生物选修1学案：课堂互动 专题5课题3血红蛋白的提取和分离 含解析 精品

课堂互动

三点剖析 1.分子筛效应

一个含有各种分子的样品溶液缓慢地流经凝胶色谱柱时，各分子在柱内同时进行着两种不同的运动：垂直向下的移动和无定向的扩散运动。大分子物质由于直径较大，不易进入凝胶颗粒的微孔，而只能分布于颗粒之间，所以在洗脱时向下移动的速度较快。小分子物质除了可在凝胶颗粒间隙中扩散外，还可以进入凝胶颗粒的微孔中，即进入凝胶相内，在向下移动的过程中，从一个凝胶内扩散到颗粒间隙后再进入另一凝胶颗粒，如此不断地进入和扩散，小分子物质的下移速度落后于大分子物质，从而使样品中分子大的先流出色谱柱，中等分子的后流出，分子最小的最后流出，这种现象叫分子筛效应。

具有多孔的凝胶就是分子筛。各种分子筛的孔隙大小分布有一定范围，有最大极限和最小极限。分子直径比凝胶最大孔隙直径大的，就会全部被排阻在凝胶颗粒之外，这种情况叫全排阻。两种全排阻的分子即使大小不同，也不能有分离效果。直径比凝胶最小孔直径小的分子能进入凝胶的全部孔隙。如果两种分子都能全部进入凝胶孔隙，即使它们的大小有差别，也不会有好的分离效果。因此，一定的分子筛有它一定的使用范围。

综上所述，在凝胶色谱中会有三种情况：一是分子很小，能进入分子筛全部的内孔隙；二是分子很大，完全不能进入凝胶的任何内孔隙；三是分子大小适中，能进入凝胶的内孔隙中孔径大小相应的部分。大、中、小三类分子彼此间较易分开，但每种凝胶分离范围之外的分子，在不改变凝胶种类的情况下是很难分离的。对于分子大小不同，但同属于凝胶分离范围内的各种分子，在凝胶床中的分布情况是不同的：分子较大的只能进入孔径较大的那一部分凝胶孔隙内，而分子较小的可进入较多的凝胶颗粒内，这样分子较大的在凝胶床内移动距离较短，分子较小的移动距离较长。于是分子较大的先通过凝胶床而分子较小的后通过凝胶床，这样就利用分子筛可将相对分子质量不同的物质分离。另外，凝胶本身具有三维网状结构，大的分子在通过这种网状结构上的孔隙时阻力较大，小分子通过时阻力较小。相对分子质量大小不同的多种成分在通过凝胶床时，按照相对分子质量大小“排队”，凝胶表现分子筛效应。

2.缓冲溶液

(1)缓冲溶液基本概念

凡是能够抵制外加少量强酸或强碱的影响使原来溶液pH基本保持不变的混合溶液，具有调节、控制溶液酸碱度的能力。

(2)缓冲溶液的组成

缓冲溶液必须同时含有两种物质，一种是能抵制外加少量强碱的物质，另一种是能抵制外加少量强酸的物质。

①弱酸和弱酸盐组合

H2CO3—NaHCO3 CH3COOH—CH3COONa ②弱碱和弱碱盐组合 NH4OH—NH4Cl

③多元弱酸的酸式盐和它所对应的次级盐 NaH2PO4—Na2HPO4 KH2PO4—Na2HPO4 学以致用

【例1】 利用凝胶色谱法什么样的蛋白质先洗脱出来（ ） A.相对分子质量大的 B.溶解度高的

C.相对分子质量小的

D.所带电荷多的

解题提示：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。相对分子质量较小的蛋白质能进入凝胶内部通道，路程较长，移动速度较慢；相对分子质量大的蛋白质，路程较短，移动速度较快，首先洗脱出来。

答案：A

【例2】用凝胶色谱法分离蛋白质时，相对分子质量大的蛋白质（ ） A.路程较长，移动速度较慢 B.路程较长，移动速度较快 C.路程较短，移动速度较慢 D.路程较短，移动速度较快 解题提示：在小球体内部有许多贯穿的通道，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。

答案：D

【例3】下列关于凝胶色谱法的原理及操作不正确的是（ ） A.是利用凝胶把分子大小不同的物质分离开的一种方法

B.在洗脱过程中，大分子不能进入凝胶内部而最先流出，而小分子可以进入凝胶内部而流速缓慢，最后流出

C.凝胶内部有很微细的多孔网状结构，其孔隙大小与被分离的物质分子的大小无相应关系

D.一般情况下，凝胶对要分离的物质没有吸附作用，因此所有要分离的物质都应该被洗脱出来

解题提示：本题考查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大小分离蛋白质的有效方法，凝胶是由多糖类化合物构成的，其内部有很微细的多孔网状结构，小分子蛋白质可以进入凝胶内部，路程较长，移动速度慢，而相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部，路程较短，移动速度快，因此在洗脱过程中分离。选用不同种凝胶，其立体网状结构不同，孔隙大小不同，因此可分离的分子大小也不同，故应相关。凝胶一般对分离的物质无吸附作用，所有要分离的物质都应该被洗脱出来，这是凝胶色谱法与一般层析法的不同。 答案：C