Question

20．隨著人類基因組計劃的進展和多種生物基因組測序工作的完成，人類跨入了后基因組和蛋白質組時代．對蛋白質進行研究時，首先要獲得純度較高的蛋白質．下圖是某生物興趣小組在“蛋白質的提取和分離”實驗中，準備從豬的血液中初步提取血紅蛋白，設計的“血紅蛋白提取、分離流程圖”：
實驗準備 配制緩沖液血細胞懸液→樣品處理 洗洗、破碎、離心等→蛋白質粗分離 透析→純化、純度鑒定 凝膠色譜法、電池等
請回答下列有關問題：
（1）樣品處理中紅細胞的洗滌要用生理鹽水反復沖洗、離心．向紅細胞懸液中加入一定量的低濃度pH 7.0的緩沖液并充分攪拌，可以破碎紅細胞，破碎細胞的原理是滲透（作用）原理．
（2）血紅蛋白粗分離階段，透析的目的是除去小分子雜質，若要盡快達到理想的透析效果，可以增加緩沖液的量或及時更換緩沖液（寫出一種方法）．
（3）血紅蛋白的純化是通過凝膠色譜法法將相對分子質量大的雜質蛋白除去，
（4）電泳利用了待分離樣品中各種分子的帶電性質以及分子大小、形狀等的差異，而產生不同遷移速度，實現各種分子的分離．
（5）一同學通過血紅蛋白醋酸纖維薄膜電泳，觀察到正常人和鐮刀型細胞貧血癥患者的血紅蛋白電泳結果如圖所示．由圖可知攜帶者有2種血紅蛋白，從分子遺傳學的角度作出的解釋是攜帶者具有一對等位基因，可以控制合成兩種不同的蛋白質．

Answer 1

分析 血紅蛋白提取和分離的程序可分為四大步，包括：樣品處理、粗分離、純化和純度鑒定．首先通過洗滌紅細胞、血紅蛋白的釋放、離心等操作收集到血紅蛋白溶液，即樣品的處理；再經過透析去除分子量較小的雜質，即樣品的粗分離；然后通過凝膠色譜法將相對分子質量大的雜質蛋白除去，即樣品的純化；最后經聚丙烯酰胺凝膠電泳進行純度鑒定．

解答 解：（1）洗滌紅細胞所用的溶液是生理鹽水，根據滲透作用原理，將紅細胞置于低滲溶液中，紅細胞會吸水漲破，釋放出血紅蛋白．（2）血紅蛋白粗分離階段，透析的目的是除去樣品中的小分子雜質；可通過增加緩沖液的量或及時更換緩沖液等方法縮短透析時間，能盡快達到理想的透析效果．
（3）樣品純化是通過凝膠色譜法（分配色譜法）去掉分子量較大的雜質．凝膠色譜法是根據相對分子質量大小分離蛋白質的有效方法，相對分子質量較小的蛋白質容易進入凝膠內部的通道，路程長，移動的速度慢，相對分子質量較大的蛋白質不容易進入凝膠內部的通道，路程短，移動的速度快．
（4）由于各種分子帶電性質以及分子大小、形狀等的差異，在電泳過程中會產生不同的遷移速度，從而實現各種分子的分離．
（5）根據圖示可知，鐮刀型細胞貧血癥的攜帶者含有兩種血紅蛋白，原因是攜帶者具有（控制血紅蛋白的）一對等位基因，分別控制合成兩種不同的蛋白質．
故答案為：（1）生理鹽水    滲透（作用）原理
（2）除去小分子雜質　增加緩沖液的量或及時更換緩沖液
（3）凝膠色譜法    
（4）帶電性質以及分子大小、形狀
（5）2　 攜帶者具有一對等位基因，可以控制合成兩種不同的蛋白質

點評 本題考查血紅蛋白提取和分離的相關知識，考查基本，來自課本，是基礎知識考試的理想題目，學生應理解加記憶．