2023年高考生物全国甲卷真题变式·分层精准练：第11题
一、原题
1．（2023·全国甲卷）［生物-选修1：生物技术实践］
为了研究蛋白质的结构与功能，常需要从生物材料中分离纯化蛋白质。某同学用凝胶色谱法从某种生物材料中分离纯化得到了甲、乙、丙3种蛋白质，并对纯化得到的3种蛋白质进行SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳，结果如图所示（“＋”“-”分别代表电泳槽的阳极和阴极）。已知甲的相对分子质量是乙的2倍，且甲、乙均由一条肽链组成。回答下列问题。
（1）图中甲、乙、丙在进行SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳时，迁移的方向是 （填“从上向下”或“从下向上”）。
（2）图中丙在凝胶电泳时出现2个条带，其原因是 。
（3）凝胶色谱法可以根据蛋白质 的差异来分离蛋白质。据图判断，甲、乙、丙3种蛋白质中最先从凝胶色谱柱中洗脱出来的蛋白质是 ，最后从凝胶色谱柱中洗脱出来的蛋白质是 。
（4）假设甲、乙、丙为3种酶，为了减少保存过程中酶活性的损失，应在 （答出1点即可）条件下保存。
【答案】（1）从上向下
（2）丙由两条肽链组成
（3）相对分子质量；丙；乙
（4）低温
【知识点】酶的相关综合；蛋白质的提取和分离
【解析】【解答】（1）进行凝胶电泳时，相对分子质量越大的DNA片段，迁移距离越小。根据题中信息甲的分子质量是乙的2倍，故甲的迁移距离相对乙较小，可判断出迁移方向是从上到下。
故填：从上向下。
（2）题中信息甲、乙均由一条肽链构成，凝胶电泳时分别出现1个条带，因此，丙出现2个条带，说明丙是由2条肽链构成。
故填：丙由两条肽链组成。
（3）凝胶色谱法主要根据蛋白质的相对分子质量差异来分离蛋白质，相对分子质量较大的蛋白质，只能进入孔径较大的凝胶孔隙内，故移动距离较短，会较先被洗脱出来，分子质量较小的蛋白质进入较多的凝胶颗粒内，移动距离较长，比较靠后被洗脱出来。丙的相对分子质量最大，最先被洗脱出来，乙的分子质量最小，最后被洗脱出来。
故填：相对分子质量；丙；乙。
(4) 低温会抑制酶活性，但不会破坏酶的空间结构，导致其失活，故酶一般在低温条件下保存。
故填：低温。
【分析】 本题考查凝胶电泳技术以及电泳条带的解析问题 。DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就是电泳。PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300nm的紫外灯下被检测出来。
二、基础
2．（2021高二下·洛阳期末）在中国，石榴被视为吉祥物，是多子多福的象征。石榴营养丰富，含有多种人体所需的营养成分，可以用来生产石榴汁饮品、石榴籽油等。请回答下列问题。
（1）对石榴籽榨汁的过程中，为了提高出汁率并使果汁澄清，需要加入果胶酶将果胶水解成 。为了节约成本，生产石榴汁时需要控制好果胶酶的用量，探究果胶酶的最适用量的实验思路是 。
（2）对石榴籽油进行萃取时，为不影响油脂品质和提取效果，应选用 （填“自然晾干”、“高温烘干”或“新鲜”）的石榴籽。萃取前需粉碎石榴籽，目的是 。
（3）石榴籽中含有多种蛋白质，检测发现样品中存在甲、乙、丙、丁、戊五种蛋白质分子，其分子大小、所带电荷的性质情况如图所示，若用凝胶色谱柱分离样品中的蛋白质，则分子 移动速度最快；若用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳分离样品中的蛋白质，则分子 距离点样点最远。
【答案】（1）半乳糖醛酸；用一系列不同用量的果胶酶处理果汁，比较澄清度 自然晾干
（2）自然晾干；便于和溶剂充分接触，提高萃取效果
（3）丙；甲
【知识点】芳香油的提取；蛋白质的提取和分离
【解析】【解答】（1）果胶主要成分为多聚半乳糖醛酸，果胶酶能将果胶分解为半乳糖醛酸。探究果胶酶的最适用量的实验中，自变量是果胶酶的用量，所以实验思路是用一系列不同用量的果胶酶处理果汁，比较澄清度。
（2）对石榴籽油进行萃取时，为不影响油脂品质和提取效果，应选用自然晾干的石榴籽。萃取前需粉碎石榴籽，目的是便于和溶剂充分接触，提高萃取效果。
（3）若用凝胶色谱柱分离样品中的蛋白质，分子量大的分子经过的路程短，故分子量大的蛋白质分子先洗脱出来，则分子丙移动速度最快。若用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳分离样品中的蛋白质，各种蛋白质 SDS复合物在电泳时的迁移率，不再受原有电荷和分子形状的影响，只是分子量的函数，分子量越大，移动距离越近，甲的分子量最小，距离点样点最远。
【分析】1、酶是由活细胞产生的具有催化活性的有机物，其中大部分是蛋白质、少量是RNA，每一种酶只能催化一种或者一类化学反应，酶的作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，它包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶.产生果胶酶的生物有植物、霉菌、酵母菌和细菌等.果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得容易，也是果汁变得澄清。
2、植物芳香油的提取方法：蒸馏法、压榨法和萃取等。
（1）蒸馏法：芳香油具有挥发性。把含有芳香油的花、叶等放入水中加热，水蒸气能将挥发性较强的芳香油携带出来，形成油水混合物；冷却后，油水混合物又会重新分成油层和水层，除去水层便得到芳香油，这种提取方法叫蒸馏法。根据蒸馏过程中原料放置的位置的标准，将水蒸气蒸馏法划分为水中蒸馏、水上蒸馏和水气蒸馏。
（2）萃取法：这种方法需要将新鲜的香花等植物材料浸泡在乙醚、石油醚等低沸点的有机溶剂中，是芳香油充分溶解，然后蒸去低沸点的溶剂，剩下的就是芳香油。
（3）压榨法：在橘子、柠檬、甜橙等植物的果皮中，芳香油的含量较多，可以用机械压力直接榨出，这种提取方法叫压榨法。
3、凝胶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。相对分子质量大的蛋白质分子不能进入凝胶颗粒内部，通过的路程短，移动速度快；相对分子质量小的蛋白质分子比较容易进入凝胶内的通道，通过的路程长，移动速度慢。因此，样品中相对分子质量大的蛋白质先流出，相对分子质量小的分子后流出。
3．（2022高二下·三门峡期末）地中海贫血症在我国南方发病率很高。临床上，可以通过从胎儿血液中提取、分离红细胞中的血红蛋白，采用技术手段进行鉴定，从而为胎儿地中海贫血的确诊提供实验证明，请回答下列问题：
（1）采集的血样要及时分离红细胞，分离时采用 离心，将离心后的下层红细胞液体倒入烧杯中，加入五倍体积的 进行洗涤。
（2）将洗涤后的红细胞倒入烧杯后，加入 和 ，使红细胞破裂释放出血红蛋白，经搅拌、离心、分层后获得血红蛋白溶液。随后将血红蛋白溶液装入透析袋透析12小时，其目的是 ，完成血红蛋白粗分离。
（3）粗分离的血红蛋白溶液中含有一些微蛋白（如下图，表示甲～戊五种蛋白质的分子量及电荷量，且五种蛋白质均只由一条肽链构成），若用凝胶色谱法进行血红蛋白的纯化，则图中移动最慢的是蛋白 （填编号）。若将样品进行SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳，则移动速度最慢的是蛋白 （填编号），判断理由是 。
【答案】（1）低速短时间；生理盐水
（2）蒸馏水；甲苯；去除样品中分子量较小的杂质
（3）甲；丙；丙的相对分子质量最大，在电泳中的移动速度最慢
【知识点】蛋白质的提取和分离
【解析】【解答】 (1)血液中含有血细胞和血浆，血细胞中含有红细胞和白细胞，为避免白细胞等一同沉淀，因此分离红细胞时采用低速短时间离心；为防止红细胞吸水胀破，因此加入五倍体积的生理盐水（等渗）进行洗涤。
(2)在蒸馏水中，红细胞吸水胀破，40%甲苯有助于细胞膜的溶解，充分搅拌，使红细胞破裂释放出血红蛋白；透析袋通常是由半透膜制成的袋状容器，将血红蛋白溶液装入透析袋透析12小时，可以去除样品中分子量较小的杂质。
(3)图中表示出分子质量最小的是蛋白质甲，因此，蛋白质甲移动速度最慢；SDS能使蛋白质完全变性，将蛋白质降解为单条肽链，且SDS所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量，因而掩盖了不同种蛋白质间的电荷差别，使SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳完全取决于分子的大小。图中表示出丙分子量最大，因此在SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳中丙移动速度最慢。
【分析】1、血红蛋白的粗提取：用透析的方法，去除小分子杂质。
2、蛋白质的纯化：
（1）方法：凝胶色谱法。
（2）原理：相对分子质量不同的分子在凝胶柱中的移动速度不同。
（3）结果：相对分子质量大的分子先洗脱出来。
3、蛋白质的纯度鉴定：SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。
4．（2021高三上·韬智杯月考）对蛋白质进行研究时，首先要获得纯度较高的蛋白质。某生物兴趣小组准备从猪的血液中初步提取血红蛋白，请回答下列有关问题：
