2024-2025學(xué)年高中生物專題5DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)3血紅蛋白的提取和分離課時(shí)評(píng)價(jià)含解析新人教版選修1

PAGE6-血紅蛋白的提取和分別(30分鐘100分)一、選擇題(共5小題,每小題6分,共30分)1.分別不同種類的蛋白質(zhì)依據(jù)的原理不包括 ()A.分子的形態(tài)和大小B.所帶電荷的性質(zhì)和多少、吸附性質(zhì)C.對(duì)其他分子的親和力D.蛋白質(zhì)分子的組成元素【解析】選D。依據(jù)分別蛋白質(zhì)的方法可以知道,分別不同種類的蛋白質(zhì)依據(jù)的原理包括分子的形態(tài)和大小、所帶電荷的性質(zhì)和多少、吸附性質(zhì)、對(duì)其他分子的親和力和蛋白質(zhì)分子的溶解度等。蛋白質(zhì)分子的組成元素不是分別不同蛋白質(zhì)的依據(jù)?！痉椒ㄒ?guī)律】分別不同蛋白質(zhì)的方法(1)依據(jù)配體的特異性:親和色譜法。(2)依據(jù)蛋白質(zhì)分子大小的差別:包括透析法和凝膠色譜法等。(3)依據(jù)蛋白質(zhì)帶電性質(zhì)和電荷的多少:電泳法、離子交換法。(4)依據(jù)蛋白質(zhì)溶解度的不同:蛋白質(zhì)的鹽析、等電點(diǎn)沉淀法和低溫有機(jī)溶劑沉淀法。2.在血紅蛋白的整個(gè)提取過程中,不斷用磷酸緩沖液處理的目的是 ()A.防止血紅蛋白被氧化B.血紅蛋白是一種兩性物質(zhì),須要酸中和C.加速血紅蛋白的提取過程D.讓血紅蛋白處在穩(wěn)定pH范圍內(nèi),維持其結(jié)構(gòu)和功能【解析】選D。磷酸緩沖液與血紅蛋白是否被氧化無關(guān),A錯(cuò)誤;磷酸緩沖液不屬于酸類,B錯(cuò)誤;磷酸緩沖液主要是維持pH范圍,C錯(cuò)誤;磷酸緩沖液可以讓血紅蛋白處在穩(wěn)定pH范圍內(nèi),維持其結(jié)構(gòu)和功能,D正確。3.下列關(guān)于凝膠色譜法的原理及操作不正確的是 ()A.是利用凝膠把分子大小不同的物質(zhì)分別開的一種方法B.在洗脫過程中,大分子不能進(jìn)入凝膠內(nèi)部而最先流出,而小分子可以進(jìn)入凝膠內(nèi)部而流速緩慢,以致最終流出C.凝膠內(nèi)部有很微細(xì)的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),其孔隙大小與被分別的物質(zhì)分子的大小無相應(yīng)關(guān)系D.一般狀況下,凝膠對(duì)待分別的物質(zhì)沒有吸附作用,因此全部待分別的物質(zhì)都應(yīng)當(dāng)被洗脫出來【解題關(guān)鍵】解答本題時(shí)應(yīng)理解兩點(diǎn):(1)凝膠色譜法分別蛋白質(zhì)的原理:依據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量大小對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行分別。(2)操作過程:凝膠顆粒只會(huì)短暫滯留待分別物質(zhì),最終都會(huì)被洗脫。洗脫時(shí),大分子最先流出,小分子最終流出。【解析】選C。凝膠色譜法是依據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量大小分別蛋白質(zhì)的有效方法。