備戰(zhàn)2019年高考生物 考點一遍過 考點75 蛋白質(zhì)的提取與分離（含解析）

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1、考點75 蛋白質(zhì)的提取與分離 1．蛋白質(zhì)提取與分離的依據(jù) 分子的形狀、大?。浑姾尚再|(zhì)和多少；溶解度；吸附性質(zhì)；對其他分子親和力。 2．凝膠色譜法 （1）材料：凝膠 多孔性，多糖類化合物，如葡聚糖、瓊脂糖。 （2）步驟：混合物上柱→洗脫→大分子流動快、小分子流動慢→收集大分子→收集小分子 原理：當(dāng)相對分子質(zhì)量不同的蛋白質(zhì)通過凝膠時，相對分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)容易進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道，路程較長，移動速度較慢；相對分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)無法進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道，只能在凝膠外部移動，路程較短，移動速度較快。相對分子質(zhì)量不同的蛋白質(zhì)因此得以分離。 3．緩沖溶液 （1）概念：在一定

2、范圍內(nèi)，能對抗外來少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或稍加稀釋不引起溶液pH發(fā)生明顯變化的溶液。 （2）作用：能夠抵制外界的酸或堿的對溶液的pH的影響，維持pH基本不變。 （3）配制：通常由1－2種緩沖劑溶解于水中配制而成。調(diào)節(jié)緩沖劑的使用比例就可以制得在不同pH范圍內(nèi)使用的緩沖液。由弱酸和相應(yīng)的強(qiáng)堿弱酸鹽溶解于水中。如H2CO3/NaHCO3，NaH2PO4/Na2HPO4等。 （4）本實驗使用的是磷酸緩沖液(NaH2PO4/Na2HPO4)，目的是利用緩沖液模擬細(xì)胞內(nèi)的pH環(huán)境，保證血紅蛋白的正常結(jié)構(gòu)和功能，便于觀察（紅色）和科學(xué)研究（活性）。 4．電泳法 （1）概念：指帶電粒子在電場作用下發(fā)生遷移

3、的過程。 （2）原理：分離樣品中各種分子帶電性質(zhì)的差異以及分子本身的大小，形狀的不同使帶電分子產(chǎn)生不同的遷移速度，從而實現(xiàn)樣品中各種分子的分離。 （3）類型： 瓊脂糖凝膠電泳法：由于瓊脂糖本身不帶電荷，各種分子在電場中遷移速度決定于所帶電荷性質(zhì)的差異及分子的大小、形狀的不同。 聚丙烯酰胺凝膠電泳法：在凝膠中加入SDS，使蛋白質(zhì)解聚成單鏈，與各種蛋白質(zhì)形成蛋白質(zhì)－SDS復(fù)合物，使其遷移速度完全取決于分子的大小。 5．實驗操作 實驗操作的基本步驟：樣品處理、粗分離、純化、純度鑒定。 （一）樣品處理 （1）紅細(xì)胞的洗滌： ①目的：去除雜蛋白。 ②為防止血液凝固，應(yīng)先加入檸檬酸鈉。

4、 ③所用洗滌液：是五倍體積的生理鹽水（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的NaCl溶液）。 ④緩慢攪拌，采用低速短時間離心。 ⑤洗滌干凈的標(biāo)準(zhǔn)是上清液沒有黃色。 （2）血紅蛋白的釋放：在蒸餾水和甲苯的作用下，紅細(xì)胞破裂，釋放出血紅蛋白。 （3）分離血紅蛋白溶液：（方法）離心。 試管中的溶液分為4層，從上往下依次是： ①無色透明的甲苯層。 ②白色薄層固體：脂溶性物質(zhì)沉淀層。 ③紅色透明液體：血紅蛋白溶液層。 ④暗紅色沉淀層：紅細(xì)胞破碎物沉淀。 （4）透析： ①方法：取1 mL血紅蛋白溶液裝入透析袋，將透析袋放入盛有300 mL物質(zhì)的量濃度為20 mmol/L的磷酸緩沖液（pH為7）中，透