（1）在对样品进行处理时要用 洗涤红细胞，洗涤干净的标志是 ；再加入 使红细胞破裂从而释放出血红蛋白。
（2）将收集的血红蛋白溶液在透析袋中进行样品的粗分离，透析的原理是 。
（3）通过 法将样品进一步纯化的过程中，色谱柱不能有气泡存在，原因是 。
（4）电泳是分离鉴定蛋白质的常规方法。图示为几种蛋白质通过SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳的图谱，据图分析，相对分子质量最大的蛋白质是 ，该样品在凝胶色谱柱中最后流出的蛋白质应该是 。
【答案】（1）生理盐水；离心后的上清液不再呈现黄色；蒸馏水、甲苯
（2）小分子物质能自由进出透析袋，而大分子会留在袋内，从而达到除去小分子杂质的目的
（3）凝胶色谱法；气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果
（4）γ球蛋白；清蛋白
【知识点】蛋白质的提取和分离
【解析】【解答】（1）为保持红细胞的形态，在对样品进行处理时要用生理盐水洗涤红细胞，目的是去除杂蛋白。洗涤干净的标志是离心后的上清液中没有黄色；血红蛋白的释放应加入蒸馏水和甲苯，蒸馏水使细胞吸水胀破，甲苯能溶解细胞膜，从而使红细胞破裂释放出血红蛋白。
（2）将收集的血红蛋白溶液放在透析袋中进行透析，即样品的粗分离。透析的原理是透析袋能使小分子自由进出，而大分子则保留在袋内。透析的目的是去除样品中分子量较小的杂质或用于更换样品中的缓冲液。
（3）在利用凝胶色谱法纯化血红蛋白的过程中，色谱柱不能有气泡存在，这是因为气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果。
（4）电泳是分离鉴定蛋白质的常规方法。图示几种蛋白质通过SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳的图谱，由图谱观察可知，γ球蛋白离样品处最近，说明相对分子质量最大，清蛋白离样品处最远，相对分子质量最小。在凝胶色谱法中相对分子质量小的蛋白质容易进入凝胶颗粒内部的通道，路程长，移动速度慢；而相对分子质量大的蛋白质无法进入凝胶颗粒内部，路程较短，移动速度快。清蛋白相对分子质量最小，因此最后流出的蛋白质是清蛋白。
【分析】血红蛋白的提取和分离：
1、实验原理：蛋白质的物理性质：性状、大小、电荷性质和多少、溶解度、吸附性质、亲和力等千差万别，由此提取和分离各种蛋白质。凝胶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。相对分子质量大的蛋白质分子不能进入凝胶颗粒内部，通过的路程短，移动速度快；相对分子质量小的蛋白质分子比较容易进入凝胶内的通道，通过的路程长，移动速度慢。因此，样品中相对分子质量大的蛋白质先流出，相对分子质量小的分子后流出。
2、实验步骤：
（1）样品处理：红细胞的洗涤；红细胞的释放。
（2）粗分离：分离血红蛋白溶液；透析。
（3）纯化：调节缓冲液面→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。
5．（2022高三下·昆明月考）贵阳已经开始全力加强垃圾分类宣传，确保到2021年12月31日，全市每一个家庭、单位、企业、学校、农贸市场垃圾分类宣传全覆盖。垃圾分类时一定要把餐厨垃圾单独分装，因为餐厨垃圾的处理是非常重要的环节之一，图为利用餐厨垃圾养殖蝇蛆，提取蛋白粉过程。请回答相关问题：
（1）废渣养殖红头丽蝇得到的蝇蛆成虫除主要作为高蛋白饲料原料外，还可从提取的蛋白粉中通过凝胶色谱法或 （答出一种即可）等技术分离出凝集索和抗菌肽等不同种类的蛋白质，以实现高产值利用。采用凝胶色谱法分离凝集素（分子量为80000 ~ 335000KDa）和抗菌肽（分子量为2000~7000KDa）时，先洗脱出来的是 ，理由是 。
（2）利用凝胶色谱法分离凝集素和抗菌肽，在装填色谱柱时，为了加速凝胶颗粒的膨胀，可以将加入洗脱液的湿凝胶用 加热，这种方法具有 的优点（至少答出三点）。
（3）为了检测提取的抗菌肽纯度是否达标，常用 法进行蛋白质的纯度鉴定，抗菌肽在凝胶中的迁移率主要取决于 。
【答案】（1）电泳；凝集素；凝集素的相对分子质量大，不易进入凝胶内部通道，只能在凝胶外部移动，路程短，移动速度较快
（2）沸水浴；节约时间、去除凝胶中可能带有的微生物、排除胶粒内的空气
（3）SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳；分子的大小
【知识点】蛋白质的提取和分离
【解析】【解答】（1）废渣养殖红头丽蝇得到的蝇蛆成虫除主要作为高蛋白饲料原料外，还可从提取的蛋白粉中通过凝胶色谱法或电泳等技术分离出凝集素和抗菌肽等不同种类的蛋白质，以实现高产值利用。采用凝胶色谱法分离凝集素（分子量为80000~335000KDa）和抗菌肽（分子量为2000~7000KDa）时，由于凝集素的相对分子质量大于抗菌肽，不易进入凝胶内部通道，只能在凝胶外部移动，路程短，移动速度较快，所以先洗脱出来。
（2）在装填色谱柱时，为了加速凝胶颗粒的膨胀，可以将加入洗脱液的湿凝胶用沸水浴加热，这种方法具有节约时间、去除凝胶中可能带有的微生物、排除胶粒内的空气的优点。
（3）为了检测提取的抗菌肽纯度是否达标，常用SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳法进行蛋白质的纯度鉴定，由于SDS所带的电荷量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量，抗菌肽在凝胶中的迁移率主要取决于它的分子的大小。
【分析】凝胶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。相对分子质量大的蛋白质分子不能进入凝胶颗粒内部，通过的路程短，移动速度快；相对分子质量小的蛋白质分子比较容易进入凝胶内的通道，通过的路程长，移动速度慢。因此，样品中相对分子质量大的蛋白质先流出，相对分子质量小的分子后流出。
6．（2022高二下·吉林期中）研究人员欲从土壤中筛选高淀粉酶活性的细菌（目标菌），并对其进行研究。回答下列问题：
（1）在细菌筛选过程中，将土壤样品稀释液接种至以 为唯一碳源的固体培养基上进行培养，除碳源外，该培养基还含有氮源、水、无机盐和 。
（2）进行微生物菌种纯化时，为得到单菌落，最常用的两种接种方法是 。
（3）从土壤中筛选目标菌时，加碘液染色后，平板上出现了A、B 和 C 三种菌落（如图1 所示）。如果要得到淀粉酶活力最高的菌株，应该选择 （填“A”“B”或“C”）菌落进一步纯化。A 菌落经检测其为硝化细菌，据此说明 A 菌落能在此培养基上生长且没有形成透明圈的原因是：硝化细菌可以利用 而不能利用 。
（4）经筛选获得了一菌株，能同时产两种不同的淀粉酶 X 和 Y，其相对分子量分别为 45 000 和 58 000。采用凝胶色谱法将这两种淀粉酶分离时，先洗脱出来的是淀粉酶 （填“X”或“Y”），其原因是 其 ，无法进入凝胶内部，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速率较 ，所以先洗脱出来。
【答案】（1）淀粉；琼脂（凝固剂）
（2）稀释涂布平板法和平板划线法
（3）B；空气中的二氧化碳合成糖类等有机物；淀粉
（4）Y；相对分子质量大；快
【知识点】微生物的分离和培养；蛋白质的提取和分离；培养基概述及其分类
【解析】【解答】(1)分析题意可知，该实验的目的是欲从土壤中筛选高淀粉酶活性的细菌，故在细菌筛选过程中，将土壤样品稀释液接种至以淀粉为唯一碳源的固体培养基上进行培养，因为是固体培养基，故除碳源外，该培养基还含有氮源、水、无机盐和琼脂（凝固剂）。
(2)最常用的两种微生物接种方法是稀释涂布平板法和平板划线法。
(3)分析题图可知，从土壤中筛选目标菌时，加碘液染色后，平板上B菌落的透明圈最大，说明B菌产生的淀粉酶活力最高，故应该选择B菌落进一步纯化。A菌落经检测其为硝化细菌，硝化细菌为自养型细菌，不能利用现成的淀粉，而能利用空气中的二氧化碳合成糖类等有机物，故A菌落能在此培养基上生长且没有形成透明圈。
(4)凝胶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，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，只能在凝胶外部移动，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，由于淀粉酶Y的相对分子量比X大，故采用凝胶色谱法将这两种淀粉酶分离时，先洗脱出来的是淀粉酶Y。
【分析】 1、微生物常见的接种的方法：
（1）平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板，接种，划线，在恒温箱里培养。在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落。
（2）稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。
2、选择培养基：在培养基中加入某种化学物质，以抵制不需要的微生物的生长，促进需要的微生物的生长。目的是从众多微生物中分离所需要的微生物。
