高一生物血红蛋白的提取和分离介绍
高一主要学习的内容是细胞，学生需要知道和掌握这些的知识，下面是学习啦小编给大家带来的有关于血红蛋白的提取和分离知识点的介绍，希望能够帮助到大家。
高一生物血红蛋白的提取和分离知识点
该知识点包括凝胶色谱法、缓冲溶液、电泳、实验操作及操作提示等几个要点知识。
1. 凝胶色谱法：也称做分配色谱法，是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。凝胶实际上是一些由多糖类化合物构成的多孔球体，在小球体内部有许多贯穿的通道，相对分子质量不同的蛋白质分子通过凝胶时速度不同，相对分子质量较小的蛋白质比较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。
2. 缓冲溶液：缓冲溶液的作用是能够抵制外界的酸和碱对溶液pH的影响，维持pH基本不变。缓冲溶液通常由1-2种缓冲溶剂溶解于水中配制而成的。生物体内进行的各种生物化学反应都是在一定的pH下进行的，例如：血浆的pH是7.35～7.45，要在实验条件下准确模拟生物体内的过程，必须保持体外的pH与体内的基本一致。
3.电泳：电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。许多重要的生物大分子，如蛋白质、核酸等都具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团会带上正电或负电。在电场的作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。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。
两种常用的电泳方法是琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳，在测定蛋白质分子量时通常使用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳。蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中的迁移速率取决于蛋白质所带净电荷的多少以及分子的大小等因素。
4. 实验操作及操作提示：蛋白质的提取和分离一般分为四步：样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定。
血红蛋白的提取和分离过程中应注意：
(1)红细胞洗涤过程中，洗涤三次后，如上清液仍有黄色，可增加洗涤次数，否则无法除去血浆蛋白;离心时转速要低，时间要短，否则白细胞等会一同沉淀，达不到分离效果。
(2)血红蛋白释放过程中，蒸馏水的作用是涨破红细胞，甲苯作用主要是溶解细胞膜。
(3)为了加快干凝胶的膨胀，可将加入洗脱液的湿凝胶用沸水浴加热，通常只需1～2 h，还可除去凝胶中可能带有的微生物，排除胶粒内的空气。
(4)在色谱柱中填凝胶的时候要尽量紧密，以降低凝胶颗粒之间的空隙。在装填凝胶柱时，不得有气泡存在，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。在凝胶色谱操作过程中，不能发生洗脱液流干，露出凝胶颗粒的现象。一旦发生上述两种情况，凝胶色谱柱需要重新装填。
(5)滴加样品时，吸管管口贴着管壁环绕移动加样，不要破坏凝胶面。
(6)根据红色区带的移动状况判断收集流出液时间。
【血红蛋白的提取和分离考点分析】
在平常测试中，该知识点多以选择题或填空题的形式出现。通常考查蛋白质的提取方法、原理、实验操作等基础知识。出题形式灵活，难度中等。从近3年高考生物试题看，只是在2013年的四川卷中有一个空涉及到了凝胶色谱法。今年可能会考查这个知识点，一定要夯实基础知识。
【血红蛋白的提取和分离知识点误区】
提取蛋白质的方法易混淆，对血红蛋白提取步骤及相关注意事项掌握不牢也是做错题的原因之一。因此，要突破本专题：首先，要掌握血红蛋白的提取原理：蛋白质各种特性的差异，如分子的形状和大小、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，可以用来分离不同种类的蛋白质。其次，要掌握相关方法：凝胶色谱法和电泳法(常用的电泳法有琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳)。最后，要掌握血红蛋白的提取和分离步骤及相关注意事项。
【典型例题】红细胞中含有大量的血红蛋白，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。下列对血红蛋白提取和分离的叙述，错误的是 ( )
A.血红蛋白提取和分离一般按照样品处理→粗分离→纯化→纯度鉴定的顺序进行
B.纯化过程中要用生理盐水充分溶胀凝胶来配制凝胶悬浮液
C.粗分离中透析的目的是去除相对分子质量较小的杂质
D.可经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定
答案：B
解析：蛋白质的提取和分离一般分为四步：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定。提取和分离血红蛋白时，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，即样品处理;再通过透析法除去相对分子质量较小的杂质，即样品的粗分离;然后通过凝胶色谱法将相对分子质量较大的杂蛋白除去，即样品纯化，纯化过程中凝胶应用蒸馏水充分溶胀后，配制成凝胶悬浮液，而不是用生理盐水;最后经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。
高一生物基因工程的应用知识点
该知识点包括植物基因工程硕果累累、动物基因工程前景广阔、基因工程药物异军突起、基因治疗曙光初照等几个要点知识。
1. 植物基因工程硕果累累：杀虫基因：主要有Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。优点：减小生产成本，减少环境污染。
(1)抗病转基因植物：抗病基因：使用最多的是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因;抗真菌转基因植物中可使用的基因有几丁质酶基因、抗毒素合成基因。