凝膠是由多糖類化合物構(gòu)成的,其內(nèi)部有很微細(xì)的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),小分子蛋白質(zhì)可以進(jìn)入凝膠內(nèi)部,路程較長(zhǎng),移動(dòng)速度慢,而相對(duì)分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)無法進(jìn)入凝膠內(nèi)部,路程較短,移動(dòng)速度快,因此在洗脫過程中最先分別。一般來說,凝膠對(duì)待分別的物質(zhì)沒有吸附作用,不會(huì)使待分別物質(zhì)停止運(yùn)動(dòng),最終全部要分別的物質(zhì)都應(yīng)當(dāng)被洗脫出來。選用不同種凝膠,其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不同,孔隙大小不同,可分別的分子大小不同,二者是相關(guān)的,故C項(xiàng)不正確。4.下列對(duì)凝膠電泳的相關(guān)相識(shí)錯(cuò)誤的是 ()A.蛋白質(zhì)在聚丙烯酰胺凝膠電泳中的遷移率只取決于分子的大小B.蛋白質(zhì)在SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳中的遷移率完全取決于分子的大小C.SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳不僅用于蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定,還可用于蛋白質(zhì)混合組分的分別D.凝膠中加入SDS可以消退凈電荷對(duì)遷移率的影響【解析】選A。蛋白質(zhì)在聚丙烯酰胺凝膠電泳中的遷移率取決于分子的大小和所帶電荷的多少等,A錯(cuò)誤;由于加入帶負(fù)電荷多的SDS,形成“蛋白質(zhì)—SDS復(fù)合物”,蛋白質(zhì)在SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳中的遷移率完全取決于分子的大小,B正確;SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳不僅用于蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定,還可用于蛋白質(zhì)混合組分的分別,C正確;凝膠中加入SDS可以消退凈電荷對(duì)遷移率的影響,使蛋白質(zhì)遷移速率僅取決于分子大小,D正確。5.下列對(duì)在凝膠柱上加入樣品和洗脫的操作錯(cuò)誤的是 ()A.加樣前要使柱內(nèi)凝膠面上的緩沖液下降到與凝膠面平齊B.讓吸管管口沿管壁環(huán)繞移動(dòng),貼壁加樣至色譜柱頂端,不要破壞凝膠面C.打開下端出口,待樣品完全進(jìn)入凝膠層后干脆連接緩沖液洗脫瓶,起先洗脫D.待紅色的蛋白質(zhì)接近色譜柱底端時(shí),用試管收集流出液,每5mL收集一管,連續(xù)收集【解析】選C。加樣前,打開色譜柱下端的流出口,使柱內(nèi)凝膠面上的緩沖液下降到與凝膠面平齊,關(guān)閉出口。用吸管管口沿管壁環(huán)繞移動(dòng),貼壁加樣至色譜柱頂端,不要破壞凝膠面。加樣后,打開下端出口,使樣品滲入凝膠床內(nèi)。等樣品完全進(jìn)入凝膠層后,關(guān)閉下端出口。加入磷酸緩沖液到適當(dāng)?shù)母叨?連接緩沖液洗脫瓶,打開下端出口,進(jìn)行洗脫。待紅色的蛋白質(zhì)接近色譜柱底端時(shí),用試管收集流出液,每5mL收集一管,連續(xù)收集。二、非選擇題(共4小題,共70分)6.(17分)科研工作者對(duì)蛋白質(zhì)的探討和應(yīng)用,須要獲得高純度的蛋白質(zhì)?；卮鹣铝袉栴}:(1)蛋白質(zhì)的提取和分別一般分為四步:________、________、________和純度鑒定。