7．（2022·新乡模拟）研究人员利用鱼类肠道菌株MA35提取纤维素酶，按照“纤维素酶制备→纤维素酶纯化和鉴定→纤维素酶活力检测→纤维素酶酶学性质研究”的思路开展研究。回答下列问题：
（1）从鱼类肠道中提取菌体后接种到 中进行发酵培养，发酵完毕后将菌体与发酵液分离，菌体再加入缓冲液重新悬浮，利用超声波破碎细胞。制备纤维素粗酶液的思路是 。
（2）对获得的纤维素粗酶液用凝胶色谱柱进行洗脱，该方法纯化纤维素酶的原理是 。纯化后的纤维素酶使用 的方法进行纯度鉴定。
（3）测定酶活力时，需要以 的酶液作为对照组。实验组酶液加入羧甲基纤维素钠溶液，反应30 min后终止反应，以每分钟释放1 mmol 所需要的酶量作为1个酶活力单位。设置30~80℃，pH为3.0~10.0的条件进行纤维素酶酶学性质研究，主要目的是 。
【答案】（1）以纤维素为唯一碳源的液体培养基；先以某一转速进行离心，使溶液分层，然后通过透析获得纤维素粗酶液
（2）根据相对分子质量的大小来分离蛋白质；电泳
（3）等量高温处理使酶失活；葡萄糖；探究纤维素酶的最适温度和最适pH
【知识点】蛋白质的提取和分离
【解析】【解答】(1)由于是要获得纤维素酶，故需要将从鱼类肠道中提取的菌体接种到以纤维素为唯一碳源的液体培养基中进行发酵培养；制备纤维素粗酶液的思路是：先以某一转速进行离心，使溶液分层，然后通过透析获得纤维素粗酶液。
(2)对获得的纤维素粗酶液用凝胶色谱法进行洗脱，该方法纯化纤维素酶的原理是：根据相对分子质量的大小来分离蛋白质，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；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；相对分子质量不同的蛋白质分子因此得以分离；纯化后的纤维素酶使用电泳的方法进行纯度鉴定。
(3)测定酶活力时，需要以等量高温处理使酶失活的酶液作为对照组；实验组酶液加入羧甲基纤维素钠溶液，反应30min后终止反应，由于纤维素酶能将纤维素分解成葡萄糖，故以每分钟释放1mmol葡萄糖所需要的酶作为1个酶活力单位；设置30-80℃，pH为3.0-10.0的条件进行纤维素酶酶学性质研究，主要目的是探究纤维素酶的最适温度和最适pH。
【分析】 1、选择培养基：人为提供有利于目的菌的生长条件，同时抑制或阻止其他微生物的生长。要想从鱼类肠道的所有细菌中筛选出鱼类肠道菌株MA35，选择培养基应以纤维素为唯一碳源。
2、酶：（1）本质：绝大多数为蛋白质，少量为RNA。（2）特性：高效性、专一性、作用条件温和。
3、蛋白质的粗提取：用透析的方法，去除小分子杂质。
4、蛋白质的纯化：（1）方法：凝胶色谱法。（2）原理：相对分子质量不同的分子在凝胶柱中的移动速度不同。（3）结果：相对分子质量大的分子先洗脱出来。
5、蛋白质的纯度鉴定：SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。
8．（2022高二下·南宁期中）蛋白质对生命活动来说是不可缺少的，人们要研究蛋白质，就得从复杂的细胞混合物中提取、分离高纯度的蛋白质。下图表示血红蛋白提取和分离的部分实验装置。请回答下列问题：
（1）根据图甲可知，这是采用 法对血红蛋白进行分离的过程，此方法是根据蛋白质 的不同来分离蛋白质的。在对甲图所示的凝胶柱进行装填时，一定要装填均匀，不能有气泡存在，因为气泡会 。
（2）图乙表示对分离出的血红蛋白进行 的过程，此操作的目的是 。
（3）图丙为向色谱柱中加样的过程。操作先后顺序应为 （用图中数字和“→”表示）。
（4）经过丙图所示的操作，连接好缓冲液洗脱瓶，并以较为恒定的流速缓慢加入缓冲液。如果能看到凝胶色谱柱中的红色区带 ，说明色谱柱制作成功。在对蛋白质进行分离纯化后，还需要对得到的蛋白质进行分子量的测定，我们通常使用的是 的方法，这种方法中，蛋白质的迁移率完全取决于 。
【答案】（1）凝胶色谱法；相对分子量大小；搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序（降低分离效果）
（2）透析；除去样品中分子量较小的杂质
（3）④→①→②→③
（4）均匀一致地移动；SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳；蛋白质分子的大小
【知识点】蛋白质的提取和分离
【解析】【解答】(1)根据图甲所示可知，这是采用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离的过程，此方法是根据蛋白质的相对分子量大小不同来分离蛋白质的；在对甲图所示的凝胶柱进行装填时，一定要装填均匀，不能有气泡存在，因为气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果。
(2)图乙表示对分离出的血红蛋白进行透析的过程，此操作的目的是除去样品中分子量较小的杂质。
(3)进行凝胶色谱操作加样时，加样前，应打开色谱柱下端的流出口，使柱内凝胶面上的缓冲液缓慢下降到与凝胶面平齐，然后用吸管小心地将1 mL透析后的样品加到色谱柱的顶端，注意不可破坏凝胶面，正确的加样顺序是④→①→②→③。
(4)经过丙图所示的操作，连接好缓冲液洗脱瓶，并以较为恒定的流速缓慢加入缓冲液，如果能看到凝胶色谱柱中的红色区带均匀一致地移动，说明色谱柱制作成功；在对蛋白质进行分离纯化后，还需要对得到的蛋白质进行分子量的测定，通常使用的是SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法，这种方法中，SDS带有大量的负电荷，因此蛋白质的迁移率完全取决于蛋白质分子的大小。
【分析】蛋白质分离与提纯：凝胶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。相对分子质量大的蛋白质分子不能进入凝胶颗粒内部，通过的路程短，移动速度快；相对分子质量小的蛋白质分子比较容易进入凝胶内的通道，通过的路程长，移动速度慢。因此，样品中相对分子质量大的蛋白质先流出，相对分子质量小的分子后流出。
三、提高
9．（2023·南宁模拟）单细胞蛋是指一些细胞中含有丰富蛋白质的单细胞或简单构造的多细胞微生物菌体，如酵母菌，其蛋白质占细胞干物质的45%～55%。以甘薯淀粉为原料，经微生物液态发酵生产单细胞蛋白，一方面为饲料生产提供优质蛋白质来源，可缓解我国饲料蛋白不足的矛盾；另一方面为甘薯利用提供新的途径。请回答：
（1）为提高甘薯的利用率，在工业化生产时，可加入果胶酶和淀粉酶，其中果胶酶可将果胶分解为 。
（2）生产的酵母菌还可用于工业酿酒。为提高酵母菌的利用率，研究人员一般采用 法对酵母菌进行固定，常用的载体有 （答出两种）。
（3）某小组将固定化酵母、等量的游离酵母分别置于250mL浓度为10%的蔗糖溶液中，在28℃的条件下进行发酵、定时检测发酵液糖度的变化。循环3次使用固定化酵母和游离醉母，得到下图所示实验结果：
根据上述结果分析可知，固定化细胞更适宜用于工业酿酒的原因是 （答出两点）。
（4）为判断获得的蛋白质产品纯度是否达到要求，经样品处理、粗分离、纯化后还需进行 ，可以用电泳法来进行。在电泳材料中加入SDS后，由于其 ，因而掩盖了不同蛋白质之间的差异，使得电泳迁移率完全取决于分子的大小。测定的结果只是单条肽链的分子量，原因是 。
【答案】（1）半乳糖醛酸
（2）包埋；海藻酸钠、明胶、琼脂糖、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等（答出两种即可）
（3）对糖的利用率高（或发酵速度快），可循环利用次数多（或循环使用效果较稳定）
（4）纯度鉴定；所带负电荷量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量；SDS使蛋白质发生完全变性
【知识点】蛋白质的提取和分离；固定化酶及其应用；固定化细胞及其应用
【解析】【解答】（1）果胶酶将果胶分解为可溶于水的半乳糖醛酸。
（2）由于酵母菌体积较大，不容易被吸附或连接，所以采用包埋法固定；常用的载体有海藻酸钠、明胺、琼脂糖、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等。
（3）由曲线图分析可知，在三次循环过程中，使用固定化酵母发酵的发酵液糖度下降幅度都比使用游离酵母的大，且固定化酵母在三次循环使用中的发酵效果变化不大，而游离酵母随着循环使用次数的增多，发酵效果变差，在第3次循环使用时，发酵液糖度几乎无变化，这说明与游离酵母相比，固定化酵母应用于酿酒的优势是对糖的利用率高（或发酵速度快），可循环利用次数多（或循环使用效果较稳定）。
（4）分离蛋白质的步骤是样品处理、粗分离、纯化，纯度鉴定；SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳中，由于SDS所带负电荷量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量，所以掩盖了不同蛋白质之间的差异，使得电泳迁移率完全取决于分子的大小，由于SDS使蛋白质发生完全变性，所以测定的结果只是单条肽链的分子量。
【分析】1、果胶：（1）作用：植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一；在果汁加工中，会影响出汁率并使果汁浑浊。 （2）成分：是由半乳糖醛酸聚合而成的一种不溶于水的高分子化合物。
