高中生物 4.1 生物成分的分離與測定技術(shù)同步課件 蘇教版選修1.ppt

第一節(jié)生物成分的分離與測定技術(shù) 課程標(biāo)準(zhǔn) 具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn) 1 嘗試蛋白質(zhì)的提取和分離 2 研究從生物材料中提取某些特定成分 活動建議 1 以動物血清為材料 提取其中的乳糖脫氫酶并分離其同工酶 2 設(shè)計一種簡單裝置 從芳香植物材料 如橘皮 玫瑰花 薄荷葉等 中提取芳香油 課標(biāo)解讀 1 簡述蛋白質(zhì)提取和分離的基本原理 2 嘗試蛋白質(zhì)的提取和電泳分離 3 了解提取植物芳香油的基本原理和基本方法 4 初步學(xué)會植物芳香油的提取技術(shù) 蛋白質(zhì)的分離方法通常根據(jù)細(xì)胞的 選擇不同的方法破碎細(xì)胞 常用的有 法 超聲波法 法等 使各種蛋白質(zhì)被釋放出來 再根據(jù)蛋白質(zhì)的不同特性 選擇不同的 進(jìn)行抽提 蛋白質(zhì)的分離與純化 1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 研磨 酶解 溶劑 例如 酸性蛋白質(zhì)可以用 抽提 水溶性蛋白質(zhì)可以用 中性緩沖液 抽提 脂溶性蛋白質(zhì)則可以用 抽提等 抽提出來的粗提取物 一般是 所以必須進(jìn)一步純化 稀堿性溶液 透析液 有機(jī)溶劑 多種蛋 白質(zhì)的混合物 蛋白質(zhì)的純化 1 原理主要是根據(jù)蛋白質(zhì)之間以及蛋白質(zhì)與其他物質(zhì)之間在 溶解度 等方面存在的差異進(jìn)行的 2 方法 透析法 利用蛋白質(zhì)分子 的特性 可采用透析法使蛋白質(zhì)與其他 開來 離心沉降法 通過控制 使得分子大小 密度不同的蛋白質(zhì)發(fā)生沉降分層 從而達(dá)到分離出不同種類蛋白質(zhì)的目的 2 分子 大小 所帶電荷的多少 吸附性質(zhì) 不能透過半透膜 小分子化合物分離 離心速率 電泳法a 概念 帶電顆粒在 作用下向著與其電性 的電極移動的現(xiàn)象 稱為電泳 電泳大多是在固定化的介質(zhì)中將樣品放入流動相中進(jìn)行分離 所涉及的固體支持物種類很多 如 醋酸纖維薄膜 瓊脂凝膠 凝膠等 其中應(yīng)用最廣泛的采用 薄膜作為支持物 b 泳動速度的影響因素 泳動速度主要取決于帶電顆粒的性質(zhì) 即 和 一般來說 帶電顆粒直徑越 越接近于 形 所帶凈電荷越 則在電場中的泳動速度越快 反之 則越慢 此外 電場強(qiáng)度 溶液的ph等因素對泳動速度也有影響 c 血清蛋白醋酸纖維薄膜電泳的步驟 配制試劑 架濾紙橋 浸泡薄膜 細(xì)心 實施 染色 電場 相反 濾 紙 聚丙烯酰胺 醋酸纖維 顆粒的大小 形狀 所帶凈電荷的多少 小 多 點(diǎn)樣 平懸薄膜 電泳 漂洗 脫色 球 透析法如何使蛋白質(zhì)與其他雜質(zhì)分離開來 其遵循的原理是什么 提示透析法是利用小分子物質(zhì)在溶液中可通過半透膜 而大分子物質(zhì)不能通過半透膜的性質(zhì) 達(dá)到分離的目的 例如分離和純化皂甙 