复习与测试教学设计

专题5 DNA和蛋白质技术-复习与测试

广州市第十三中学

刘智勇

一、学情：高考新动态：2019高考生物考纲新增内容蛋白质的提取和分离。学生虽然对蛋白质及相关知识有一定的感性认识，但由于还未进行过系统的复习和归纳，未掌握相关的解题方法，对该类试题的应试能力往往不尽人意。

二、教学重点与难点

重点：凝胶色谱法的原理和方法。

难点：样品的预处理；色谱柱填料的处理和色谱柱的装填。

三．学习时间：

1课时

四．学习媒体：自制PPT课件

五．教学过程：

（一）学生自主完成学案

【基础知识-学案】蛋白质的提取和分离

1.

蛋白质分离的依据：蛋白质

各种特性

的差异，如分子形状和大小、所带电荷的性质和多少、溶解度、吸附性质和对其他分子的亲和力等。 2.蛋白质分离的方法：凝胶色谱法、电泳法。

3. 凝胶色谱法也称

分配色谱法

，是根据

相对分子质量的大小 分离蛋白质的有效方法。

4.凝胶的实际上是一些

微小的多孔球体

，大多是由

多糖类化合物

构成的如

葡聚糖

或

琼脂糖

，其内部有多贯穿的

通道

，当相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶时，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

较长，移动速度

较慢

，故

后

洗脱出来；而相对分子质量

较大

的蛋白质无法进入

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

，故

先

洗脱出来。

5.电泳法：

带电离子在电场

的作用下发生

迁移

的过程。电泳利用了待分离样品中各种分子

带电性质的差异

以及分子本身的

大小、形状

不同，使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。（可在一定的 pH 下，让生物大分子如，多肽、核酸等具有可解离的基因带上正电或负电）

6.蛋白质的提取和分离一般分为四步：

样品处理

、

粗分离

、

纯化

和

纯度鉴定

。

7.血红蛋白的分离一般用

凝胶色谱法

。

（二）课堂强化训练

一、单选题

1．在制备鸡血细胞液的过程中，加入柠檬酸钠的目的是(

) A．防止凝血

B．加快DNA析出

C．加快DNA溶解

D．加速凝血

1．A 【解析】在制备鸡血细胞液的过程中，加入柠檬酸钠的目的是防止血液凝固，故选A。

2．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

2．B 【解析】凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小来分离蛋白质的有效方法，相对分子质量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，因此相对分子质量不同的蛋白质得以分离同，A正确；使用透析法可以去除样品中相对分子质量较小的杂质，B错误；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，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C正确；同，D正确。

3．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．将样品以2000r/min的速度离心10min，若分子戊存在于沉淀中，则分子甲也一定存在于沉淀中

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．将样品装入透析袋中透析12h，若分子乙保留在袋内，则分子甲也保留在袋内

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，则分子甲和分子丙形成的电泳带相距最远

3．D 【解析】

试题分析：分子戊分子量大于甲，以2000r/min的速度离心10min，若分子戊存在于沉淀中，则分子甲不存在于沉淀中，A错。丙的分子量最大，用凝胶色谱柱分离时，丙的移动速度最快，B错。透析12h，由于甲分子量较小，若分子乙保留在袋内，则分子甲不保留在袋内，C错。分子甲和分子丙相差最大，移动速度相差最大，D正确。考点：本题考查蛋白质提取和分裂相关知识，意在考查考生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，形成知识的网络结构能力。

二、非选择题

4．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”如下：

实验准备(配制缓冲液血细胞悬液)样品处理(洗涤、破碎、离心等)蛋白质粗分离(透析)纯化、纯度鉴定(凝胶色谱法、电泳等) 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)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是________，若要尽快达到理想的透析效果，可以________(写出一种方法)。

(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_____________________________________。

4．

生理盐水

渗透原理(当外界溶液浓度低于动物细胞内液浓度时，细胞吸水涨破)

除去小分子杂质

增加缓冲液的量或及时更换缓冲液

带电性质以及分子大小、形状

2

携带者具有(控制血红蛋白的)一对等位基因，可以控制合成两种不同的蛋白质

【解析】试题分析：血红蛋白提取和分离的程序可分为四大步，包括：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定．首先通过洗涤红细胞、血红蛋白的释放、离心等操作收集到血红蛋白溶液，即样品的处理；再经过透析去除分子量较小的杂质，即样品的粗分离；然后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；最后经聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。

（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）血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是除去样品中的小分子杂质；可通过增加缓冲液的量或及时更换缓冲液等方法缩短透析时间，能尽快达到理想的透析效果。

（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。

【点睛】解答本题的关键是掌握血红蛋白提取和分离的程序，明确血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是除去样品中的小分子杂质。

5．血红蛋白是人和其他脊椎动物负责血液中O2或CO2运输的蛋白质。请回答以下有关问题：

（1）蛋白质的提取和分离分为样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定四步，凝胶色谱法一般用于____________这一步，凝胶色谱法是____________的有效方法；所用凝胶的化学本质大多为____________。

（2）科学家发现家蝇体内存在一种抗菌活性蛋白，这种蛋白质具有极强的抗菌能力，受到研究者重视。分离该抗菌蛋白可用电泳法，其原理是根据蛋白质分子的___________________、大小及形状不同，在电场中的____________不同而实现分离。