2、 蛋白质的粗提取：用透析的方法，去除小分子杂质。
3、蛋白质的纯化：（1）方法：凝胶色谱法。（2）原理：相对分子质量不同的分子在凝胶柱中的移动速度不同。（3）结果：相对分子质量大的分子先洗脱出来。
4、蛋白质的纯度鉴定：SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。
10．（2022高二下·郑州期中）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：
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 。
【答案】（1）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）
（2）除去小分子杂质；增加缓冲液的量或及时更换缓冲液
（3）带电性质以及分子大小、形状
（4）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
【知识点】蛋白质的提取和分离
【解析】【解答】（1）样洗涤红细胞可以用生理盐水。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，其原理是渗透原理（当外界溶液浓度低于动物细胞内液浓度时，细胞吸水涨破）。
（2）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。
（3）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。
（4）由图可知携带者有2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，可以控制合成两种不同的蛋白质。
【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。
11．（2022·长春模拟）科学家发现苍蝇体内存在一种抗菌活性蛋白，使其能够在恶劣环境中生存下去，这种蛋白质对多种细菌都具有极强的杀伤力。
（1）科学家首先从苍蝇体内提取到了甲、乙、丙、丁四种单链蛋白质的混合物，其分子大小和电荷的性质情况如图所示
①更换蛋白质混合物的缓冲液时，一般采用 法。
②若用凝胶色谱法分离混合物中的蛋白质，移动速度最快的是 。
③若用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分离混合物中的蛋白质，则蛋白质 和 形成的电泳带相距最近，其原因是 。
（2）研究发现蛋白甲和蛋白丙都具有一定的抗菌能力，为测定两种蛋白抗菌能力的大小，科学家设计了如下实验步骤：
步骤一：制作无菌平板。
步骤二：利用 法将不同种类的致病菌分别接种在平板上，培养数日得到长满致病菌的平板。步骤三：将等量抗菌活性蛋白溶液滴加在平板上，培养一段时间，测定平板上的 ，结果如下。由实验结果可知， 更适于作为广谱抗生素。
两种蛋白对各致病菌的抑菌圈直径（mm）
编号 金黄色葡萄球菌 单增李斯特菌 副溶血性弧菌 伤寒沙门氏菌 大肠埃希氏
蛋白甲 16.2 12.0 14.4 13.1 11.9
蛋白丙 18.2 8.3 11.1 1.0 0
【答案】（1）透析；丙；乙；丁；SDS能够掩盖两种蛋白质电荷间都差别，而两种蛋白的分子量接近，在凝胶上的迁移速度接近
（2）稀释涂布平板法（涂布平板法）；抑菌圈大小；甲
【知识点】培养基对微生物的选择作用；蛋白质的提取和分离
【解析】【解答】(1)①透析通过扩散的原理可用于去掉蛋白质溶液中的小分子杂质，也可以用于更换缓冲液。②在用凝胶色谱法分离混合物中的蛋白质时，分子量大的由于不能进入凝胶颗粒内部，移动的速度最快，而图中四种蛋白质的分子量最大的是丙，因此移动速度最快的是丙，因为丙分子量最大，不易进入凝胶内部的通道，只在凝胶外部移动，路程短，移动速度快。③若用SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳分离混合物中的蛋白质，SDS所带负电荷大大超过了蛋白质原有的电荷量，因而掩盖了蛋白质间电荷差别，使蛋白质在电泳中的迁移速率仅取决于分子量大小，所以乙和丁这两种蛋白质虽然原始电荷有差异，但是分子量接近，因而在凝胶上的迁移速度接近。
(2)步骤一：制作无菌平板。步骤二：为了得到单菌落，可利用稀释涂布平板法将不同种类的致病菌分别接种在平板上，培养数日得到长满致病菌的平板。步骤三：将等量抗菌活性蛋白溶液滴加在平板上，培养一段时间，测定平板上的抑菌圈大小。表中实验结果显示蛋白甲能对表中所有的致病菌起作用，而蛋白丙主要对表中的前三种菌起作用，显然蛋白甲更适于作为广谱抗生素。
【分析】1、凝胶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。相对分子质量大的蛋白质分子不能进入凝胶颗粒内部，通过的路程短，移动速度快；相对分子质量小的蛋白质分子比较容易进入凝胶内的通道，通过的路程长，移动速度慢。因此，样品中相对分子质量大的蛋白质先流出，相对分子质量小的分子后流出。
2、微生物常见的接种的方法：①平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板，接种，划线，在恒温箱里培养。在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落。②稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。
12．（2021·柳州模拟）猪血红蛋白位于猪红细胞内，含有4条肽链。以下是分离及提取猪血红蛋白的过程，回答下列问题：
（1）在新鲜的猪血中加入按125∶1配成的0.85%NaCl溶液（生理盐水）和40%柠檬酸钠，混合液，此混合液的作用是 。然后离心，弃去血清。再用生理盐水洗涤三次，用以除去杂蛋白。
（2）向盛有洗涤好的猪红细胞的烧杯中加入蒸馏水可释放血红蛋白，原理是 。加入饱和（NH4）2SO4溶液后，发现有红色沉淀析出，这个过程称为 。经过滤可得到猪血红蛋白的粗蛋白。
（3）将猪血红蛋白的粗蛋白溶解在磷酸缓冲液中，用凝胶色谱柱层析纯化。磷酸缓冲液的作用是 凝胶色谱法分离猪血红蛋白的原理是分子量较大蛋白质通过凝胶颗粒的间隙，路程较短，移动速度较快，先洗脱出来 。
（4）将凝胶色谱柱层析纯化得到的猪血红蛋白用SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳进行分离。SDS带有强电荷，能覆盖蛋白质上的电荷，并使猪血红蛋白解聚为4条肽链。因此，电泳时蛋白质的迁移率完全取于分子 。下图是电泳结果，结果表明分离得到的猪血红蛋白纯度较高，判断依据是 ，猪血红蛋白的分子量约为 。
【答案】（1）维持红细胞的形态，防止血液凝固
（2）红细胞在蒸馏水中吸水胀破，释放血红蛋白；盐析
（3）有利于维持蛋白质的结构与功能；分子量较小的蛋白质容易进入凝胶内部通道，路程较长，移动速度较慢，后洗脱出来
（4）分子量；电泳后只有一个条带；64KDa
【知识点】蛋白质的提取和分离
【解析】【解答】（1）在新鲜的猪血中加入按125∶1配成的0.85%NaCl溶液（生理盐水）和40%柠檬酸钠，混合液，此混合液能维持红细胞的形态，防止血液凝固，以便后续的实验操作。然后离心，弃去血清。再用生理盐水洗涤三次，用以除去杂蛋白。
（2）根据红细胞渗透吸水的原理，可向盛有洗涤好的猪红细胞的烧杯中加入蒸馏水使红细胞吸水涨破，释放血红蛋白。加入饱和（NH4）2SO4溶液后，发现有红色沉淀析出，这个过程称为盐析，盐析不会导致血红蛋白失活。经过滤可得到猪血红蛋白的粗蛋白。
（3）将猪血红蛋白的粗蛋白溶解在磷酸缓冲液中，用凝胶色谱柱层析纯化。磷酸缓冲液可维持蛋白质的结构与功能，即保持蛋白质的活性，凝胶色谱法分离猪血红蛋白的原理是分子量较大蛋白质通过凝胶颗粒的间隙，路程较短，移动速度较快，先洗脱出来，分子量较小的蛋白质容易进入凝胶内部通道，路程较长，移动速度较慢，后洗脱出来，从而使分子量不同的蛋白质实现分离。
（4）将凝胶色谱柱层析纯化得到的猪血红蛋白用SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳进行分离。SDS带有大量的负电荷，能覆盖蛋白质上的电荷，还能是蛋白质失去活性，变成多肽链，即能使猪血红蛋白解聚为4条肽链。因此，电泳时蛋白质的迁移率完全取于分子质量的大小。图中电泳结果只显示有一个条带，说明得到的猪血红蛋白纯度较高，根据比对的数据可知，猪血红蛋白的分子量约为16×4=64KDa。
【分析】蛋白质的提取和分离一般分为四步：样品处理、粗分离、纯化和鉴定，每种蛋白质性质不同，会有选择分离的溶剂、分离的方法的差异，但有部分相似之处：以血红蛋白提取为例步骤：（1）样品的处理及粗分离：红细胞的洗涤（除去杂蛋白），血红蛋白的释放（细胞膜破裂，释放蛋白质），分离血红蛋白溶液（除去大分子杂质），透析（2）凝胶色谱的操作：凝胶色谱柱的制作和装填、样品加入和洗脱（通过凝胶色谱方法纯化蛋白质，去除小分子杂质）（3）SDS--聚丙烯酰胺凝胶电泳。
1 / 12023年高考生物全国甲卷真题变式·分层精准练：第11题
一、原题