蛋白質(zhì) 多肽 多糖等物質(zhì)時 可用透析法以除去無機(jī)鹽 單糖 雙糖等雜質(zhì) 反之也可將大分子的雜質(zhì)留在半透膜內(nèi) 而將小分子的物質(zhì)通過半透膜進(jìn)入膜外溶液中 而加以分離精制 思維激活1 蛋白質(zhì)的純化方法 1 透析法 原理 蛋白質(zhì)水溶液具有親水膠體溶液性質(zhì) 不能透過半透膜 目的 去除小分子化合物雜質(zhì) 如無機(jī)鹽 單糖 雙糖 氨基酸等 常用的半透膜 腸衣 玻璃紙等 步驟 將待純化的蛋白質(zhì)溶液裝入透析袋內(nèi) 再把透析袋放入透析液中即可 1 2 離心沉降法 原理 在離心力的作用下 分子大小 密度不同的分子沉降速度不同 從而被分離 目的 使分子大小 密度不同的不同種類的蛋白質(zhì)彼此分離 3 電泳 概念 帶電顆粒在電場作用下向著與其電性相反的電極移動的現(xiàn)象 原理 不同的物質(zhì)所帶電荷不同 顆粒的大小 形狀不同 因此 在電場中的泳動速度不同 影響泳動速度的因素 帶電顆粒的性質(zhì) 即顆粒的大小 形狀和所帶凈電荷的多少 此外還有電場強(qiáng)度 溶液的ph等因素 泳動規(guī)律 帶電顆粒直徑越小 越接近于球形 所帶凈電荷越多 則在電場中的泳動速度越快 反之 則越慢 常用方法 支持物電泳 支持物 濾紙 醋酸纖維薄膜 大分子凝膠等 血清蛋白醋酸纖維薄膜電泳 1 血清蛋白醋酸纖維薄膜電泳流程 2 2 關(guān)鍵步驟及其技術(shù)要求 點(diǎn)樣是本實驗的關(guān)鍵步驟 點(diǎn)樣前 應(yīng)將薄膜表面多余的緩沖液用濾紙吸去 以免引起樣品擴(kuò)散 但不易太干 否則樣品不易進(jìn)入膜內(nèi) 造成點(diǎn)樣起始參差不齊 影響分離效果 3 結(jié)果及其分析 結(jié)果 如下圖 結(jié)果分析 從電泳圖譜示意圖中可以看出 a 血清蛋白主要包括五種蛋白質(zhì) 且含量最多的是清蛋白 其他依次是 球蛋白 1 球蛋白 2 球蛋白 球蛋白 b 由五種蛋白質(zhì)所處的位置可判斷出它們均帶有負(fù)電荷 四種球蛋白在電場中的泳動速度由快到慢依次為 1 球蛋白 2 球蛋白 球蛋白 球蛋白 特別提醒醋酸纖維薄膜電泳所具有的優(yōu)點(diǎn) 簡單 快速 分離清晰 靈敏度高 樣品用量少 沒有吸附現(xiàn)象 電泳后區(qū)帶界限清晰等 下列關(guān)于蛋白質(zhì)提取的敘述中 不正確的是 a 分離與純化蛋白質(zhì)之前首先要用適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ沟鞍踪|(zhì)釋放出來b 抽提時要依據(jù)蛋白質(zhì)的不同特性選擇不同的溶劑c 蛋白質(zhì)的粗提取物離心可除去一些小分子雜質(zhì)d 蛋白質(zhì)的粗制品可能是多種蛋白質(zhì)的混合物解析對抽提得到的粗提取物離心可除去固體雜質(zhì) 答案c 鞏固1 植物芳香油的特點(diǎn) 1 故可用水蒸氣蒸餾法提取 2 易溶于 故可采用萃取法提取芳香油 提取橘皮中的芳香油 1 橘皮芳香油的成分及用途 成分 橘皮芳香油的主要成分是 用途 橘皮芳香油是生產(chǎn) 香精 香精和 