2024-2025学年高中生物专题5DNA和蛋白质技术3血红蛋白的提取和分离课时评价含解析新人教版选修1

PAGE6-血红蛋白的提取和分别(30分钟100分)一、选择题(共5小题,每小题6分,共30分)1.分别不同种类的蛋白质依据的原理不包括 ()A.分子的形态和大小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】选D。依据分别蛋白质的方法可以知道,分别不同种类的蛋白质依据的原理包括分子的形态和大小、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别不同蛋白质的依据。【方法规律】分别不同蛋白质的方法(1)依据配体的特异性:亲和色谱法。(2)依据蛋白质分子大小的差别:包括透析法和凝胶色谱法等。(3)依据蛋白质带电性质和电荷的多少:电泳法、离子交换法。(4)依据蛋白质溶解度的不同:蛋白质的盐析、等电点沉淀法和低温有机溶剂沉淀法。2.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,须要酸中和C.加速血红蛋白的提取过程D.让血红蛋白处在稳定pH范围内,维持其结构和功能【解析】选D。磷酸缓冲液与血红蛋白是否被氧化无关,A错误;磷酸缓冲液不属于酸类,B错误;磷酸缓冲液主要是维持pH范围,C错误;磷酸缓冲液可以让血红蛋白处在稳定pH范围内,维持其结构和功能,D正确。3.下列关于凝胶色谱法的原理及操作不正确的是 ()A.是利用凝胶把分子大小不同的物质分别开的一种方法B.在洗脱过程中,大分子不能进入凝胶内部而最先流出,而小分子可以进入凝胶内部而流速缓慢,以致最终流出C.凝胶内部有很微细的多孔网状结构,其孔隙大小与被分别的物质分子的大小无相应关系D.一般状况下,凝胶对待分别的物质没有吸附作用,因此全部待分别的物质都应当被洗脱出来【解题关键】解答本题时应理解两点:(1)凝胶色谱法分别蛋白质的原理:依据相对分子质量大小对蛋白质进行分别。(2)操作过程:凝胶颗粒只会短暂滞留待分别物质,最终都会被洗脱。洗脱时,大分子最先流出,小分子最终流出。【解析】选C。凝胶色谱法是依据相对分子质量大小分别蛋白质的有效方法。凝胶是由多糖类化合物构成的,其内部有很微细的多孔网状结构,小分子蛋白质可以进入凝胶内部,路程较长,移动速度慢,而相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部,路程较短,移动速度快,因此在洗脱过程中最先分别。一般来说,凝胶对待分别的物质没有吸附作用,不会使待分别物质停止运动,最终全部要分别的物质都应当被洗脱出来。选用不同种凝胶,其网状结构不同,孔隙大小不同,可分别的分子大小不同,二者是相关的,故C项不正确。4.下列对凝胶电泳的相关相识错误的是 ()A.蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶电泳中的迁移率只取决于分子的大小B.蛋白质在SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳中的迁移率完全取决于分子的大小C.SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳不仅用于蛋白质相对分子质量的测定,还可用于蛋白质混合组分的分别D.凝胶中加入SDS可以消退净电荷对迁移率的影响【解析】选A。蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶电泳中的迁移率取决于分子的大小和所带电荷的多少等,A错误;由于加入带负电荷多的SDS,形成“蛋白质—SDS复合物”,蛋白质在SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳中的迁移率完全取决于分子的大小,B正确;SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳不仅用于蛋白质相对分子质量的测定,还可用于蛋白质混合组分的分别,C正确;凝胶中加入SDS可以消退净电荷对迁移率的影响,使蛋白质迁移速率仅取决于分子大小,D正确。5.下列对在凝胶柱上加入样品和洗脱的操作错误的是 ()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干脆连接缓冲液洗脱瓶,起先洗脱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5mL收集一管,连续收集【解析】选C。加样前,打开色谱柱下端的流出口,使柱内凝胶面上的缓冲液下降到与凝胶面平齐,关闭出口。用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。加样后,打开下端出口,使样品渗入凝胶床内。等样品完全进入凝胶层后,关闭下端出口。加入磷酸缓冲液到适当的高度,连接缓冲液洗脱瓶,打开下端出口,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5mL收集一管,连续收集。二、非选择题(共4小题,共70分)6.(17分)科研工作者对蛋白质的探讨和应用,须要获得高纯度的蛋白质。回答下列问题:(1)蛋白质的提取和分别一般分为四步:________、________、________和纯度鉴定。

(2)假如要从红细胞中分别出血红蛋白,试验前取簇新血液要在采血容器中预先加入柠檬酸钠,这样做的目的是________________________。分别血红蛋白溶液时须要用到______________________(仪器)分别出下层红色透亮液体。

(3)装填凝胶色谱柱时,要留意色谱柱内不能有气泡存在,一旦发觉有气泡必需重新装。这是因为______________________________________________。

(4)欲探究色谱柱的高度是否影响蛋白质分别的因素,应把____________作为自变量,把________________________作为无关变量,把____________________作为因变量。

