复习与测试教案设计（一等奖）

高中生物选修一专题五

课题三

血红蛋白的提取和分离

一、单选题（共10题；共20分）

1.已知某样品中存在甲、乙、丙、丁、戊五种蛋白质分子，其分子大小、电荷的性质和数量情况如图所示，下列有关蛋白质分离的叙述正确的是（ ）

A. 若将样品以2000r/min的速度离心10min，分子戊存在于沉淀中，则分子甲也存在于沉淀中

B. 若用凝胶色谱柱分离样品中的蛋白质，则分子甲移动速度最快

C. 将样品装入透析袋中透析12h，若分子乙保留在袋内，则分子丙也保留在袋内

D. 若用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远

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

3.蛋白质的分离与纯化技术是蛋白质研究的重要技术。下列有关叙述不正确的是(

)

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

4.相对分子质量不同的蛋白质在凝胶中的分离过程可表示为下列哪一项（ ）

A. B. C. D.

5.在蛋白质的提取和分离实验中,下列对样品处理过程中,正确的是（ ）

A. 洗涤红细胞的目的是去除血浆中的葡萄糖、无机盐

B. 洗涤时离心速度过小,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0.1%的生理盐水

D. 透析的目的是去除样品中相对分子质量较小的杂质

6.以下关于猪血红蛋白提纯的描述，不正确的是

A. 洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止红细胞破裂

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，血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动慢

7.下列对在凝胶柱上加入样品和洗脱的操作不正确的是(

)

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

8.下列有关“血红蛋白提取和分离”的相关叙述中，正确的是（ ）

A. 透析可去除样品中分子量较小的杂质

B. 血红蛋白释放后应低速短时间离心

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. 洗脱液接近色谱柱底端时开始收集流出液

9.对凝胶电泳的相关认识错误的是（ ）

A. 蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶电泳中的迁移率只取决于分子的大小

B. 蛋白质在SDS﹣聚丙烯酰胺凝胶电泳中的迁移率完全取决于分子的大小

C. SDS﹣聚丙烯酰胺凝胶电泳不仅用于蛋白质相对分子质量的测定，还可用于蛋白质混合组分的分离

D. 凝胶中加入SDS可以消除净电荷对迁移率的影响

10.相对分子质量不同的两种蛋白质在凝胶色谱柱中的行进过程，可表示为图中哪一个【注：图中大圆点代表相对分子质量大的蛋白质】（ ）

A. B. C. D.

二、实验探究题（共1题；共6分）

11.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，血红蛋白的主要功能是携带O2和CO2

，

我们可以选用猪、牛、羊或其他脊椎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，加入柠檬酸钠的目的是________。

洗涤红细胞时要用________（填溶液）反复洗涤、离心。要让红细胞破裂，释放血红蛋白时要加入________。（2）得到的血红蛋白溶液装入透析袋中透析，即血红蛋白的粗分离，目的是除去________。

（3）然后通过________（填方法）将样品进一步纯化，最后进行纯度鉴定，使用最多的是________（填方法）。

三、综合题（共2题；共20分）

12.红细胞中含有大量的血红蛋白，红细胞的机能主要是由血红蛋白完成的，血红蛋白的主要功能是携带O2右CO2

，

可选用猪、牛、羊或其他哺乳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）血红蛋白提取和分离的程序可分为四步：________、________、________和________。

（2）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加入柠檬酸钠的目的是________。

②以上所述的过程即是________

，

它包括________、________、分离血红收溶液和透析。

（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法进行纯度鉴定。样品纯化的目的是________。

（4）电泳法利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异以及________、形状的不同，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。

13.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：A为________

，

B为________ ．

凝胶色谱法是根据________而达到蛋白质分离的有效方法．

（2）洗涤红细胞的目的是去除________

，

洗涤次数过少，无法除去________；离心速度过高和时间过长会使________一同沉淀，达不到分离的效果．洗涤干净的标志是________ ．

释放血红蛋白的过程中起作用的是________ ．

（3）在洗脱过程中加入物质的量浓度为20mmol/L的磷酸缓冲液（pH为7.0）的目的是________ ．

如果红色区带________

，

说明色谱柱制作成功．

答案解析部分

一、单选题

1.【答案】C

【解析】【解答】解：A、分析题图可知，丙的分子量最大，甲的分子量最小，如果将样品以2000r/min的速度离心10min，分子戊存在于沉淀中，分子甲可能存在于上清液中，A错误；