1．（2023·全国甲卷）［生物-选修1：生物技术实践］
为了研究蛋白质的结构与功能，常需要从生物材料中分离纯化蛋白质。某同学用凝胶色谱法从某种生物材料中分离纯化得到了甲、乙、丙3种蛋白质，并对纯化得到的3种蛋白质进行SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳，结果如图所示（“＋”“-”分别代表电泳槽的阳极和阴极）。已知甲的相对分子质量是乙的2倍，且甲、乙均由一条肽链组成。回答下列问题。
（1）图中甲、乙、丙在进行SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳时，迁移的方向是 （填“从上向下”或“从下向上”）。
（2）图中丙在凝胶电泳时出现2个条带，其原因是 。
（3）凝胶色谱法可以根据蛋白质 的差异来分离蛋白质。据图判断，甲、乙、丙3种蛋白质中最先从凝胶色谱柱中洗脱出来的蛋白质是 ，最后从凝胶色谱柱中洗脱出来的蛋白质是 。
（4）假设甲、乙、丙为3种酶，为了减少保存过程中酶活性的损失，应在 （答出1点即可）条件下保存。
二、基础
2．（2021高二下·洛阳期末）在中国，石榴被视为吉祥物，是多子多福的象征。石榴营养丰富，含有多种人体所需的营养成分，可以用来生产石榴汁饮品、石榴籽油等。请回答下列问题。
（1）对石榴籽榨汁的过程中，为了提高出汁率并使果汁澄清，需要加入果胶酶将果胶水解成 。为了节约成本，生产石榴汁时需要控制好果胶酶的用量，探究果胶酶的最适用量的实验思路是 。
（2）对石榴籽油进行萃取时，为不影响油脂品质和提取效果，应选用 （填“自然晾干”、“高温烘干”或“新鲜”）的石榴籽。萃取前需粉碎石榴籽，目的是 。
（3）石榴籽中含有多种蛋白质，检测发现样品中存在甲、乙、丙、丁、戊五种蛋白质分子，其分子大小、所带电荷的性质情况如图所示，若用凝胶色谱柱分离样品中的蛋白质，则分子 移动速度最快；若用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳分离样品中的蛋白质，则分子 距离点样点最远。
3．（2022高二下·三门峡期末）地中海贫血症在我国南方发病率很高。临床上，可以通过从胎儿血液中提取、分离红细胞中的血红蛋白，采用技术手段进行鉴定，从而为胎儿地中海贫血的确诊提供实验证明，请回答下列问题：
（1）采集的血样要及时分离红细胞，分离时采用 离心，将离心后的下层红细胞液体倒入烧杯中，加入五倍体积的 进行洗涤。
（2）将洗涤后的红细胞倒入烧杯后，加入 和 ，使红细胞破裂释放出血红蛋白，经搅拌、离心、分层后获得血红蛋白溶液。随后将血红蛋白溶液装入透析袋透析12小时，其目的是 ，完成血红蛋白粗分离。
（3）粗分离的血红蛋白溶液中含有一些微蛋白（如下图，表示甲～戊五种蛋白质的分子量及电荷量，且五种蛋白质均只由一条肽链构成），若用凝胶色谱法进行血红蛋白的纯化，则图中移动最慢的是蛋白 （填编号）。若将样品进行SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳，则移动速度最慢的是蛋白 （填编号），判断理由是 。
4．（2021高三上·韬智杯月考）对蛋白质进行研究时，首先要获得纯度较高的蛋白质。某生物兴趣小组准备从猪的血液中初步提取血红蛋白，请回答下列有关问题：
（1）在对样品进行处理时要用 洗涤红细胞，洗涤干净的标志是 ；再加入 使红细胞破裂从而释放出血红蛋白。
（2）将收集的血红蛋白溶液在透析袋中进行样品的粗分离，透析的原理是 。
（3）通过 法将样品进一步纯化的过程中，色谱柱不能有气泡存在，原因是 。
（4）电泳是分离鉴定蛋白质的常规方法。图示为几种蛋白质通过SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳的图谱，据图分析，相对分子质量最大的蛋白质是 ，该样品在凝胶色谱柱中最后流出的蛋白质应该是 。
5．（2022高三下·昆明月考）贵阳已经开始全力加强垃圾分类宣传，确保到2021年12月31日，全市每一个家庭、单位、企业、学校、农贸市场垃圾分类宣传全覆盖。垃圾分类时一定要把餐厨垃圾单独分装，因为餐厨垃圾的处理是非常重要的环节之一，图为利用餐厨垃圾养殖蝇蛆，提取蛋白粉过程。请回答相关问题：
（1）废渣养殖红头丽蝇得到的蝇蛆成虫除主要作为高蛋白饲料原料外，还可从提取的蛋白粉中通过凝胶色谱法或 （答出一种即可）等技术分离出凝集索和抗菌肽等不同种类的蛋白质，以实现高产值利用。采用凝胶色谱法分离凝集素（分子量为80000 ~ 335000KDa）和抗菌肽（分子量为2000~7000KDa）时，先洗脱出来的是 ，理由是 。
（2）利用凝胶色谱法分离凝集素和抗菌肽，在装填色谱柱时，为了加速凝胶颗粒的膨胀，可以将加入洗脱液的湿凝胶用 加热，这种方法具有 的优点（至少答出三点）。
（3）为了检测提取的抗菌肽纯度是否达标，常用 法进行蛋白质的纯度鉴定，抗菌肽在凝胶中的迁移率主要取决于 。
6．（2022高二下·吉林期中）研究人员欲从土壤中筛选高淀粉酶活性的细菌（目标菌），并对其进行研究。回答下列问题：
（1）在细菌筛选过程中，将土壤样品稀释液接种至以 为唯一碳源的固体培养基上进行培养，除碳源外，该培养基还含有氮源、水、无机盐和 。
（2）进行微生物菌种纯化时，为得到单菌落，最常用的两种接种方法是 。
（3）从土壤中筛选目标菌时，加碘液染色后，平板上出现了A、B 和 C 三种菌落（如图1 所示）。如果要得到淀粉酶活力最高的菌株，应该选择 （填“A”“B”或“C”）菌落进一步纯化。A 菌落经检测其为硝化细菌，据此说明 A 菌落能在此培养基上生长且没有形成透明圈的原因是：硝化细菌可以利用 而不能利用 。
（4）经筛选获得了一菌株，能同时产两种不同的淀粉酶 X 和 Y，其相对分子量分别为 45 000 和 58 000。采用凝胶色谱法将这两种淀粉酶分离时，先洗脱出来的是淀粉酶 （填“X”或“Y”），其原因是 其 ，无法进入凝胶内部，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速率较 ，所以先洗脱出来。
7．（2022·新乡模拟）研究人员利用鱼类肠道菌株MA35提取纤维素酶，按照“纤维素酶制备→纤维素酶纯化和鉴定→纤维素酶活力检测→纤维素酶酶学性质研究”的思路开展研究。回答下列问题：
（1）从鱼类肠道中提取菌体后接种到 中进行发酵培养，发酵完毕后将菌体与发酵液分离，菌体再加入缓冲液重新悬浮，利用超声波破碎细胞。制备纤维素粗酶液的思路是 。
（2）对获得的纤维素粗酶液用凝胶色谱柱进行洗脱，该方法纯化纤维素酶的原理是 。纯化后的纤维素酶使用 的方法进行纯度鉴定。
（3）测定酶活力时，需要以 的酶液作为对照组。实验组酶液加入羧甲基纤维素钠溶液，反应30 min后终止反应，以每分钟释放1 mmol 所需要的酶量作为1个酶活力单位。设置30~80℃，pH为3.0~10.0的条件进行纤维素酶酶学性质研究，主要目的是 。
8．（2022高二下·南宁期中）蛋白质对生命活动来说是不可缺少的，人们要研究蛋白质，就得从复杂的细胞混合物中提取、分离高纯度的蛋白质。下图表示血红蛋白提取和分离的部分实验装置。请回答下列问题：
（1）根据图甲可知，这是采用 法对血红蛋白进行分离的过程，此方法是根据蛋白质 的不同来分离蛋白质的。在对甲图所示的凝胶柱进行装填时，一定要装填均匀，不能有气泡存在，因为气泡会 。
（2）图乙表示对分离出的血红蛋白进行 的过程，此操作的目的是 。
（3）图丙为向色谱柱中加样的过程。操作先后顺序应为 （用图中数字和“→”表示）。
（4）经过丙图所示的操作，连接好缓冲液洗脱瓶，并以较为恒定的流速缓慢加入缓冲液。如果能看到凝胶色谱柱中的红色区带 ，说明色谱柱制作成功。在对蛋白质进行分离纯化后，还需要对得到的蛋白质进行分子量的测定，我们通常使用的是 的方法，这种方法中，蛋白质的迁移率完全取决于 。
三、提高
9．（2023·南宁模拟）单细胞蛋是指一些细胞中含有丰富蛋白质的单细胞或简单构造的多细胞微生物菌体，如酵母菌，其蛋白质占细胞干物质的45%～55%。以甘薯淀粉为原料，经微生物液态发酵生产单细胞蛋白，一方面为饲料生产提供优质蛋白质来源，可缓解我国饲料蛋白不足的矛盾；另一方面为甘薯利用提供新的途径。请回答：
（1）为提高甘薯的利用率，在工业化生产时，可加入果胶酶和淀粉酶，其中果胶酶可将果胶分解为 。
（2）生产的酵母菌还可用于工业酿酒。为提高酵母菌的利用率，研究人员一般采用 法对酵母菌进行固定，常用的载体有 （答出两种）。
（3）某小组将固定化酵母、等量的游离酵母分别置于250mL浓度为10%的蔗糖溶液中，在28℃的条件下进行发酵、定时检测发酵液糖度的变化。循环3次使用固定化酵母和游离醉母，得到下图所示实验结果：
根据上述结果分析可知，固定化细胞更适宜用于工业酿酒的原因是 （答出两点）。
（4）为判断获得的蛋白质产品纯度是否达到要求，经样品处理、粗分离、纯化后还需进行 ，可以用电泳法来进行。在电泳材料中加入SDS后，由于其 ，因而掩盖了不同蛋白质之间的差异，使得电泳迁移率完全取决于分子的大小。测定的结果只是单条肽链的分子量，原因是 。
10．（2022高二下·郑州期中）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：
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 。
