Question

20．随着人类基因组计划的进展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”：
实验准备 配制缓冲液血细胞悬液→样品处理 洗洗、破碎、离心等→蛋白质粗分离 透析→纯化、纯度鉴定 凝胶色谱法、电池等
请回答下列有关问题：
（1）样品处理中红细胞的洗涤要用生理盐水反复冲洗、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，破碎细胞的原理是渗透（作用）原理．
（2）血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是除去小分子杂质，若要尽快达到理想的透析效果，可以增加缓冲液的量或及时更换缓冲液（写出一种方法）．
（3）血红蛋白的纯化是通过凝胶色谱法法将相对分子质量大的杂质蛋白除去，
（4）电泳利用了待分离样品中各种分子的带电性质以及分子大小、形状等的差异，而产生不同迁移速度，实现各种分子的分离．
（5）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2种血红蛋白，从分子遗传学的角度作出的解释是携带者具有一对等位基因，可以控制合成两种不同的蛋白质．

Answer 1

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．

解答 解：（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）样品纯化是通过凝胶色谱法（分配色谱法）去掉分子量较大的杂质．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．
（4）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．
（5）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．
故答案为：（1）生理盐水    渗透（作用）原理
（2）除去小分子杂质　增加缓冲液的量或及时更换缓冲液
（3）凝胶色谱法    
（4）带电性质以及分子大小、形状
（5）2　 携带者具有一对等位基因，可以控制合成两种不同的蛋白质

点评 本题考查血红蛋白提取和分离的相关知识，考查基本，来自课本，是基础知识考试的理想题目，学生应理解加记忆．