5、析12 h。 ②目的：去除樣品中分子量較小的雜質(zhì)。 ③原理：透析袋能使小分子自由進(jìn)出，而將大分子物質(zhì)保留在袋內(nèi)。 （二）凝膠色譜操作 （1）凝膠色譜柱的制作 制作步驟：打孔→挖穴→安管→覆網(wǎng)→紗包→插管。 （2）凝膠色譜柱的裝填 ①材料：實驗所用凝膠是交聯(lián)葡聚糖凝膠。 ②方法：凝膠用蒸餾水充分溶脹后，配成凝膠懸浮液，一次性緩慢倒入色譜柱內(nèi)。不能有氣泡存在。然后用300 mL物質(zhì)的量濃度為20 mmol/L的磷酸緩沖液充分洗滌平衡12 h，使凝膠裝填緊密。 （3）樣品的加入和洗脫 使吸管管口沿管壁將樣品緩慢加入色譜柱內(nèi)，不要破壞凝膠面。待紅色的蛋白質(zhì)接近色譜柱低端時，用試管收

6、集流出液，每5 mL收集一管，連續(xù)收集。 考向一 蛋白質(zhì)提取與分離的方法及原理 1．下列有關(guān)提取和分離血紅蛋白實驗的敘述，錯誤的是 A．該實驗的材料必須選用雞血 B．通過透析法可以去除樣品中相對分子質(zhì)量較小的雜質(zhì)，此為樣品的粗提取 C．凝膠色譜法是利用蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量的大小分離蛋白質(zhì) D．電泳法是利用各種分子帶電性質(zhì)的差異及分子的大小差異分離蛋白質(zhì) 【參考答案】A 2．已知某樣品中存在甲、乙、丙、丁、戊五種蛋白質(zhì)分子，分子大小、電荷的性質(zhì)和數(shù)量情況如圖所示，下列有關(guān)蛋白質(zhì)分離的敘述正確的是 A．若將樣品以2 000 r/min的速度離心10

7、 min，分子戊在沉淀中，則丙也一定在沉淀中 B．若用凝膠色譜法分離樣品中的蛋白質(zhì)，則分子甲移動速度最快 C．將樣品裝入透析袋中透析12 h，若分子丙保留在袋內(nèi)，則乙也一定保留在袋內(nèi) D．若用SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳分離樣品中的蛋白質(zhì)，則分子甲和分子丁形成的電泳帶相距最遠(yuǎn) 【答案】A 考向二 蛋白質(zhì)提取與分離的實驗操作 3．紅細(xì)胞中含有大量血紅蛋白，我們可以選用豬、牛、羊或其他脊椎動物的血液進(jìn)行實驗來提取和分離血紅蛋白。下列對血紅蛋白提取和分離的敘述，錯誤的是 A．血紅蛋白提取和分離一般按照“樣品處理→粗分離→純化→純度鑒定”的順序進(jìn)行 B．純化過程中要用

8、生理鹽水充分溶脹凝膠來配制凝膠懸浮液 C．樣品處理過程中用蒸餾水的目的是使紅細(xì)胞吸水漲破釋放出血紅蛋白 D．可經(jīng)SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳進(jìn)行純度鑒定 【參考答案】B 【試題解析】血紅蛋白提取和分離一般按照“樣品處理→粗分離→純化→純度鑒定”的順序進(jìn)行，A正確；純化過程中要用緩沖溶液充分溶脹凝膠來配制凝膠懸浮液，B錯誤；樣品處理過程中用蒸餾水的目的是使紅細(xì)胞吸水漲破釋放出血紅蛋白，C正確；可經(jīng)SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳進(jìn)行純度鑒定，D正確。 易錯警示 1．紅細(xì)胞的洗滌：洗滌次數(shù)不能過少；低速、短時離心。 2．色譜柱的裝填：裝填盡量緊密，降低顆粒間隙；無氣泡；洗脫液不能斷流。 3

9、．凝膠的預(yù)處理：沸水浴法時間短，還能除去微生物和氣泡。 4．色譜柱成功標(biāo)志：紅色區(qū)帶均勻一致地移動。 4．血紅蛋白是人和其他脊椎動物紅細(xì)胞的主要組成成分，負(fù)責(zé)血液中O2或CO2的運輸。請根據(jù)血紅蛋白的提取和分離流程圖回答問題。 （1）將實驗流程補充完整：A為________，B為________。凝膠色譜法是根據(jù)____________而達(dá)到蛋白質(zhì)分離的有效方法。 （2）洗滌紅細(xì)胞的目的是去除_________，洗滌次數(shù)過少，無法除去_________；離心速度過高和時間過長會使_______一同沉淀，達(dá)不到分離的效果。洗滌干凈的標(biāo)志是__________。釋放血紅蛋白的過

