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课下能力提升（十四） 血红蛋白的提取和分离
【基础题组】
1．下列有关凝胶色谱法的叙述，错误的是( )
A．凝胶色谱法是根据相对分子质量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
解析：选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。
2．下列有关缓冲溶液的说法，错误的是( )
A．缓冲溶液能够抵制外界任何酸和碱对溶液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．调节缓冲剂的使用比例就可以制得在不同pH范围内使用的缓冲溶液
D．生物体内的各种生物化学反应都是在一定的pH下进行的
解析：选A 缓冲溶液通常由1～2种缓冲剂溶解于水中配制而成；调节缓冲剂的使用比例就可以制得在不同pH范围内使用的缓冲溶液；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，超过一定范围，缓冲溶液就起不到这样的作用了。
3．(2018·福建名校月考)下列有关提取和分离血红蛋白的叙述，错误的是( )
A．样品的处理就是通过一系列操作收集血红蛋白溶液的过程
B．通过透析可以去除样品中分子质量较大的杂质，此为样品的粗分离
C．可通过凝胶色谱法将相对分子质量大的杂质蛋白除去，即样品的纯化
D．可通过SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定血红蛋白的纯度
解析：选B 透析是通过半透膜使样品中较小的分子透过到膜外，因此通过透析可以去除样品中分子质量较小的杂质，此为样品的粗分离。
4．下列有关凝胶色谱操作的叙述，错误的是( )
A．干的凝胶要用蒸馏水充分溶胀后，才能装填
B．在装填凝胶色谱柱时，不得有气泡产生
C．在装填凝胶色谱柱时，下端的尼龙管先打开后关闭
D．在样品洗脱过程中，不能让洗脱液流干
解析：选C 在装填凝胶色谱柱时，下端的尼龙管应始终打开。
5．下列关于血红蛋白提取和分离的过程及原理的叙述，正确的是( )
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A．为了防止血液凝固，应在采血器中预先加入抗凝血剂柠檬酸钠
B．红细胞洗涤使用5倍体积的蒸馏水，直到离心后上清液不呈现黄色
C．利用质量分数为0.9%的NaCl溶液对血红蛋白溶液透析12 h，可以去除小分子杂质
D．在凝胶色谱柱中加入蛋白质样品后即可连接缓冲液洗脱瓶进行洗脱和收集样品
解析：选A 为了防止血液凝固，应在采血器中预先加入抗凝血剂柠檬酸钠；红细胞洗涤时应该用生理盐水，不能用蒸馏水；将血红蛋白溶液通过透析进行粗分离时应该用磷酸缓冲液，不能用质量分数为0.9%的NaCl溶液；在凝胶色谱柱中加入蛋白质样品后，要使样品完全进入凝胶层，关闭下端出口，小心加入缓冲液到适当高度后才可连接缓冲液洗脱瓶进行洗脱。
6．在蛋白质的提取和分离中，对于样品的处理过程的分析正确的是( )
A．洗涤红细胞的目的是除去血浆中的葡萄糖、无机盐
B．洗涤时离心速度过慢，时间过短，白细胞等会沉淀，达不到分离的效果
C．洗涤过程选用质量分数为0.1%的NaCl溶液
D．透析的目的是去除样品中相对分子质量较小的杂质
解析：选D 洗涤红细胞的目的主要是除去血浆中的蛋白质；洗涤时离心速度过快，时间过长，会使白细胞等一同沉淀，达不到分离的效果；洗涤过程用到的是质量分数为0.9%的NaCl溶液。
7．下列说法错误的是( )
A．血红蛋白释放时，加蒸馏水到原血液的体积，再加40%体积的甲苯，充分搅拌10 min，红细胞破裂释放出血红蛋白
B．血红蛋白溶液离心后分为4层，第一层为白色薄层固体
C．血红蛋白溶液离心后分为4层，第四层为暗红色沉淀物
D．血红蛋白溶液离心后分为4层，第三层为红色透明层
解析：选B 用生理盐水洗涤好的红细胞，加入蒸馏水和40%体积的甲苯并进行充分搅拌10 min，即可释放出血红蛋白；血红蛋白溶液离心后分为4层，第一层为有机溶剂层，第四层为暗红色的红细胞破碎物沉淀，第三层为红色透明的血红蛋白溶液层。
8．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，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
解析：选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
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mmol/L的磷酸缓冲液，然后连接缓冲液洗脱瓶，打开下端出口，开始洗脱。
【能力题组】
9．蛋白质的分离与纯化技术是蛋白质研究的重要技术。下列有关叙述错误的是( )
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．根据蛋白质相对分子质量的大小，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
解析：选A 透析的原理是小分子可以自由通过透析袋，而大分子留在透析袋内，因此可以将蛋白质和溶液中的小分子物质分离。
10．以下关于猪血红蛋白提纯的描述，错误的是( )
A．洗涤红细胞时，使用生理盐水可以防止红细胞破裂
B．猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少
C．血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测
D．在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比分子质量较小的杂蛋白移动慢
解析：选D 在凝胶色谱法分离蛋白质的过程中，相对分子质量较小的分子容易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分子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。所以血红蛋白比相对分子质量较小的杂蛋白移动速度要快。
11．下列关于血红蛋白提取和分离实验中样品处理步骤的描述，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．分离血红蛋白溶液：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
解析：选C 红细胞洗涤过程中应该用生理盐水，不能用蒸馏水；血红蛋白的释放过程应该加入蒸馏水，使红细胞吸水涨破，释放其中的血红蛋白；将搅拌好的混合液离心、过滤后，用分液漏斗分离出血红蛋白溶液；透析所用的磷酸缓冲液的pH为7.0。