11．（2022·长春模拟）科学家发现苍蝇体内存在一种抗菌活性蛋白，使其能够在恶劣环境中生存下去，这种蛋白质对多种细菌都具有极强的杀伤力。
（1）科学家首先从苍蝇体内提取到了甲、乙、丙、丁四种单链蛋白质的混合物，其分子大小和电荷的性质情况如图所示
①更换蛋白质混合物的缓冲液时，一般采用 法。
②若用凝胶色谱法分离混合物中的蛋白质，移动速度最快的是 。
③若用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分离混合物中的蛋白质，则蛋白质 和 形成的电泳带相距最近，其原因是 。
（2）研究发现蛋白甲和蛋白丙都具有一定的抗菌能力，为测定两种蛋白抗菌能力的大小，科学家设计了如下实验步骤：
步骤一：制作无菌平板。
步骤二：利用 法将不同种类的致病菌分别接种在平板上，培养数日得到长满致病菌的平板。步骤三：将等量抗菌活性蛋白溶液滴加在平板上，培养一段时间，测定平板上的 ，结果如下。由实验结果可知， 更适于作为广谱抗生素。
两种蛋白对各致病菌的抑菌圈直径（mm）
编号 金黄色葡萄球菌 单增李斯特菌 副溶血性弧菌 伤寒沙门氏菌 大肠埃希氏
蛋白甲 16.2 12.0 14.4 13.1 11.9
蛋白丙 18.2 8.3 11.1 1.0 0
12．（2021·柳州模拟）猪血红蛋白位于猪红细胞内，含有4条肽链。以下是分离及提取猪血红蛋白的过程，回答下列问题：
（1）在新鲜的猪血中加入按125∶1配成的0.85%NaCl溶液（生理盐水）和40%柠檬酸钠，混合液，此混合液的作用是 。然后离心，弃去血清。再用生理盐水洗涤三次，用以除去杂蛋白。
（2）向盛有洗涤好的猪红细胞的烧杯中加入蒸馏水可释放血红蛋白，原理是 。加入饱和（NH4）2SO4溶液后，发现有红色沉淀析出，这个过程称为 。经过滤可得到猪血红蛋白的粗蛋白。
（3）将猪血红蛋白的粗蛋白溶解在磷酸缓冲液中，用凝胶色谱柱层析纯化。磷酸缓冲液的作用是 凝胶色谱法分离猪血红蛋白的原理是分子量较大蛋白质通过凝胶颗粒的间隙，路程较短，移动速度较快，先洗脱出来 。
（4）将凝胶色谱柱层析纯化得到的猪血红蛋白用SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳进行分离。SDS带有强电荷，能覆盖蛋白质上的电荷，并使猪血红蛋白解聚为4条肽链。因此，电泳时蛋白质的迁移率完全取于分子 。下图是电泳结果，结果表明分离得到的猪血红蛋白纯度较高，判断依据是 ，猪血红蛋白的分子量约为 。
答案解析部分
1．【答案】（1）从上向下
（2）丙由两条肽链组成
（3）相对分子质量；丙；乙
（4）低温
【知识点】酶的相关综合；蛋白质的提取和分离
【解析】【解答】（1）进行凝胶电泳时，相对分子质量越大的DNA片段，迁移距离越小。根据题中信息甲的分子质量是乙的2倍，故甲的迁移距离相对乙较小，可判断出迁移方向是从上到下。
故填：从上向下。
（2）题中信息甲、乙均由一条肽链构成，凝胶电泳时分别出现1个条带，因此，丙出现2个条带，说明丙是由2条肽链构成。
故填：丙由两条肽链组成。
（3）凝胶色谱法主要根据蛋白质的相对分子质量差异来分离蛋白质，相对分子质量较大的蛋白质，只能进入孔径较大的凝胶孔隙内，故移动距离较短，会较先被洗脱出来，分子质量较小的蛋白质进入较多的凝胶颗粒内，移动距离较长，比较靠后被洗脱出来。丙的相对分子质量最大，最先被洗脱出来，乙的分子质量最小，最后被洗脱出来。
故填：相对分子质量；丙；乙。
(4) 低温会抑制酶活性，但不会破坏酶的空间结构，导致其失活，故酶一般在低温条件下保存。
故填：低温。
【分析】 本题考查凝胶电泳技术以及电泳条带的解析问题 。DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就是电泳。PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300nm的紫外灯下被检测出来。
2．【答案】（1）半乳糖醛酸；用一系列不同用量的果胶酶处理果汁，比较澄清度 自然晾干
（2）自然晾干；便于和溶剂充分接触，提高萃取效果
（3）丙；甲
【知识点】芳香油的提取；蛋白质的提取和分离
【解析】【解答】（1）果胶主要成分为多聚半乳糖醛酸，果胶酶能将果胶分解为半乳糖醛酸。探究果胶酶的最适用量的实验中，自变量是果胶酶的用量，所以实验思路是用一系列不同用量的果胶酶处理果汁，比较澄清度。
（2）对石榴籽油进行萃取时，为不影响油脂品质和提取效果，应选用自然晾干的石榴籽。萃取前需粉碎石榴籽，目的是便于和溶剂充分接触，提高萃取效果。
（3）若用凝胶色谱柱分离样品中的蛋白质，分子量大的分子经过的路程短，故分子量大的蛋白质分子先洗脱出来，则分子丙移动速度最快。若用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳分离样品中的蛋白质，各种蛋白质 SDS复合物在电泳时的迁移率，不再受原有电荷和分子形状的影响，只是分子量的函数，分子量越大，移动距离越近，甲的分子量最小，距离点样点最远。
【分析】1、酶是由活细胞产生的具有催化活性的有机物，其中大部分是蛋白质、少量是RNA，每一种酶只能催化一种或者一类化学反应，酶的作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，它包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶.产生果胶酶的生物有植物、霉菌、酵母菌和细菌等.果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得容易，也是果汁变得澄清。
2、植物芳香油的提取方法：蒸馏法、压榨法和萃取等。
（1）蒸馏法：芳香油具有挥发性。把含有芳香油的花、叶等放入水中加热，水蒸气能将挥发性较强的芳香油携带出来，形成油水混合物；冷却后，油水混合物又会重新分成油层和水层，除去水层便得到芳香油，这种提取方法叫蒸馏法。根据蒸馏过程中原料放置的位置的标准，将水蒸气蒸馏法划分为水中蒸馏、水上蒸馏和水气蒸馏。
（2）萃取法：这种方法需要将新鲜的香花等植物材料浸泡在乙醚、石油醚等低沸点的有机溶剂中，是芳香油充分溶解，然后蒸去低沸点的溶剂，剩下的就是芳香油。
（3）压榨法：在橘子、柠檬、甜橙等植物的果皮中，芳香油的含量较多，可以用机械压力直接榨出，这种提取方法叫压榨法。
3、凝胶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。相对分子质量大的蛋白质分子不能进入凝胶颗粒内部，通过的路程短，移动速度快；相对分子质量小的蛋白质分子比较容易进入凝胶内的通道，通过的路程长，移动速度慢。因此，样品中相对分子质量大的蛋白质先流出，相对分子质量小的分子后流出。
3．【答案】（1）低速短时间；生理盐水
（2）蒸馏水；甲苯；去除样品中分子量较小的杂质
（3）甲；丙；丙的相对分子质量最大，在电泳中的移动速度最慢
【知识点】蛋白质的提取和分离
【解析】【解答】 (1)血液中含有血细胞和血浆，血细胞中含有红细胞和白细胞，为避免白细胞等一同沉淀，因此分离红细胞时采用低速短时间离心；为防止红细胞吸水胀破，因此加入五倍体积的生理盐水（等渗）进行洗涤。
(2)在蒸馏水中，红细胞吸水胀破，40%甲苯有助于细胞膜的溶解，充分搅拌，使红细胞破裂释放出血红蛋白；透析袋通常是由半透膜制成的袋状容器，将血红蛋白溶液装入透析袋透析12小时，可以去除样品中分子量较小的杂质。
(3)图中表示出分子质量最小的是蛋白质甲，因此，蛋白质甲移动速度最慢；SDS能使蛋白质完全变性，将蛋白质降解为单条肽链，且SDS所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量，因而掩盖了不同种蛋白质间的电荷差别，使SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳完全取决于分子的大小。图中表示出丙分子量最大，因此在SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳中丙移动速度最慢。
【分析】1、血红蛋白的粗提取：用透析的方法，去除小分子杂质。
2、蛋白质的纯化：
（1）方法：凝胶色谱法。
（2）原理：相对分子质量不同的分子在凝胶柱中的移动速度不同。
（3）结果：相对分子质量大的分子先洗脱出来。
3、蛋白质的纯度鉴定：SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。
4．【答案】（1）生理盐水；离心后的上清液不再呈现黄色；蒸馏水、甲苯
（2）小分子物质能自由进出透析袋，而大分子会留在袋内，从而达到除去小分子杂质的目的
（3）凝胶色谱法；气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果
（4）γ球蛋白；清蛋白
【知识点】蛋白质的提取和分离
【解析】【解答】（1）为保持红细胞的形态，在对样品进行处理时要用生理盐水洗涤红细胞，目的是去除杂蛋白。洗涤干净的标志是离心后的上清液中没有黄色；血红蛋白的释放应加入蒸馏水和甲苯，蒸馏水使细胞吸水胀破，甲苯能溶解细胞膜，从而使红细胞破裂释放出血红蛋白。
（2）将收集的血红蛋白溶液放在透析袋中进行透析，即样品的粗分离。透析的原理是透析袋能使小分子自由进出，而大分子则保留在袋内。透析的目的是去除样品中分子量较小的杂质或用于更换样品中的缓冲液。