（3）血红蛋白是一种含铁的蛋白质，它存在于____________中。若要根据某人血红蛋白的含量数据来判断其健康状况，则体检时____________（选填“要”或“不要”）空腹做____________。若某人患有慢性贫血，则体检单上会显示血红蛋白含量____________。

（4）人口腔上皮细胞中____________（选填“含有”或“不含有”）血红蛋白，____________（选填“含有”或“不含有”）控制血红蛋白合成的基因，判断是否含有该基因的依据是_ ______________

5．

纯化

根据蛋白质的相对分子质量的大小分离蛋白质

多糖类化合物

带电情况

迁移速度

红细胞

是

血液检查

低于正常值范围

不含有

含有

同一生物体的所有体细胞都是由同一个受精卵有丝分裂而来的，含有相同的基因，且每个体细胞都含有该生物全部的遗传物质

【解析】试题分析：凝胶电泳法：①原理：不同蛋白质的带电性质、电量、形状和大小不同，在电场中受到的作用力大小、方向、阻力不同，导致不同蛋白质在电场中的运动方向和运动速度不同。②分离方法：琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳等。③分离过程：在一定pH下，使蛋白质基团带上正电或负电；加入带负电荷多的SDS，形成“蛋白质—SDS复合物”，使蛋白质迁移速率仅取决于分子大小。

（1）凝胶色谱法一般用于蛋白质的提纯，凝胶色谱法是根据蛋白质的相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法；所用凝胶的化学本质大多为多糖类化合物。

（2）抗菌活性蛋白是一种蛋白质，可利用电泳法分离蛋白质的原理进行分离，其原理是根

据蛋白质分子的电荷（带电情况）、大小及形状不同，在电场中的迁移速度不同而实现分离的，分子量越大，其迁移速度越快。

（3）血红蛋白存在于红细胞中；若要根据某人血红蛋白的含量数据来判断其健康状况，则体检时应该空腹做血液检查。若某人患有慢性贫血，则体检单上会显示血红蛋白含量低于正常值范围。

（4）同一生物体的所有体细胞都是由同一个受精卵有丝分裂而来的，含有相同的基因，且每个体细胞都含有该生物全部的遗传物质，所以人的口腔上皮细胞中含有控制血红蛋白合成的基因，但是该基因没有选择性表达，因此不含血红蛋白。

（三）课堂小结

（四）教学反思

本教学设计的重点主要是针对高考考纲新增内容，学生刚刚接触这部分内容容易出现基础知识掌握不牢固的毛病,借助一些例题，引导学生掌握蛋白质的提取和分离的解题基本步骤，从而达到对本部分知识的熟练掌握。

专题5 DNA和蛋白质技术-复习与测试

参考答案

1A. 2.B 3.D 4．

生理盐水

渗透原理(当外界溶液浓度低于动物细胞内液浓度时，细胞吸水涨破)

除去小分子杂质

增加缓冲液的量或及时更换缓冲液

带电性质以及分子大小、形状

2

携带者具有(控制血红蛋白的)一对等位基因，可以控制合成两种不同的蛋白质

【解析】试题分析：血红蛋白提取和分离的程序可分为四大步，包括：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定．首先通过洗涤红细胞、血红蛋白的释放、离心等操作收集到血红蛋白溶液，即样品的处理；再经过透析去除分子量较小的杂质，即样品的粗分离；然后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；最后经聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。

（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）血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是除去样品中的小分子杂质；可通过增加缓冲液的量或及时更换缓冲液等方法缩短透析时间，能尽快达到理想的透析效果。

（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。

5．

纯化

根据蛋白质的相对分子质量的大小分离蛋白质

多糖类化合物

带电情况

迁移速度

红细胞

是

血液检查

低于正常值范围

不含有

含有

同一生物体的所有体细胞都是由同一个受精卵有丝分裂而来的，含有相同的基因，且每个体细胞都含有该生物全部的遗传物质

【解析】试题分析：凝胶电泳法：①原理：不同蛋白质的带电性质、电量、形状和大小不同，在电场中受到的作用力大小、方向、阻力不同，导致不同蛋白质在电场中的运动方向和运动速度不同。②分离方法：琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳等。③分离过程：在一定pH下，使蛋白质基团带上正电或负电；加入带负电荷多的SDS，形成“蛋白质—SDS复合物”，使蛋白质迁移速率仅取决于分子大小。

（1）凝胶色谱法一般用于蛋白质的提纯，凝胶色谱法是根据蛋白质的相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法；所用凝胶的化学本质大多为多糖类化合物。

（2）抗菌活性蛋白是一种蛋白质，可利用电泳法分离蛋白质的原理进行分离，其原理是根据蛋白质分子的电荷（带电情况）、大小及形状不同，在电场中的迁移速度不同而实现分离的，分子量越大，其迁移速度越快。

（3）血红蛋白存在于红细胞中；若要根据某人血红蛋白的含量数据来判断其健康状况，则体检时应该空腹做血液检查。若某人患有慢性贫血，则体检单上会显示血红蛋白含量低于正常值范围。

（4）同一生物体的所有体细胞都是由同一个受精卵有丝分裂而来的，含有相同的基因，且每个体细胞都含有该生物全部的遗传物质，所以人的口腔上皮细胞中含有控制血红蛋白合成的基因，但是该基因没有选择性表达，因此不含血红蛋白。