【解析】(1)蛋白质的提取和分别一般分为四步:样品处理、粗分别、纯化和纯度鉴定。(2)血液加入柠檬酸钠,能防止血液凝固。分液漏斗能分别出下层红色透亮液体。(3)气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序,降低分别效果。(4)依据试验目的可确定色谱柱的高度变更为自变量,其他因素包括缓冲液的用量和pH、样品的用量、温度等为无关变量,大小不同的蛋白质分子的间距为因变量。答案:(1)样品处理粗分别纯化(2)防止血液凝固分液漏斗(3)气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序,降低分别效果(4)色谱柱的高度变更缓冲液的用量和pH、样品的用量、温度等因素大小不同的蛋白质分子的间距7.(20分)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。请依据血红蛋白的提取和分别流程图回答问题。(1)将试验流程补充完整:A为__________,B为__________。凝胶色谱法是依据____________________而分别蛋白质的有效方法。

(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,达不到分别的效果。洗涤干净的标记是____________________。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20mmol/L的磷酸缓冲液(pH为7.0)的目的是________________________。假如红色区带__________________,说明色谱柱制作胜利。

【解析】(1)样品处理过程为:红细胞的洗涤→血红蛋白的释放→分别血红蛋白溶液→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,流淌快;相对分子质量小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部,路程长,流淌慢。(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,达不到分别的效果。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,须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)能够精确模拟生物体内的生理环境,保持体外的pH和体内的一样。假如凝胶色谱柱装填得很胜利,分别操作也正确,能清晰地看到血红蛋白的红色区带匀称、狭窄、平整地随着洗脱液缓慢流出;假如红色区带歪曲、散乱、变宽,说明分别的效果不好,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)精确模拟生物体内的生理环境,保持体外的pH和体内一样匀称一样地移动8.(18分)凝胶色谱技术不但应用于科学试验探讨,而且已经大规模地用于工业生产。下图甲为凝胶色谱柱分别蛋白质的示意图,图乙为几种被分别蛋白质相对分子质量大小与洗脱液的洗脱体积的关系,请据图分析回答:(1)图甲a、b均为蛋白质分子,其中先从层析柱中洗脱出来的是____________,缘由是__________________________。

(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,缘由是

_________________________________________________________________。

(4)若图乙被分别的蛋白质混合液中含有肌红蛋白(相对分子质量为16900)、血清蛋白(相对分子质量为68500)、牛乳球蛋白(相对分子质量为35000)、牛胰岛素(相对分子质量为5700),则图乙中A、B、C、D代表的物质依次是__。

【解析】(1)由于不同蛋白质的相对分子质量不同,相对分子质量较大的蛋白质不能进入凝胶内部通道,只能在凝胶外部移动,路程短,速度快,易洗脱;相对分子质量较小的蛋白质则进入凝胶内部通道,路程长,速度慢。(2)凝胶色谱柱的制作:底部橡皮塞的凹穴上覆盖尼龙网和100目的尼龙纱,相当于多孔板。(3)凝胶色谱柱的装填:装填时尽量紧密,不能有气泡存在,因为气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序,降低分别效果。(4)据图可知,四种蛋白质的相对分子质量渐渐增大,因此图乙中A、B、C、D代表的物质依次是牛胰岛素、肌红蛋白、牛乳球蛋白、血清蛋白。答案:(1)aa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100目的尼龙纱(3)气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序,降低分别效果(4)牛胰岛素、肌红蛋白、牛乳球蛋白、血清蛋白【互动探究】(1)除了题目中凝胶柱内有气泡须要重新装填凝胶色谱柱外,还有什么状况须要重装凝胶色谱柱?提示:凝胶色谱操作过程中,不能发生洗脱液流干,露出凝胶颗粒的现象,一旦发生这种状况,凝胶色谱柱须要重新装填。(2)洗脱液能不能用清水代替?并说明缘由。提示:不能。洗脱液是磷酸缓冲液,可以防止溶液pH猛烈变更对蛋白质活性的影响,清水则没有此作用,因此不能换成清水。9.(15分)已知蛋白质混合液中硫酸铵浓度的不同可以使不同种类的蛋白质析出(或沉淀),随着硫酸铵浓度的增加,混合液中蛋白质析出的种类和总量增加。下表是某蛋白质混合液中的不同蛋白质从起先析出到完全析出所须要的蛋白质混合液中的硫酸铵浓度范围。蛋白质混合液中的硫酸铵浓度/%析出的蛋白质15～20甲蛋白23～30乙蛋白25～35丙蛋白38～40丁蛋白请据表回答:(1)若只完全析出甲蛋白,混合液中最合适的硫酸铵浓度应为________。

(2)向该蛋白质混合液中加入硫酸铵溶液(或硫酸铵),使混合液中的硫酸铵浓度达到30%,会析出若干种蛋白质,它们分别是______________。

(3)通过变更混合液中的硫酸铵浓度________(填“能”或“不能”)从混合液中得到全部的、不含有其他蛋白质的乙蛋白,缘由是_____________________________________。

(4)假如蛋白质析出物中还含有肯定量的硫酸铵,可用半透膜除去析出物中的硫酸铵。用半透膜能除去析出物中硫酸铵的原理是

______________________。

【解析】(1)分析表格信息可以