(2)其他抗逆转基因植物：抗逆基因：调节渗透压的基因(使植物细胞渗透压升高以适应盐碱或干旱环境)、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因。作用：以提高植物对环境适应能力。
(3)利用转基因改良植物的品质：举例：将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，或者改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以提高植物氨基酸含量。
2. 动物基因工程前景广阔：主要体现在：用于提高动物生长速度(生长激素基因);用于改善畜产品的品质;用转基因动物生产药物(乳腺生物反应器);用转基因动物作器官移植的供体。
乳腺生物反应器的操作过程为：将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物的受精卵中，然后，将受精卵送入母体内，使其生长发育成转基因动物。
为解决器官移植中的免疫排斥反应，科学家正在想办法对猪的器官进行改造，采用的方法是将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达;或设法除去抗原决定基因，结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
3. 基因工程药物异军突起：利用基因工程能高效地生产出各种高质量、低成本药品。目前，用基因工程方法生产的药物已经有六十余种，除胰岛素、干扰素外，还有白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品，以及预防乙肝、狂犬病、百日咳、霍乱、伤寒、虐疾等疾病的各类疫苗。
4. 基因治疗曙光初照：基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效手段。这种治疗依据的是遗传病患者一般缺少正常基因，所以导入正常基因后，使其表达，即可对病情起到缓解作用。
【基因工程的应用考点分析】
在平常测试中，该知识点比例不大，多以选择题或简答题的形式出现。通常考查基因工程的相关应用知识。在高考中，从近几年生物试题看，全国课标卷涉及很少，在单科生物试卷中考查也不多，只是在考查基因工程的过程中，有个别的填空而已。希望同学们记住相关基础知识。
【基因工程的应用知识点误区】
有关基因工程应用的易错点主要有：①动物基因工程主要是为了改善畜产品的品质，而不是为了产生体型巨大的个体。②DNA分子作探针进行检测时应检测单链，即将待测双链DNA分子打开。③Bt毒蛋白基因控制合成的Bt毒蛋白并无毒性，进入昆虫消化道被分解成多肽后产生毒性。④青霉素是青霉菌产生的，不是通过基因工程产生的。⑤并非所有个体都可作为乳腺生物反应器。操作成功的应该是雌性个体，个体本身的繁殖速度较高，泌乳量、蛋白含量等都是应该考虑的因素。⑥基因治疗后，缺陷基因没有改变。基因治疗是把正常基因导入受体细胞中，以表达正常产物从而治疗疾病，对原来细胞中存在缺陷的基因没有清除或改变。
【典型例题】科学家利用基因工程技术可以使哺乳动物本身变成“批量生产药物的工厂”。目前科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品。请回答有关问题：
(1)将药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子、终止子和______________等重组在一起，就可构建基因表达载体，再通过____________技术即可导入受精卵中。
(2)制备乳腺生物反应器的过程中，目的基因的受体细胞为____________，性染色体组成为________。
(3)为确定受体细胞中染色体的DNA上是否插入了目的基因，可利用____________技术进行检测，一般是用放射性同位素标记________________________________作探针。
(4)转化成功的受精卵发育成胚胎需要进行体外培养，在培养液中要加入____________等天然成分。
答案：(1)标记基因 显微注射 (2)受精卵 XX (3)DNA分子杂交 含有目的基因的DNA片段 (4)血清
解析：基因表达载体的组成，除了目的基因，还必须有启动子、终止子及标记基因。显微注射技术是转基因动物操作中采用最多、也最有效的方法。制备乳腺生物反应器的过程中，子代个体须有乳房，所以受体为雌性，其性染色体组成为XX。将含有目的基因的DNA片段用放射性同位素标记作探针，用DNA分子杂交技术可检测目的基因是否成功插入了受体细胞染色体的DNA上。
高一生物基因工程的基本操作程序知识点
该知识点包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定等几个要点知识。
1. 目的基因的获取：目的基因是指编码蛋白质的结构基因。原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法和化学合成法。直接分离目的基因的方法有：①从基因组文库中获取：即用限制酶进行切割、分离;②从cDNA文库中获取：即利用mRNA反转录形成;③利用PCR扩增技术：获取大量目的基因。人工化学合成适用于分子较小的基因。
2. 基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤。
目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在、能够表达和发挥作用，并且可以遗传至下一代。
组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。
启动子：是一段特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。
终止子：也是一段特殊结构的DNA片段 ，位于基因的尾端。
标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素抗性基因。
3. 将目的基因导入受体细胞：(以下知识要点是同学们必须要掌握的)