B、甲的分子量最小，容易进入凝胶内部的通道，路程长，因此移动的速度最慢，B错误；

C、分析题图可知，丙的分子量大于乙，因此将样品装入透析袋中透析12h，若分子乙保留在袋内，则分子丙也保留在袋内，C正确；

D、SDS﹣聚丙烯酰胺凝胶电泳电泳的迁移速率完全决定于分子大小，甲和丙之间分子量差别最大，因此二者之间的电泳带相距最远，D错误．

故选：C．

【分析】本题是对透析法、凝胶色谱法、SDS﹣聚丙烯酰胺凝胶电泳法分离蛋白质的原理的考查，回忆透析法、凝胶色谱法、SDS﹣聚丙烯酰胺凝胶电泳法分离蛋白质的原理，然后结合题图信息分析选项进行解答．

2.【答案】B

【解析】【解答】色谱柱装填时不能有气泡的存在，气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，若色谱柱装填得很成功、分离操作也正确，则能清楚的看到红色区带均匀、狭窄、平整，随着洗脱液缓缓流出，如果出现红色带区域歪曲、散乱、变宽的现象，说明分离的效果不好，这与凝胶色谱柱的装填有关，B项正确，A、C、D三项均错误。【分析】本题考查血红蛋白的提取和分离的相关知识，意在考查学生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力。

3.【答案】A

【解析】【分析】蛋白质分子不能透过半透膜，不可利用该原理分离不同的蛋白质；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；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；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。

4.【答案】B

【解析】【解答】解：分子量大的分子通过多孔凝胶颗粒的间隙，路程短，流动快；分子量小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部，路程长，流动慢．选项中的B图符合．

故选：B．

【分析】凝胶色谱法（分配色谱法）：①原理：分子量大的分子通过多孔凝胶颗粒的间隙，路程短，流动快；分子量小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部，路程长，流动慢．②凝胶材料：多孔性，多糖类化合物，如葡聚糖、琼脂糖．③分离过程：混合物上柱→洗脱→大分子流动快、小分子流动慢→收集大分子→收集小分子

洗脱：从色谱柱上端不断注入缓冲液，促使蛋白质分子的差速流动．④作用：分离蛋白质，测定生物大分子分子量，蛋白质的脱盐等．

5.【答案】D

【解析】【解答】透析的原理是渗透,其目的是去除样品中相对分子质量较小的杂质。【分析】本题考查蛋白质的分离过程，意在考查考生识记能力。

6.【答案】D

【解析】【分析】洗涤红细胞时，生理盐水具有维持细胞稳定形态，可防止红细胞破裂，A正确；猪成熟红细胞中无细胞核，缺少细胞器，提纯时杂蛋白质较少，B正确；血红蛋白的颜色可用凝胶色谱法分离过程的监测，C正确；在凝胶色谱法分离过程中，相对分子质量大的移动速度较快，路程较短，先洗脱出来，D错误。

7.【答案】C

【解析】【分析】加样前，打开色谱柱下端的流出口，使柱内凝胶面上的缓冲液下降到与凝胶面平齐，关闭出口。用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；打开下端出口，使样品渗入凝胶床内。等样品完全进入凝胶层后，关闭下端出口。加入磷酸缓冲液到适当的高度，连接缓冲液洗脱瓶，打开下端出口，进行洗脱。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。

8.【答案】A

【解析】【解答】解：A、透析的目的是去除分子质量较小的杂质，A正确；

B、血红蛋白释放后应中速长时间离心，B错误；

C、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；

D、血红蛋白为有色蛋白，分离时，可以通过观察颜色来判断什么时候应该收集洗脱液，即红色的蛋白质接近色谱柱底端时，开始收集流出液，D错误．

故选：A．

【分析】血红蛋白提取和分离实验，适宜选用哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料，其步骤：样品处理（红

细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液、透析）、凝胶色谱操作、SDS﹣聚丙烯酰胺凝胶电泳．9.【答案】A

【解析】【解答】解：A、蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶电泳中的迁移率只决于分子的大小和所带电荷等，A错误；