10、程中起作用的是______________。 （3）在洗脫過程中加入物質(zhì)的量濃度為20 mmol/L的磷酸緩沖液(pH為7.0)的目的是__________。如果紅色區(qū)帶____________，說明色譜柱制作成功。 【答案】（1）血紅蛋白的釋放 樣品的加入和洗脫 相對分子質(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）準(zhǔn)確模擬生物體內(nèi)的生理環(huán)境，保持體外的pH和體內(nèi)一致 均勻一致地移動 【解析】（1）血紅蛋的提取與分離的實驗步驟主要有①樣品處理：紅細(xì)胞的洗滌→血紅蛋白的釋放→分離血紅蛋白溶液→

11、透析；②粗分離；③純化：凝膠色譜柱的制作→凝膠色譜柱的裝填→樣品的加入和洗脫；④純度鑒定——聚丙烯酰胺膠電泳。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分子量大的分子通過多孔凝膠顆粒的間隙，路程短，流動快；分子量小的分子穿過多孔凝膠顆粒內(nèi)部，路程長，流動慢。所以凝膠色譜法是根據(jù)相對分子質(zhì)量大小而達(dá)到蛋白質(zhì)分離的有效 1．蛋白質(zhì)的分離與提純技術(shù)是蛋白質(zhì)研究的重要技術(shù)，下列有關(guān)敘述不正確的 A．根據(jù)蛋白質(zhì)分子不能通過半透膜的特性，可將樣品中各種不同蛋白質(zhì)分離 B．根據(jù)蛋白質(zhì)所帶電荷性質(zhì)的差異及分子大小，可通過電泳分離蛋白質(zhì) C．根據(jù)蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的大小，

12、可通過凝膠色譜法分離蛋白質(zhì) D．根據(jù)蛋白質(zhì)的分子大小、密度不同，可通過離心沉降法分離蛋白質(zhì) 2．蛋白質(zhì)提取過程中有關(guān)透析的敘述，錯誤的是 A．用于透析的薄膜要具有選擇透過性 B．透析膜一般是用硝酸纖維素制成的 C．透析能使小分子自由出入，而將大分子保留在袋內(nèi) D．透析可用于更換樣品的緩沖液 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)分離開的一種方法 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，以致最后流出 C．凝膠內(nèi)部有很微細(xì)的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其孔隙大小與被分離的物質(zhì)分子的大小無相應(yīng)關(guān)系 D．

13、一般情況下，凝膠對要分離的物質(zhì)沒有吸附作用，因此所有要分離的物質(zhì)都應(yīng)該被洗脫出來 4．將處理破裂后的紅細(xì)胞混合液以2 000 r/min的速度離心10 min后，離心管中的溶液分為四層，從上到下的順序依次是 A．血紅蛋白、甲苯層、脂質(zhì)物質(zhì)層、細(xì)胞破碎物沉淀層 B．甲苯層、細(xì)胞破碎物沉淀層、血紅蛋白、脂質(zhì)物質(zhì)層 C．脂質(zhì)物質(zhì)層、血紅蛋白、甲苯層、細(xì)胞破碎物沉淀層 D．甲苯層、脂質(zhì)物質(zhì)層、血紅蛋白、細(xì)胞破碎物沉淀層 5．為了提取血紅蛋白，從學(xué)校附近的屠宰場取新鮮的豬血，對豬血處理的正確操作是 A．要在采血容器中預(yù)先加入抗凝血劑檸檬酸鈉 B．取血回來后，馬上進(jìn)行高速長時間離心 C．

14、將離心后的血細(xì)胞加入清水緩慢攪拌 D．重復(fù)洗滌直到上清液呈紅色為止 6．相對分子質(zhì)量不同的兩種蛋白質(zhì)在凝膠色譜柱中的行進(jìn)過程，可表示為圖中哪一個 A． B． C．D． 7．下列有關(guān)血紅蛋白的提取與分離的實驗操作的敘述，正確的是 A．分離紅細(xì)胞時采用低速長時間離心 B．紅細(xì)胞釋放出血紅蛋白只需要加入蒸餾水即可 C．分離血紅蛋白溶液要低速短時間離心 D．透析時要用20 mmol/L的磷酸緩沖液，透析12 h 8．鐮刀型細(xì)胞貧血癥是一種由基因突變引起的遺傳病，患者的紅細(xì)胞是彎曲的鐮刀狀。這樣的紅細(xì)胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴(yán)重時會導(dǎo)致死亡。某科學(xué)興趣小組計劃從血紅蛋白的

