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．下列有关“血红蛋白提取和分离”实验的正确叙述是(　　)

A．用蒸馏水进行红细胞的洗涤，其目的是去除细胞表面的杂蛋白

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

解析：对红细胞洗涤时应该用生理盐水，不能用蒸馏水，A错误；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，B错误；血红蛋白释放时加入有机溶剂，其目的是溶解磷脂，加速血红蛋白的释放，C错误；整个过程不断用磷酸缓冲液处理，是为了维持pH相对稳定，防止和血红蛋白的结构发生改变，D正确。

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．使用凝胶色谱法分离蛋白质实验中，相对分子质量不同的蛋白质在凝胶中的行进过程，可表示为下图中(　　)

解析：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能进入凝胶内部通道，路程较长，移动速度较慢；相对分子质量大的蛋白质，路程较短，移动速度较快，首先洗脱出来。

答案：B

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．下列是关于血红蛋白的提取和分离实验中关键步骤，其中正确的是(　　)

A．蛋白质的提取和分离一般可分为粗分离、样品处理、纯化、纯度鉴定等4步

B．蛋白质的提取和分离实验可以以猪、牛、鸡、蛙等动物的血液为材料分离血红蛋白

C．对样品的处理过程分为红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、透析和分离血红蛋白等

D．对蛋白质的纯化和纯度鉴定的方法使用最多的是SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳

解析：蛋白质提取和分离的实验步骤一般包括样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定等4步，A错误；蛋白质的提取和分离实验一般用哺乳动物的成熟的红细胞作为实验材料分离血红蛋白，一般不要鸡、蛙等动物血液为材料分离血红蛋白，B错误；样品处理的一般步骤分为红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白、透析等，C错误；对蛋白质的纯化和纯度鉴定的方法使用最多的是SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳，D正确。

答案：D

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．(1)同学甲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，影响蛋白质迁移速率的因素包括蛋白质分子的________、________以及分子的形状等。

(2)同学乙利用凝胶色谱法进行血红蛋白分离(如图一)，他在操作中加样的正确顺序是________，在执行图一中②所示操作时，色谱柱下端连接的尼龙管应该________(填“打开”或“关闭”)。

①　　② 　③　　④

图一　加样示意图

(3)图二、图三分别是同学甲、乙利用同一种样品分离得到的结果，则在图三中与图二中蛋白质P对应的是________。

图二　　　　　　图三　　

解析：(1)进行琼脂糖凝胶电泳时，影响蛋白质迁移速率的因素有蛋白质分子大小、带电性质及分子的形状等。

(2)正确的加样顺序可依据样品在色谱柱及凝胶层中的渗入量进行分析，可以得出是④①②③；同时进行②所示加样时，应关闭下出口。

(3)SDS—聚丙烯酰胺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，同时在“－”极加样，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，因此从图二的电泳结果分析，P比N、M移向“＋”极距离大，说明P相对分子质量比较小，因此洗脱出来的时间比较长，符合图三中的丙。

答案：(1)大小　带电性质

(2)④①②③　关闭　(3)丙

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)分离血红蛋白时，由上到下第________层是血红蛋白水溶液。

(5)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________。

(6)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)分离血红蛋白时，可明显看到试管中的溶液分为4层：第一层为无色透明的甲苯层；第2层为白色薄层固体，是脂溶性物质的沉淀层；第3层是红色透明液体，是血红蛋白的水溶液；第4层是其他杂质的暗红色沉淀物。(5)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。(6)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)杂蛋白(或血浆蛋白)　离心后的上清液中没有黄色　(4)三　(5)④①②③

(6)均匀一致地移动

人教版2020高中生物 专题5 DNA和蛋白质技术 课题3 血红蛋白的提取和分离练习 新人教版选修1