(2)假如要從紅細(xì)胞中分別出血紅蛋白,試驗(yàn)前取簇新血液要在采血容器中預(yù)先加入檸檬酸鈉,這樣做的目的是________________________。分別血紅蛋白溶液時(shí)須要用到______________________(儀器)分別出下層紅色透亮液體。

(3)裝填凝膠色譜柱時(shí),要留意色譜柱內(nèi)不能有氣泡存在,一旦發(fā)覺有氣泡必需重新裝。這是因?yàn)開_____________________________________________。

(4)欲探究色譜柱的高度是否影響蛋白質(zhì)分別的因素,應(yīng)把____________作為自變量,把________________________作為無關(guān)變量,把____________________作為因變量。

【解析】(1)蛋白質(zhì)的提取和分別一般分為四步:樣品處理、粗分別、純化和純度鑒定。(2)血液加入檸檬酸鈉,能防止血液凝固。分液漏斗能分別出下層紅色透亮液體。(3)氣泡會(huì)攪亂洗脫液中蛋白質(zhì)的洗脫次序,降低分別效果。(4)依據(jù)試驗(yàn)?zāi)康目纱_定色譜柱的高度變更為自變量,其他因素包括緩沖液的用量和pH、樣品的用量、溫度等為無關(guān)變量,大小不同的蛋白質(zhì)分子的間距為因變量。答案:(1)樣品處理粗分別純化(2)防止血液凝固分液漏斗(3)氣泡會(huì)攪亂洗脫液中蛋白質(zhì)的洗脫次序,降低分別效果(4)色譜柱的高度變更緩沖液的用量和pH、樣品的用量、溫度等因素大小不同的蛋白質(zhì)分子的間距7.(20分)血紅蛋白是人和其他脊椎動(dòng)物紅細(xì)胞的主要組成成分,負(fù)責(zé)血液中O2或CO2的運(yùn)輸。請(qǐng)依據(jù)血紅蛋白的提取和分別流程圖回答問題。(1)將試驗(yàn)流程補(bǔ)充完整:A為__________,B為__________。凝膠色譜法是依據(jù)____________________而分別蛋白質(zhì)的有效方法。

(2)洗滌紅細(xì)胞的目的是去除________,洗滌次數(shù)過少,無法除去________;離心速度過高和時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)使____________________一同沉淀,達(dá)不到分別的效果。洗滌干凈的標(biāo)記是____________________。釋放血紅蛋白的過程中起作用的是____________________。

(3)在洗脫過程中加入物質(zhì)的量濃度為20mmol/L的磷酸緩沖液(pH為7.0)的目的是________________________。假如紅色區(qū)帶__________________,說明色譜柱制作勝利。

【解析】(1)樣品處理過程為:紅細(xì)胞的洗滌→血紅蛋白的釋放→分別血紅蛋白溶液→透析,所以A表示血紅蛋白的釋放,B表示樣品的加入和洗脫。凝膠色譜法的原理是相對(duì)分子質(zhì)量大的分子通過多孔凝膠顆粒的間隙,路程短,流淌快;相對(duì)分子質(zhì)量小的分子穿過多孔凝膠顆粒內(nèi)部,路程長(zhǎng),流淌慢。(2)洗滌紅細(xì)胞的目的是去除血漿、蛋白,洗滌次數(shù)過少,無法除去血漿蛋白,離心時(shí)間過長(zhǎng)和速度過高,會(huì)使白細(xì)胞和淋巴細(xì)胞一同沉淀,達(dá)不到分別的效果。離心后的上清液中沒有黃色,說明洗滌干凈;釋放血紅蛋白時(shí),須要在紅細(xì)胞懸液中加入蒸餾水和甲苯。(3)磷酸緩沖液(pH為7.0)能夠精確模擬生物體內(nèi)的生理環(huán)境,保持體外的pH和體內(nèi)的一樣。假如凝膠色譜柱裝填得很勝利,分別操作也正確,能清晰地看到血紅蛋白的紅色區(qū)帶勻稱、狹窄、平整地隨著洗脫液緩慢流出;假如紅色區(qū)帶歪曲、散亂、變寬,說明分別的效果不好,這與凝膠色譜柱的裝填有關(guān)。答案:(1)血紅蛋白的釋放樣品的加入和洗脫相對(duì)分子質(zhì)量的大小(2)雜蛋白(血漿蛋白)血漿蛋白白細(xì)胞和淋巴細(xì)胞離心后的上清液中沒有黃色蒸餾水和甲苯(3)精確模擬生物體內(nèi)的生理環(huán)境,保持體外的pH和體內(nèi)一樣勻稱一樣地移動(dòng)8.(18分)凝膠色譜技術(shù)不但應(yīng)用于科學(xué)試驗(yàn)探討,而且已經(jīng)大規(guī)模地用于工業(yè)生產(chǎn)。下圖甲為凝膠色譜柱分別蛋白質(zhì)的示意圖,圖乙為幾種被分別蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量大小與洗脫液的洗脫體積的關(guān)系,請(qǐng)據(jù)圖分析回答:(1)圖甲a、b均為蛋白質(zhì)分子,其中先從層析柱中洗脫出來的是____________,緣由是__________________________。