（3）在利用凝胶色谱法纯化血红蛋白的过程中，色谱柱不能有气泡存在，这是因为气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果。
（4）电泳是分离鉴定蛋白质的常规方法。图示几种蛋白质通过SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳的图谱，由图谱观察可知，γ球蛋白离样品处最近，说明相对分子质量最大，清蛋白离样品处最远，相对分子质量最小。在凝胶色谱法中相对分子质量小的蛋白质容易进入凝胶颗粒内部的通道，路程长，移动速度慢；而相对分子质量大的蛋白质无法进入凝胶颗粒内部，路程较短，移动速度快。清蛋白相对分子质量最小，因此最后流出的蛋白质是清蛋白。
【分析】血红蛋白的提取和分离：
1、实验原理：蛋白质的物理性质：性状、大小、电荷性质和多少、溶解度、吸附性质、亲和力等千差万别，由此提取和分离各种蛋白质。凝胶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。相对分子质量大的蛋白质分子不能进入凝胶颗粒内部，通过的路程短，移动速度快；相对分子质量小的蛋白质分子比较容易进入凝胶内的通道，通过的路程长，移动速度慢。因此，样品中相对分子质量大的蛋白质先流出，相对分子质量小的分子后流出。
2、实验步骤：
（1）样品处理：红细胞的洗涤；红细胞的释放。
（2）粗分离：分离血红蛋白溶液；透析。
（3）纯化：调节缓冲液面→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。
5．【答案】（1）电泳；凝集素；凝集素的相对分子质量大，不易进入凝胶内部通道，只能在凝胶外部移动，路程短，移动速度较快
（2）沸水浴；节约时间、去除凝胶中可能带有的微生物、排除胶粒内的空气
（3）SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳；分子的大小
【知识点】蛋白质的提取和分离
【解析】【解答】（1）废渣养殖红头丽蝇得到的蝇蛆成虫除主要作为高蛋白饲料原料外，还可从提取的蛋白粉中通过凝胶色谱法或电泳等技术分离出凝集素和抗菌肽等不同种类的蛋白质，以实现高产值利用。采用凝胶色谱法分离凝集素（分子量为80000~335000KDa）和抗菌肽（分子量为2000~7000KDa）时，由于凝集素的相对分子质量大于抗菌肽，不易进入凝胶内部通道，只能在凝胶外部移动，路程短，移动速度较快，所以先洗脱出来。
（2）在装填色谱柱时，为了加速凝胶颗粒的膨胀，可以将加入洗脱液的湿凝胶用沸水浴加热，这种方法具有节约时间、去除凝胶中可能带有的微生物、排除胶粒内的空气的优点。
（3）为了检测提取的抗菌肽纯度是否达标，常用SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳法进行蛋白质的纯度鉴定，由于SDS所带的电荷量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量，抗菌肽在凝胶中的迁移率主要取决于它的分子的大小。
【分析】凝胶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。相对分子质量大的蛋白质分子不能进入凝胶颗粒内部，通过的路程短，移动速度快；相对分子质量小的蛋白质分子比较容易进入凝胶内的通道，通过的路程长，移动速度慢。因此，样品中相对分子质量大的蛋白质先流出，相对分子质量小的分子后流出。
6．【答案】（1）淀粉；琼脂（凝固剂）
（2）稀释涂布平板法和平板划线法
（3）B；空气中的二氧化碳合成糖类等有机物；淀粉
（4）Y；相对分子质量大；快
【知识点】微生物的分离和培养；蛋白质的提取和分离；培养基概述及其分类
【解析】【解答】(1)分析题意可知，该实验的目的是欲从土壤中筛选高淀粉酶活性的细菌，故在细菌筛选过程中，将土壤样品稀释液接种至以淀粉为唯一碳源的固体培养基上进行培养，因为是固体培养基，故除碳源外，该培养基还含有氮源、水、无机盐和琼脂（凝固剂）。
(2)最常用的两种微生物接种方法是稀释涂布平板法和平板划线法。
(3)分析题图可知，从土壤中筛选目标菌时，加碘液染色后，平板上B菌落的透明圈最大，说明B菌产生的淀粉酶活力最高，故应该选择B菌落进一步纯化。A菌落经检测其为硝化细菌，硝化细菌为自养型细菌，不能利用现成的淀粉，而能利用空气中的二氧化碳合成糖类等有机物，故A菌落能在此培养基上生长且没有形成透明圈。
(4)凝胶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，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，只能在凝胶外部移动，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，由于淀粉酶Y的相对分子量比X大，故采用凝胶色谱法将这两种淀粉酶分离时，先洗脱出来的是淀粉酶Y。
【分析】 1、微生物常见的接种的方法：
（1）平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板，接种，划线，在恒温箱里培养。在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落。
（2）稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。
2、选择培养基：在培养基中加入某种化学物质，以抵制不需要的微生物的生长，促进需要的微生物的生长。目的是从众多微生物中分离所需要的微生物。
7．【答案】（1）以纤维素为唯一碳源的液体培养基；先以某一转速进行离心，使溶液分层，然后通过透析获得纤维素粗酶液
（2）根据相对分子质量的大小来分离蛋白质；电泳
（3）等量高温处理使酶失活；葡萄糖；探究纤维素酶的最适温度和最适pH
【知识点】蛋白质的提取和分离
【解析】【解答】(1)由于是要获得纤维素酶，故需要将从鱼类肠道中提取的菌体接种到以纤维素为唯一碳源的液体培养基中进行发酵培养；制备纤维素粗酶液的思路是：先以某一转速进行离心，使溶液分层，然后通过透析获得纤维素粗酶液。
(2)对获得的纤维素粗酶液用凝胶色谱法进行洗脱，该方法纯化纤维素酶的原理是：根据相对分子质量的大小来分离蛋白质，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；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；相对分子质量不同的蛋白质分子因此得以分离；纯化后的纤维素酶使用电泳的方法进行纯度鉴定。
(3)测定酶活力时，需要以等量高温处理使酶失活的酶液作为对照组；实验组酶液加入羧甲基纤维素钠溶液，反应30min后终止反应，由于纤维素酶能将纤维素分解成葡萄糖，故以每分钟释放1mmol葡萄糖所需要的酶作为1个酶活力单位；设置30-80℃，pH为3.0-10.0的条件进行纤维素酶酶学性质研究，主要目的是探究纤维素酶的最适温度和最适pH。
【分析】 1、选择培养基：人为提供有利于目的菌的生长条件，同时抑制或阻止其他微生物的生长。要想从鱼类肠道的所有细菌中筛选出鱼类肠道菌株MA35，选择培养基应以纤维素为唯一碳源。
2、酶：（1）本质：绝大多数为蛋白质，少量为RNA。（2）特性：高效性、专一性、作用条件温和。
3、蛋白质的粗提取：用透析的方法，去除小分子杂质。
4、蛋白质的纯化：（1）方法：凝胶色谱法。（2）原理：相对分子质量不同的分子在凝胶柱中的移动速度不同。（3）结果：相对分子质量大的分子先洗脱出来。
5、蛋白质的纯度鉴定：SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。
8．【答案】（1）凝胶色谱法；相对分子量大小；搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序（降低分离效果）
（2）透析；除去样品中分子量较小的杂质
（3）④→①→②→③
（4）均匀一致地移动；SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳；蛋白质分子的大小
【知识点】蛋白质的提取和分离
【解析】【解答】(1)根据图甲所示可知，这是采用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离的过程，此方法是根据蛋白质的相对分子量大小不同来分离蛋白质的；在对甲图所示的凝胶柱进行装填时，一定要装填均匀，不能有气泡存在，因为气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果。
(2)图乙表示对分离出的血红蛋白进行透析的过程，此操作的目的是除去样品中分子量较小的杂质。
(3)进行凝胶色谱操作加样时，加样前，应打开色谱柱下端的流出口，使柱内凝胶面上的缓冲液缓慢下降到与凝胶面平齐，然后用吸管小心地将1 mL透析后的样品加到色谱柱的顶端，注意不可破坏凝胶面，正确的加样顺序是④→①→②→③。