12．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
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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
解析：选C 乙保留在透析袋内，甲则不一定保留在袋内；用凝胶色谱柱分离时，相对分子质量小的物质路程长、移动慢，故甲移动速度最慢；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蛋白质分子大小。
13．如图为血红蛋白的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。
(2)甲装置中，B是血红蛋白溶液，则A是___________________________________；
乙装置中，C溶液的作用是____________________________________________。
(3)用乙装置分离蛋白质的方法称为__________________________________________，是根据_________________________________________________分离蛋白质的有效方法。
(4)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。
(5)血红蛋白提取和分离的程序可分为四步：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定。其中样品处理包括__________________、__________________________、分离血红蛋白溶液。
解析：图甲为透析装置，图乙为样品的洗脱装置。(1)血红蛋白能运输氧气，体现了蛋白质的运输功能。(2)甲装置中用磷酸缓冲液来透析；乙装置中C溶液为磷酸缓冲液，其作用是洗脱蛋白质。(3)乙装置是利用凝胶色谱法分离血红蛋白，它是根据蛋白质相对分子质量的大小来分离蛋白质的。(4)洗脱时先流出的是相对分子质量与血红蛋白相比较大的蛋白质，血红蛋白呈红色，故待红色的蛋白质接近色谱柱底端时就可用试管收集流出液。(5)样品处理包括红细胞的洗涤、血红蛋白的释放和分离血红蛋白溶液。
答案：(1)运输 (2)磷酸缓冲液 洗脱血红蛋白
(3)凝胶色谱法 相对分子质量的大小 (4)红色的蛋白质接近色谱柱底端 (5)红细胞的洗涤 血红蛋白的释放
14．下图表示血红蛋白提取和分离实验的部分装置或操作方法，请回答下列问题：
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(1)图甲表示________过程，该操作目的是去除样品中______________________的杂质。现有一定量的血红蛋白溶液，进行上述操作时若要尽快达到理想的实验效果，可以____________________________________________________(写出一种方法)。
(2)如图乙，向凝胶色谱柱中加样的正确操作顺序是________(用序号表示)。在进行④操作前，应该等样品________________，且要________(填“打开”或“关闭”)下端出口。
(3)如图丙，a、b均为蛋白质分子，其中先从凝胶色谱柱中洗脱出来的是__________，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)图甲表示血红蛋白粗提取过程，也称为透析过程。透析可以去除样品中相对分子质量较小的杂质；若要尽快达到理想的实验效果，可采用增加缓冲液的量或及时更换缓冲液等方法。(2)根据教材中向凝胶色谱柱中加样的顺序可知，正确的顺序为②③④①；图中进行④操作是在样品上部添加缓冲液，在添加缓冲液之前，应该等样品完全进入凝胶层之后，并要关闭下端出口。(3)大分子不能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，因此先从凝胶色谱柱中洗脱出来。
答案：(1)透析(粗分离) 相对分子质量较小 增加缓冲液的量或及时更换缓冲液 (2)②③④① 完全进入凝胶层 关闭 (3)a a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
15．随着人类基因组计划和多种生物基因组测序工作的完成，人类跨入了后基因组和蛋白质组时代。对蛋白质进行研究时，首先要获得纯度较高的蛋白质。下图是某生物兴趣小组在“蛋白质的提取和分离”实验中，准备从猪的血液中初步提取血红蛋白，设计的“血红蛋白提取、分离流程图”：
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请回答下列有关问题：
(1)样品处理中红细胞的洗涤要用________反复冲洗、离心。向红细胞悬液中加入一定量的低浓度pH 7.0的缓冲液并充分搅拌，可以破碎红细胞，破碎细胞的原理是________。
(2)血红蛋白的纯化是通过______________法将相对分子质量大的杂质蛋白除去。
(3)电泳利用了待分离样品中各种分子的________________________________等的差异，而产生不同迁移速度，实现各种分子的分离。
(4)一同学通过血红蛋白醋酸纤维薄膜电泳，观察到正常人和镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白电泳结果如图所示。
由图可知携带者有________种血红蛋白，从分子遗传学的角度作出的解释是____________________________________________________。
解析：(1)洗涤红细胞所用的溶液是生理盐水；根据渗透作用原理，将红细胞置于低渗溶液中，红细胞会吸水涨破，释放出血红蛋白。(2)样品纯化是通过凝胶色谱法(分配色谱法)去除分子量较大的杂质。凝胶色谱法是根据相对分子质量大小分离蛋白质的有效方法，相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程长，移动的速度慢；相对分子质量较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。(3)由于各种分子带电性质以及分子大小、形状等的差异，在电泳过程中会产生不同的迁移速度，从而实现各种分子的分离。(4)根据图示可知，镰刀型细胞贫血症的携带者含有两种血红蛋白，原因是携带者具有(控制血红蛋白的)一对等位基因，分别控制合成两种不同的蛋白质。
答案：(1)生理盐水 渗透作用 (2)凝胶色谱 (3)带电性质以及分子大小、形状 (4)2 携带者具有(控制血红蛋白合成的)一对等位基因，可以控制合成两种不同的蛋白质
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