2019-2020学年人教版生物选修一课时分层作业14　血红蛋白的提取和分离

2019-2020学年人教版生物选修一课时分层作业14　血红蛋白的提取和分离

课时分层作业(十四) 血红蛋白的 提取和分离 (建议用时：35分钟) [基础达标练] 1．蛋白质的分离与纯化技术是蛋白质研究的重要技术。下列有关叙述不正确 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．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 A [蛋白质分子不能透过半透膜，而溶液中的小分子物质则可以透过半透膜， 因此透析可以将蛋白质和溶液中的小分子物质分离。] 2．下列有关凝胶色谱法的叙述，不正确的是( ) A．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 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 C [相对分子质量较小的蛋白质由于扩散作用进入凝胶颗粒内部而使其所经 过的路程较长；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。] 3．凝胶色谱法分离蛋白质的原理是( ) A．根据蛋白质分子与凝胶的亲和力的大小 B．根据蛋白质相对分子质量的大小 C．根据蛋白质所带电荷的多少 D．根据蛋白质溶解度的大小 B [凝胶色谱法所用的凝胶实际上是一些微小多孔的球体，在小球体内部有 许多贯穿的通道，相对分子质量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，从而使相对分子质量不同的蛋白质分子得以分离。故选 B。] 4．洗涤红细胞时，离心所采用的方法是( ) A．低速长时间离心 B．低速短时间离心 C．高速长时间离心 D．高速短时间离心 B [高速或长时间离心，会导致白细胞和淋巴细胞一同沉淀，得不到纯净的 红细胞，而影响后面血红蛋白的提取纯度。] 5．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，用试管收集流出液，每 5 mL收集一 管，连续收集流出液 C [打开下端出口，待样品完全进入凝胶层后，关闭下端出口，再用同样的 方法小心加入适量的 20 mmol/L的磷酸缓冲液到适当高度，然后连接缓冲液洗脱 瓶，打开下端出口，开始洗脱。] 6．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．缓冲液量远多于血红蛋白溶液量有利于杂质分子充分地向外扩散 D．透析时也可更换样品的缓冲液 B [透析过程除去了相对分子质量较小的杂质，实现了粗分离，更换样品的 缓冲液可加强透析的结果；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 h，这样可使小分子杂质与血红蛋白充分分离。] 7．有关“血红蛋白的提取和分离”的叙述，正确的是( ) A．用蒸馏水进行红细胞的洗涤，其目的是去除细胞表面杂蛋白 B．将血红蛋白溶液进行透析，其目的是去除相对分子质量较大的杂质 C．血红蛋白释放时要加入有机溶剂，其目的是使血红蛋白溶于有机溶剂 D．整个过程不断用磷酸缓冲液处理，是为了维持血红蛋白的结构 D [用质量分数为 0.9%的 NaCl溶液进行红细胞的洗涤，其目的是去除血浆 蛋白等杂质，有利于后续步骤的分离纯化；将血红蛋白溶液进行透析，其目的是 去除相对分子质量较小的杂质；血红蛋白释放时要加入有机溶剂，其目的是溶解 细胞膜；整个过程不断用磷酸缓冲液处理，是为了维持血红蛋白的结构。] 8．凝胶色谱法是分离蛋白质分子的一种常用方法，但并非所有的蛋白质都可 以用此方法进行分离，能分离的蛋白质分子之间必须( ) A．具有相同的相对分子质量 B．相对分子质量不同，但都是相对分子质量较大的分子 C．相对分子质量不同，但都是相对分子质量较小的分子 D．具有不同的相对分子质量 C [若在每种凝胶分离范围之外的分子，在不改变凝胶种类的情况下是很难 分离的。对于分子大小不同，但同属于凝胶分离范围内的各种分子，在凝胶床中 的分布情况是不同的，分子较大的只能进入孔径较大的那一部分凝胶。] 9．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)装填凝胶色谱柱时，要注意色谱柱内不能有气泡，一旦发现有气泡必须重 新装填。这是因为_____________________________________________ _____________________________________________________。 (6)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___________________________________________； 这一特点对分离蛋白质的意义： _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________。 [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 对分子质量不同的杂蛋白除去；血红蛋白呈现红色，在用凝胶色谱法分离时可以 通过观察颜色来判断收集洗脱液的时机；同时，通过观察颜色，使血红蛋白的分 离过程更直观，大大简化了实验操作。 [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)气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效 果 (6)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 10．下列是有关血红蛋白的提取与分离的问题，请回答下列问题。 (1)人们用鸡的红细胞提取 DNA，用人的红细胞提取血红蛋白，其原因是 _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________。 (2)凝胶色谱法是根据____________________分离蛋白质的有效方法。所用的 凝胶实际上是一些______________。 (3)蛋白质的提取和分离实验中，首先要用____________________(填写溶液名 称)洗涤红细胞，其目的是去除________。 (4)在________和甲苯的作用下，红细胞破裂，释放出血红蛋白。用________ 法可分离出血红蛋白。 (5)取血红蛋白溶液装入透析袋，再将透析袋放入 pH为 7.0的________中，透 析 12 h。 [解析] 哺乳动物的红细胞退化，没有细胞核和细胞器，没有 DNA，血红蛋 白含量丰富；而鸡的红细胞具有细胞核，含有 DNA，可以用于提取 DNA。凝胶 色谱法也叫做分配色谱法，是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。 洗涤红细胞的目的是去除杂蛋白，使用的洗涤液是生理盐水，要重复洗涤三次， 直至上清液中没有黄色，不能用清水或蒸馏水洗涤，因为生理盐水可以使红细胞 维持正常的形态。释放出的血红蛋白用离心的方法进行分离。为避免破坏蛋白质 的空间结构，要用磷酸缓冲液进行透析，以保证 pH的相对稳定。 [答案] (1)鸡的红细胞具有细胞核，含有 DNA，适合用于提取 DNA；人的红 细胞无细胞核，且血红蛋白含量丰富，适合用于提取血红蛋白 (2)相对分子质量 的大小 微小的多孔球体 (3)生理盐水 杂蛋白 (4)蒸馏水 离心 (5)(磷酸)缓 冲液 [能力提升练] 11．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 A [凝胶的种类较多，但每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的较晚，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。] 12．使用 SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质相对分子质量时，可选用一 组已知相对分子质量的标准蛋白同时进行电泳，根据已知相对分子质量的标准蛋 白的电泳区带位置，用电泳迁移率和相对分子质量的对数作标准曲线，可以测出 未知蛋白的相对分子质量。下列说法不正确的是( ) A．SDS能与蛋白质形成复合物而掩盖不同蛋白质间的电荷差别，使电泳迁移 率取决于分子的大小 B．与已知相对分子质量的标准蛋白的电泳带相比，只能大概估计出待测蛋白 质的相对分子质量 C．SDS在引发剂和催化剂的作用下参与构成聚丙烯酰胺凝胶 D．如果只是分离混合物而不需测定蛋白质的相对分子质量时，就无需加入 SDS，此时蛋白质的电泳迁移率取决于所带电荷和分子的大小 C [聚丙烯酰胺凝胶是由单体丙烯酰胺和交联剂 N，N′—亚甲基双丙烯酰胺 在引发剂和催化剂的作用下聚合交联成的具有三维网状结构的凝胶。] 13．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、红细胞破碎物沉淀层 B．甲苯层、红细胞破碎物沉淀层、血红蛋白、脂质物质层 C．脂质物质层、血红蛋白、甲苯层、红细胞破碎物沉淀层 D．甲苯层、脂质物质层、血红蛋白、红细胞破碎物沉淀层 D [混合液经离心后按密度大小排列，在离心管中从上到下的顺序依次是： 第 1 层为无色透明的甲苯层，第 2层白色薄层固体是脂溶性物质沉淀层，第 3 层 红色透明液体是血红蛋白水溶液，第 4层暗红色沉淀物主要是红细胞破碎物沉淀。] 14.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 C [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，乙保留在袋内，甲则不一定保留在袋内；凝胶色谱柱分离时，相 对分子质量小的物质路程长、移动慢；离心时相对分子质量大的物质先沉淀，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分子大小。] 15．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和 部分 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)下图 1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____________。如果红色区带______________，说明色谱柱制作成功。 图 1 (5)图 2、图 3分别是同学甲、乙利用同一种样品分离得到的结果，则图 3 中 与图 2中蛋白质 P对应的是________。 图 2 SDS凝胶 电泳结果 图 3 Sephadex G－75 凝胶色谱分离结果 [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。如果 红色区带均匀一致地移动，说明色谱柱制作成功。(5)SDS凝胶电泳装置是垂直的 装置，此种电泳方法主要取决于蛋白质相对分子质量的大小，与电荷无关，同时 加样在“－”极，通电后，样品蛋白质向“＋”极移动，相对分子质量小的，移 动距离大，因此从图 2的电泳结果分析，P比 N、M移向“＋”距离大，说明 P 的相对分子质量比较小，因此洗脱出来的时间比较长，符合图 3中的丙。 [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)杂蛋白(或血浆蛋白) 离心后的上清液中没有黄色 (4)④①②③ 均匀一致地 移动 (5)丙