(4)经过丙图所示的操作，连接好缓冲液洗脱瓶，并以较为恒定的流速缓慢加入缓冲液，如果能看到凝胶色谱柱中的红色区带均匀一致地移动，说明色谱柱制作成功；在对蛋白质进行分离纯化后，还需要对得到的蛋白质进行分子量的测定，通常使用的是SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法，这种方法中，SDS带有大量的负电荷，因此蛋白质的迁移率完全取决于蛋白质分子的大小。
【分析】蛋白质分离与提纯：凝胶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。相对分子质量大的蛋白质分子不能进入凝胶颗粒内部，通过的路程短，移动速度快；相对分子质量小的蛋白质分子比较容易进入凝胶内的通道，通过的路程长，移动速度慢。因此，样品中相对分子质量大的蛋白质先流出，相对分子质量小的分子后流出。
9．【答案】（1）半乳糖醛酸
（2）包埋；海藻酸钠、明胶、琼脂糖、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等（答出两种即可）
（3）对糖的利用率高（或发酵速度快），可循环利用次数多（或循环使用效果较稳定）
（4）纯度鉴定；所带负电荷量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量；SDS使蛋白质发生完全变性
【知识点】蛋白质的提取和分离；固定化酶及其应用；固定化细胞及其应用
【解析】【解答】（1）果胶酶将果胶分解为可溶于水的半乳糖醛酸。
（2）由于酵母菌体积较大，不容易被吸附或连接，所以采用包埋法固定；常用的载体有海藻酸钠、明胺、琼脂糖、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等。
（3）由曲线图分析可知，在三次循环过程中，使用固定化酵母发酵的发酵液糖度下降幅度都比使用游离酵母的大，且固定化酵母在三次循环使用中的发酵效果变化不大，而游离酵母随着循环使用次数的增多，发酵效果变差，在第3次循环使用时，发酵液糖度几乎无变化，这说明与游离酵母相比，固定化酵母应用于酿酒的优势是对糖的利用率高（或发酵速度快），可循环利用次数多（或循环使用效果较稳定）。
（4）分离蛋白质的步骤是样品处理、粗分离、纯化，纯度鉴定；SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳中，由于SDS所带负电荷量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量，所以掩盖了不同蛋白质之间的差异，使得电泳迁移率完全取决于分子的大小，由于SDS使蛋白质发生完全变性，所以测定的结果只是单条肽链的分子量。
【分析】1、果胶：（1）作用：植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一；在果汁加工中，会影响出汁率并使果汁浑浊。 （2）成分：是由半乳糖醛酸聚合而成的一种不溶于水的高分子化合物。
2、 蛋白质的粗提取：用透析的方法，去除小分子杂质。
3、蛋白质的纯化：（1）方法：凝胶色谱法。（2）原理：相对分子质量不同的分子在凝胶柱中的移动速度不同。（3）结果：相对分子质量大的分子先洗脱出来。
4、蛋白质的纯度鉴定：SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。
10．【答案】（1）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）
（2）除去小分子杂质；增加缓冲液的量或及时更换缓冲液
（3）带电性质以及分子大小、形状
（4）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
【知识点】蛋白质的提取和分离
【解析】【解答】（1）样洗涤红细胞可以用生理盐水。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，其原理是渗透原理（当外界溶液浓度低于动物细胞内液浓度时，细胞吸水涨破）。
（2）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。
（3）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。
（4）由图可知携带者有2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，可以控制合成两种不同的蛋白质。
【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。
11．【答案】（1）透析；丙；乙；丁；SDS能够掩盖两种蛋白质电荷间都差别，而两种蛋白的分子量接近，在凝胶上的迁移速度接近
（2）稀释涂布平板法（涂布平板法）；抑菌圈大小；甲
【知识点】培养基对微生物的选择作用；蛋白质的提取和分离
【解析】【解答】(1)①透析通过扩散的原理可用于去掉蛋白质溶液中的小分子杂质，也可以用于更换缓冲液。②在用凝胶色谱法分离混合物中的蛋白质时，分子量大的由于不能进入凝胶颗粒内部，移动的速度最快，而图中四种蛋白质的分子量最大的是丙，因此移动速度最快的是丙，因为丙分子量最大，不易进入凝胶内部的通道，只在凝胶外部移动，路程短，移动速度快。③若用SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳分离混合物中的蛋白质，SDS所带负电荷大大超过了蛋白质原有的电荷量，因而掩盖了蛋白质间电荷差别，使蛋白质在电泳中的迁移速率仅取决于分子量大小，所以乙和丁这两种蛋白质虽然原始电荷有差异，但是分子量接近，因而在凝胶上的迁移速度接近。
(2)步骤一：制作无菌平板。步骤二：为了得到单菌落，可利用稀释涂布平板法将不同种类的致病菌分别接种在平板上，培养数日得到长满致病菌的平板。步骤三：将等量抗菌活性蛋白溶液滴加在平板上，培养一段时间，测定平板上的抑菌圈大小。表中实验结果显示蛋白甲能对表中所有的致病菌起作用，而蛋白丙主要对表中的前三种菌起作用，显然蛋白甲更适于作为广谱抗生素。
【分析】1、凝胶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。相对分子质量大的蛋白质分子不能进入凝胶颗粒内部，通过的路程短，移动速度快；相对分子质量小的蛋白质分子比较容易进入凝胶内的通道，通过的路程长，移动速度慢。因此，样品中相对分子质量大的蛋白质先流出，相对分子质量小的分子后流出。
2、微生物常见的接种的方法：①平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板，接种，划线，在恒温箱里培养。在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落。②稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。
12．【答案】（1）维持红细胞的形态，防止血液凝固
（2）红细胞在蒸馏水中吸水胀破，释放血红蛋白；盐析
（3）有利于维持蛋白质的结构与功能；分子量较小的蛋白质容易进入凝胶内部通道，路程较长，移动速度较慢，后洗脱出来
（4）分子量；电泳后只有一个条带；64KDa
【知识点】蛋白质的提取和分离
【解析】【解答】（1）在新鲜的猪血中加入按125∶1配成的0.85%NaCl溶液（生理盐水）和40%柠檬酸钠，混合液，此混合液能维持红细胞的形态，防止血液凝固，以便后续的实验操作。然后离心，弃去血清。再用生理盐水洗涤三次，用以除去杂蛋白。
（2）根据红细胞渗透吸水的原理，可向盛有洗涤好的猪红细胞的烧杯中加入蒸馏水使红细胞吸水涨破，释放血红蛋白。加入饱和（NH4）2SO4溶液后，发现有红色沉淀析出，这个过程称为盐析，盐析不会导致血红蛋白失活。经过滤可得到猪血红蛋白的粗蛋白。
（3）将猪血红蛋白的粗蛋白溶解在磷酸缓冲液中，用凝胶色谱柱层析纯化。磷酸缓冲液可维持蛋白质的结构与功能，即保持蛋白质的活性，凝胶色谱法分离猪血红蛋白的原理是分子量较大蛋白质通过凝胶颗粒的间隙，路程较短，移动速度较快，先洗脱出来，分子量较小的蛋白质容易进入凝胶内部通道，路程较长，移动速度较慢，后洗脱出来，从而使分子量不同的蛋白质实现分离。
（4）将凝胶色谱柱层析纯化得到的猪血红蛋白用SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳进行分离。SDS带有大量的负电荷，能覆盖蛋白质上的电荷，还能是蛋白质失去活性，变成多肽链，即能使猪血红蛋白解聚为4条肽链。因此，电泳时蛋白质的迁移率完全取于分子质量的大小。图中电泳结果只显示有一个条带，说明得到的猪血红蛋白纯度较高，根据比对的数据可知，猪血红蛋白的分子量约为16×4=64KDa。
【分析】蛋白质的提取和分离一般分为四步：样品处理、粗分离、纯化和鉴定，每种蛋白质性质不同，会有选择分离的溶剂、分离的方法的差异，但有部分相似之处：以血红蛋白提取为例步骤：（1）样品的处理及粗分离：红细胞的洗涤（除去杂蛋白），血红蛋白的释放（细胞膜破裂，释放蛋白质），分离血红蛋白溶液（除去大分子杂质），透析（2）凝胶色谱的操作：凝胶色谱柱的制作和装填、样品加入和洗脱（通过凝胶色谱方法纯化蛋白质，去除小分子杂质）（3）SDS--聚丙烯酰胺凝胶电泳。
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