15、成分是否變化來開展研究性學(xué)習(xí)。下列是該小組成員獲得純度很高的血紅蛋白的實驗過程，不正確的一項是 A．對紅細(xì)胞進(jìn)行洗滌，在加入蒸餾水和甲苯使紅細(xì)胞破裂釋放出血紅蛋白后，將混合液靜置一段時間后分層獲得血紅蛋白溶液 B．將血紅蛋白溶液裝入透析袋中透析，可達(dá)到粗分離的目的 C．利用凝膠色譜操作對血紅蛋白進(jìn)行純化 D．使用SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳法進(jìn)行純度鑒定，以獲得純度很高的血紅蛋白 9．如圖表示血紅蛋白提取和分離的部分實驗裝置。請據(jù)圖回答下列問題： （1）血紅蛋白是人和其他脊椎動物紅細(xì)胞的主要組成成分，它在紅細(xì)胞中的作用體現(xiàn)了蛋白質(zhì)的______________功能。 （2）甲

16、裝置用于____，目的是__________________。用乙裝置分離蛋白質(zhì)的方法叫____，是根據(jù)__________分離蛋白質(zhì)的有效方法。 （3）甲裝置中，B是血紅蛋白溶液，則A是____；乙裝置中，C溶液的作用是__________________。 （4）用乙裝置分離血紅蛋白時，待___________時，用試管收集流出液，每5 mL收集一管，連續(xù)收集。 10．紅細(xì)胞內(nèi)含有大量血紅蛋白，我們可以選用豬、牛、羊或其他哺乳動物的血液進(jìn)行實驗，來提取和分離血紅蛋白。請回答下列有關(guān)問題： （1）血紅蛋白的提取和分離一般可分為四步：________、粗分離、純化和________。

17、 （2）實驗前取新鮮的血液，要切記在采血容器中預(yù)先加入檸檬酸鈉，取血回來，馬上進(jìn)行處理、離心后，收集血紅蛋白溶液。以上所述的過程即是樣品處理，它包括紅細(xì)胞的洗滌、____________________、____________________。 （3）收集的血紅蛋白溶液要進(jìn)行粗分離，其方法是________。然后通過________將樣品進(jìn)一步純化，最后經(jīng)________進(jìn)行純度鑒定。 （4）如圖是凝膠色譜法分離血紅蛋白時樣品加入和洗脫示意圖。請據(jù)圖回答下列問題。 ①在加樣品示意圖中，正確的順序是___________________。 ②用吸管加樣品時，應(yīng)注意正確操作，分別是

18、______________、______________、________________。 ③待________________時，才加入緩沖溶液。 ④待________接近色譜柱底端時，用試管收集流出液，每________mL收集一管，連續(xù)收集。 1．【答案】A 【解析】蛋白質(zhì)分子不能通過半透膜，但溶液中的小分子物質(zhì)則可以透過半透膜，因此可以將蛋白質(zhì)和溶液中的小分子物質(zhì)分離，A項錯誤。電泳是指帶電粒子在電場的作用下發(fā)生遷移的過程，根據(jù)蛋白質(zhì)所帶電荷性質(zhì)的差異及分子大小，可通過電泳使帶電分子產(chǎn)生不同的遷移速度，從而實現(xiàn)蛋白質(zhì)分子的分離，B項正確。凝膠色譜法的原理是：分子量大的