转化：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。
常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是 农杆菌转化法，其次还有基因枪法和花粉管通道法等。将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 显微注射技术。此方法的受体细胞多是受精卵。将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少 ，最常用的原核细胞是大肠杆菌 ，其转化方法是：先用 Ca2+ 处理细胞，使其成为感受态细胞 ，再将重组表达载体DNA分子 溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。重组质粒导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。
4.目的基因的检测与鉴定：(1)首先要检测 转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA分子杂交技术。(2)其次还要检测目的基因是否转录出了mRNA，方法是采用用标记的目的基因作探针与mRNA杂交。(3)最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原-抗体杂交。(4)有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。
【基因工程的基本操作程序考点分析】
在平常测试中，该知识点有较大比例，多以选择题或简答题的形式出现。通常考查基因工程基本操作步骤及相关步骤的实施方法、要点及涉及的酶等多方面的的知识，出题形式多以基因工程模式图为背景切入，难度中等。在高考中，从近几年生物试题看，本部分知识一直是高考命题的热点，题目多以简答题形式考查。以新科技材料及图解为背景切入，考查的知识点比较基础。所以同学们要认真记忆上述基础知识。
【基因工程的基本操作程序知识点误区】
本部分易错问题主要集中在：获取目的基因的方法、基因表达载体的结构、目的基因导入细胞的方法及目的基因鉴定与检测的方法。同学们在复习时一定要关注以下易错点：
(1)目的基因的插入位点不是随意的：基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位。
(2)基因工程操作过程中只有第三步(将目的基因导入受体细胞)没有碱基互补配对现象。第一步逆转录法获得DNA，第二步黏性末端连接，第四步检测分子水平杂交方法。
(3)原核生物作为受体细胞的优点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少。
(4)一般情况下，用同一种限制酶切割质粒和含有目的基因的片段，但有时可用两种限制酶分别切割质粒和目的基因，这样可避免质粒和质粒之间、目的基因和目的基因之间的连接。
(5)目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化。转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。
(6)不熟悉标记基因的种类和作用：标记基因的作用——筛选、检测目的基因是否导入受体细胞，常见的有抗生素抗性基因、发光基因(表达产物为带颜色的物质)等。
(7)对受体细胞模糊不清：受体细胞常用植物受精卵或体细胞(经组织培养)、动物受精卵(一般不用体细胞)、微生物(大肠杆菌、酵母菌)等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必须用真核生物酵母菌(需内质网、高尔基体的加工、分泌);一般不用支原体，原因是它营寄生生活;一定不能用哺乳动物成熟的红细胞，原因是它无细胞核，不能合成蛋白质。
(8)还应注意的问题有：①基因表达载体中，启动子(DNA片段)≠起始密码子(RNA);终止子(DNA片段)≠终止密码子(RNA)。②基因表达载体的构建是最核心、最关键的一步，在体外进行。
【典型例题】
浙江大学农学院喻景权教授课题组研究发现，一种植物激素——油菜素内酯能促进农药在植物体内的降解和代谢。用油菜素内酯处理后，许多参与农药降解的基因(如P450基因和红霉素抗性基因)的表达和酶活性都得到提高，在这些基因“指导”下合成的蛋白酶能把农药逐渐转化为水溶性物质或低毒甚至无毒物质，有的则被直接排出体外。某课题组进一步进行了如下的实验操作，请回答下列问题：
(1)获得油菜素内酯合成酶基因的方法有____________________________________。步骤①用PCR技术扩增基因时用到的耐高温酶通常是指____________________________;步骤②用到的酶有_______________________________________________________________。
(2)图中导入重组质粒的方法是_________，在导入之前应用一定浓度的______________处理受体细菌。
(3)导入重组质粒2以后，往往还需要进行检测和筛选，可用____________________制成探针，检测是否导入了重组基因，在培养基中加入________________可将含有目的基因的细胞筛选出来。
(4)请你为该课题命名：____________________________________________________。
答案：(1)从cDNA文库中获取、从基因组文库中获取、人工合成目的基因或PCR扩增技术(任选其中两项即可) TaqDNA聚合酶 限制酶和DNA连接酶 (2)转化法 氯化钙溶液 (3)红霉素抗性基因 红霉素(4)探究油菜素内酯能否促进土壤中农药的分解
解析：进行基因工程操作时，首先要获取目的基因，其方法有多种：从cDNA文库中获取、从基因组文库中获取、人工合成目的基因或PCR扩增技术等。在构建基因表达载体的过程中，用到的工具酶有限制酶和DNA连接酶。图中的受体细胞是细菌，故用转化法导入基因表达载体，导入后，需检验和筛选。从图中可以看出，最终是通过对照实验来检验转基因细菌对土壤中残留农药的分解能力。
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