 密度(以上各项任选两项即可) 解析 (1)根据电荷之间作用的基本原理，分子应朝向与其所带电荷相反的 电极移动。 (2)因为不同氨基酸大小、所带电荷均不同，故在电泳中条带也不一样，即 有几条条带就有几种氨基酸。 (3)影响电泳的因素很多，除与待测分子本身所带的净电荷的多少相关外， 还与待测分子的大小、待测分子的形状、电泳的电压、凝胶的种类、凝胶的密度 等有关。