(2)自己制作凝膠色譜柱時(shí),在色譜柱底部d位置相當(dāng)于多孔板的結(jié)構(gòu)可由__________________________替代。

(3)裝填凝膠色譜柱時(shí),色譜柱內(nèi)不能有氣泡存在,緣由是

_________________________________________________________________。

(4)若圖乙被分別的蛋白質(zhì)混合液中含有肌紅蛋白(相對(duì)分子質(zhì)量為16900)、血清蛋白(相對(duì)分子質(zhì)量為68500)、牛乳球蛋白(相對(duì)分子質(zhì)量為35000)、牛胰島素(相對(duì)分子質(zhì)量為5700),則圖乙中A、B、C、D代表的物質(zhì)依次是__。

【解析】(1)由于不同蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量不同,相對(duì)分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)不能進(jìn)入凝膠內(nèi)部通道,只能在凝膠外部移動(dòng),路程短,速度快,易洗脫;相對(duì)分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)則進(jìn)入凝膠內(nèi)部通道,路程長(zhǎng),速度慢。(2)凝膠色譜柱的制作:底部橡皮塞的凹穴上覆蓋尼龍網(wǎng)和100目的尼龍紗,相當(dāng)于多孔板。(3)凝膠色譜柱的裝填:裝填時(shí)盡量緊密,不能有氣泡存在,因?yàn)闅馀輹?huì)攪亂洗脫液中蛋白質(zhì)的洗脫次序,降低分別效果。(4)據(jù)圖可知,四種蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量漸漸增大,因此圖乙中A、B、C、D代表的物質(zhì)依次是牛胰島素、肌紅蛋白、牛乳球蛋白、血清蛋白。答案:(1)aa相對(duì)分子質(zhì)量較大,無法進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道,只能在凝膠外部移動(dòng),路程較短,移動(dòng)速度較快(2)尼龍網(wǎng)和100目的尼龍紗(3)氣泡會(huì)攪亂洗脫液中蛋白質(zhì)的洗脫次序,降低分別效果(4)牛胰島素、肌紅蛋白、牛乳球蛋白、血清蛋白【互動(dòng)探究】(1)除了題目中凝膠柱內(nèi)有氣泡須要重新裝填凝膠色譜柱外,還有什么狀況須要重裝凝膠色譜柱?提示:凝膠色譜操作過程中,不能發(fā)生洗脫液流干,露出凝膠顆粒的現(xiàn)象,一旦發(fā)生這種狀況,凝膠色譜柱須要重新裝填。(2)洗脫液能不能用清水代替?并說明緣由。提示:不能。洗脫液是磷酸緩沖液,可以防止溶液pH猛烈變更對(duì)蛋白質(zhì)活性的影響,清水則沒有此作用,因此不能換成清水。9.(15分)已知蛋白質(zhì)混合液中硫酸銨濃度的不同可以使不同種類的蛋白質(zhì)析出(或沉淀),隨著硫酸銨濃度的增加,混合液中蛋白質(zhì)析出的種類和總量增加。下表是某蛋白質(zhì)混合液中的不同蛋白質(zhì)從起先析出到完全析出所須要的蛋白質(zhì)混合液中的硫酸銨濃度范圍。蛋白質(zhì)混合液中的硫酸銨濃度/%析出的蛋白質(zhì)15～20甲蛋白23～30乙蛋白25～35丙蛋白38～40丁蛋白請(qǐng)據(jù)表回答:(1)若只完全析出甲蛋白,混合液中最合適的硫酸銨濃度應(yīng)為________。

(2)向該蛋白質(zhì)混合液中加入硫酸銨溶液(或硫酸銨),使混合液中的硫酸銨濃度達(dá)到30%,會(huì)析出若干種蛋白質(zhì),它們分別是______________。

(3)通過變更混合液中的硫酸銨濃度________(填“能”或“不能”)從混合液中得到全部的、不含有其他蛋白質(zhì)的乙蛋白,緣由是_____________________________________。

(4)假如蛋白質(zhì)析出物中還含有肯定量的硫酸銨,可用半透膜除去析出物中的硫酸銨。用半透膜能除去析出物中硫酸銨的原理是

______________________。

【解析】(1)分析表格信息可以