B、由于加入带负电荷多的SDS，形成“蛋白质﹣SDS复合物”，蛋白质在SDS﹣聚丙烯酰胺凝胶电泳中的迁移率完全取决于分子的大小，B正确；

C、SDS﹣聚丙烯酰胺凝胶电泳不仅用于蛋白质相对分子质量的测定，还可用于蛋白质混合组分的分离，C正确；

D、凝胶中加入SDS可以消除净电荷对迁移率的影响，使蛋白质迁移速率仅取决于分子大小．D正确．

故选：A．

【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．

10.【答案】B

【解析】【解答】解：A、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，A错误；

B、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，B正确；

C、相对分子质量大的蛋白质不容易进入凝胶内部的通道，C错误；

D、相对分子质量大的蛋白质不容易进入凝胶内部的通道，且其路程短，移动的速度快，D错误．

故选：B．

【分析】凝胶色谱法分离蛋白质的原理：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．

二、实验探究题

11.【答案】（1）防止血液凝固；生理盐水；蒸馏水和甲苯

（2）去除样品中相对分子质量较小的杂质

（3）凝胶色谱法；SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳

【解析】【解答】（1）提取和分离血红蛋白时，新鲜的血液加入柠檬酸钠的目的是防止血液凝固。洗涤红细胞时要用生理盐水反复洗涤、离心。要让红细胞破裂，释放血红蛋白时要加入蒸馏水和甲苯。（2）得到的血红蛋白溶液装入透析袋中透析，即血红蛋白的粗分离，目的是除去样品中相对分子质量较小的杂质。（3）通过凝胶色谱法可将样品进一步纯化，最后进行纯度鉴定，使用最多的是SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳。【分析】本题考查血红蛋白提取和分离的相关知识，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的能力。

三、综合题

12.【答案】（1）样品处理；粗分离；纯化；纯度鉴定

（2）①防止血液凝固；②样品处理；红细胞的洗；血红蛋白的释放

（3）通过凝胶色谱法将相对分子量大的杂蛋白除去

（4）分子的大小

【解析】【解答】血红蛋白提取和分离的程序可分为四步,分别是：样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定。在实验中加入柠檬酸钠的目的是防止血液凝固；样品处理包括红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红收溶液和透析四步。样品纯化的目的是通过凝胶色谱法将相对分子量大的杂蛋白除去，进而使SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳法中迁移速率只取决于分子大小。电泳法利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子的大小、形状的不同，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。【分析】本题考查血红蛋白的相关知识，意在考查考生能独立完成“生物知识内容表”所列的生物实验，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用的能力。

13.【答案】（1）血红蛋白的释放；样品的加入和洗脱；相对分子质量的大小

（2）杂蛋白（血浆蛋白）；血浆蛋白；白细胞和淋巴细胞；离心后的上清液中没有黄色；蒸馏水和甲苯

（3）准确模拟生物体内的生理环境，保持体外的pH和体内的一致；均匀一致的移动

【解析】【解答】解：（1）样品处理过程为：红细胞的洗涤→血红蛋白的释放→分离血红蛋白溶液→透析，所以A表示血红蛋白的释放，B表示样品的加入和洗脱．凝胶色谱法的原理是分子量大的分子通过多孔凝胶颗粒的间隙，路程短，流动快；分子量小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部，路程长，流动慢．（2）洗涤红细胞的目的是去除杂质蛋白，释放血红蛋白的过程是让红细胞吸水胀破．如果分层不明显，可能是洗涤

次数少，未能除去血浆蛋白的原因．此外，离心速度过高和时间过长，会使白细胞和淋巴细胞一同沉淀，也得不到纯净的红细胞，影响后续血红蛋白的提取纯度．重复洗涤三次，直至上清液中没有黄色，表明红细胞已洗涤干净．由于甲苯是表面活性剂的一种，可将细胞膜溶解，从而使细胞破裂．（3）磷酸缓冲液（pH为7.0）能够准确模拟生物体内的生理环境，保持体外的pH和体内的一致．如果凝胶色谱柱装填得很成功、分离操作也正确的话，能清楚地看到血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整，随着洗脱液缓慢流出；如果红色区带歪曲、散乱、变宽，说明分离的效果不好，这与凝胶色谱柱的装填有关．故答案为：（1）血红蛋白的释放 样品的加入和洗脱 相对分子质量的大小（2）杂蛋白（血浆蛋白） 血浆蛋白 白细胞和淋巴细胞 离心后的上清液中没有黄色 蒸馏水和甲苯（3）准确模拟生物体内的生理环境，保持体外的pH和体内的一致 均匀一致的移动

【分析】1、血红蛋白的提取与分离的实验步骤主要有：（1）样品处理：①红细胞的洗涤，②血红蛋白的释放，③分离血红蛋白．（2）粗分离：①分离血红蛋白溶液，②透析．（3）纯化：调节缓冲液面→2、加入蛋白质样品→调节缓冲液面→洗脱→收集分装蛋白质．（4）纯度鉴定﹣﹣SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳．分析题图：A表示血红蛋白的释放，B表示样品的加入和洗脱．