19、分子通過多孔凝膠顆粒的間隙，路程短，流動快，而分子量小的分子穿過多孔凝膠顆粒內(nèi)部，路程長，流動慢，所以可以根據(jù)蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的大小，通過凝膠色譜法使大分子的蛋白質(zhì)先洗脫出來，小分子的蛋白質(zhì)后洗脫出來，從而實現(xiàn)蛋白質(zhì)分子的分離，C項正確。根據(jù)蛋白質(zhì)的分子大小、密度不同，可通過離心沉降法使不同密度的蛋白質(zhì)分子位于不同層次的離心液中，從而實現(xiàn)蛋白質(zhì)的分離，D項正確。 2．【答案】A 3．【答案】C 【解析】凝膠內(nèi)部有很微細(xì)的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其孔隙大小決定了被分離的物質(zhì)分子的運輸路徑，從而實現(xiàn)了物質(zhì)的分離，C錯誤。 4．【答案】D 【解析】將處理破裂后的紅細(xì)胞混合液以2 000 r/

20、min的速度離心10 min后，離心管中的溶液分為四層，從上到下的順序依次是甲苯層、脂質(zhì)物質(zhì)層、血紅蛋白、細(xì)胞破碎物沉淀層，D正確。 5．【答案】A 【解析】為了防止血液凝固，要在采血容器中預(yù)先加入抗凝血劑檸檬酸鈉，A正確；取血后，應(yīng)進(jìn)行低速短時間離心，B錯誤；離心后的血細(xì)胞加入蒸餾水和40%體積的甲苯，置于磁力攪拌器上充分?jǐn)嚢?，使紅細(xì)胞破裂，C錯誤；紅細(xì)胞重復(fù)洗滌直到上清液不再呈現(xiàn)黃色為止，D錯誤。 6．【答案】B 【解析】相對分子質(zhì)量小的蛋白質(zhì)容易進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道，路程長，移動的速度慢，相對分子質(zhì)量大的蛋白質(zhì)不容易進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道，路程短，移動的速度快，B正確。 7．【答案】

21、D 【解析】分離紅細(xì)胞應(yīng)采用低速短時間離心，防止白細(xì)胞與紅細(xì)胞一同沉淀，A錯誤；紅細(xì)胞釋放血紅蛋白，需加入蒸餾水和40%體積的甲苯，再在磁力攪拌器上充分?jǐn)嚢?0 min，B錯誤；分離血紅蛋白要高速長時間離心，C錯誤；透析時要用20 mmol/L的磷酸緩沖液，透析12 h，D正確。 8．【答案】A 9．【答案】（1）運輸 （2）透析（粗分離） 去除樣品中相對分子質(zhì)量較小的雜質(zhì) 凝膠色譜法 相對分子質(zhì)量的大小 （3）磷酸緩沖溶液 洗脫血紅蛋白 （4）紅色的蛋白質(zhì)接近色譜柱的底端 【解析】（1）血紅蛋白具有運輸O2的作用，體現(xiàn)了蛋白質(zhì)的運輸功能。（2）甲是

22、透析裝置，用于透析，其目的是去除樣品中相對分子質(zhì)量較少的雜質(zhì)，使大分子蛋白質(zhì)保留在袋中。乙是利用凝膠色譜法分離蛋白質(zhì)的裝置，是根據(jù)相對分子質(zhì)量的大小分離蛋白質(zhì)的有效方法。（3）甲所示的透析裝置中，透析袋內(nèi)的B是血紅蛋白溶液，則透析袋外的A是磷酸緩沖溶液。乙裝置中的C為緩沖溶液，其作用是洗脫血紅蛋白。（4）由于血紅蛋白帶有紅色，當(dāng)紅色的蛋白質(zhì)接近色譜柱的底端時，用試管收集血紅蛋白，每5 mL收集一管，連續(xù)收集。 10．【答案】（1）樣品處理 純度鑒定 （2）血紅蛋白的釋放 分離血紅蛋白溶液 （3）透析 凝膠色譜法 SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳 （4）①④→①→②→③ ②不能破壞凝膠面 貼著管壁加樣 使吸管管口沿管壁環(huán)繞移動 ③樣品完全進(jìn)入凝膠層 ③紅色的蛋白質(zhì) 5 【解析】（1）血紅蛋白的提取和分離一般分為四步：樣品處理、粗分離、純化和純度鑒定。（2）樣品處理包括紅細(xì)胞洗滌、血紅蛋白釋放、分離血紅蛋白溶液和透析四步。（3）收集的血紅蛋白溶液要通過透析的方法進(jìn)行粗分離；樣品的純化是通過凝膠色譜法將相對分子質(zhì)量大的雜質(zhì)蛋白除去，最后 11