香精的優(yōu)質(zhì)原料 從生物材料中提取某些特定成分 1 2 揮發(fā)性強(qiáng) 有機(jī)溶劑 檸檬烯 食用 化妝品 醫(yī)藥 2 提取方法橘皮芳香油存在于果皮的 中 具有一定的揮發(fā)性 其沸點(diǎn) 水的沸點(diǎn) 在蒸餾時 隨著溫度的升高和水分的侵入 果皮油細(xì)胞 芳香油流出并隨水一起形成蒸氣 經(jīng) 流入收集瓶 由于 靜置后分離 用水蒸氣蒸餾法提取芳香油時 許多因素會影響產(chǎn)品品質(zhì) 如蒸餾溫度 時間等 為提高產(chǎn)品品質(zhì)應(yīng)如何控制蒸餾時間和溫度 是否溫度越高越好 提示若要提高產(chǎn)品品質(zhì) 則需延長蒸餾時間和適當(dāng)提高蒸餾溫度 但如果蒸餾溫度過高 提取量也會減少 思維激活2 油細(xì)胞 低于 漲破 冷凝器 油輕水重 提取方法基本方法有三種 蒸餾法 壓榨法和萃取法 具體采用哪種方法要根據(jù)植物原料的特點(diǎn)來決定 1 最常用的方法 水蒸氣蒸餾法 原理 水和芳香油的沸點(diǎn)不同 利用水蒸氣將揮發(fā)性較強(qiáng)的植物芳香油攜帶出來 形成水油混合物 再冷卻分離 分類 根據(jù)蒸餾過程中原料放置的位置 可以將水蒸氣蒸餾法劃分為水中蒸餾 水上蒸餾和水氣蒸餾 1 適用范圍 適用于具有揮發(fā)性的 能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞 與水不發(fā)生反應(yīng) 且難溶或不溶于水的成分的提取 此類成分的沸點(diǎn)多在100 以上 并在100 左右有一定的蒸氣壓 中藥的揮發(fā)油 某些小分子生物堿如麻黃堿 煙堿 檳榔堿以及某些小分子的酚性物質(zhì)如牡丹酚等的提取可采用水蒸氣蒸餾 2 萃取法萃取是有機(jī)化學(xué)實驗中用來提純和純化化合物的手段之一 通過萃取從固體或液體混合物中提取出所需要的化合物 液 液萃取法基本原理 利用化合物在兩種互不相溶 或微溶 的溶劑中溶解度或分配系數(shù)的不同 使化合物從一種溶劑內(nèi)轉(zhuǎn)移到另外一種溶劑中 經(jīng)過反復(fù)多次萃取 將絕大部分的化合物提取出來 注意事項 在植物芳香油的萃取中 對用于萃取的有機(jī)溶劑必須事先精制 除去雜質(zhì) 否則會影響芳香油的質(zhì)量 3 壓榨法 主要為冷壓榨 原理 含芳香油較多的果皮經(jīng)冷磨或機(jī)械冷榨的方法將芳香油壓榨出來 經(jīng)分離水分后可得到冷壓精油 優(yōu)點(diǎn) 此法生產(chǎn)過程在常溫下進(jìn)行 確保了芳香油中萜烯類化合物不發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 從而使精油質(zhì)量提高 香氣逼人 如含精油較多的檸檬 鮮橘 佛手柚等果皮均可通過壓榨或割傷而得到 蒸餾和萃取裝置的安裝與設(shè)計 1 正確安裝蒸餾裝置安裝時需要注意以下要點(diǎn) 固定熱源 酒精燈 固定蒸餾瓶 保持蒸餾瓶軸心與鐵架臺的水平面垂直 安裝蒸餾頭 使蒸餾頭的橫截面與鐵架臺平行 連接冷凝管 保證上端出水口向上 通過橡皮管與水池相連 下端進(jìn)水口向下 通過橡皮管與水龍頭相連 連接接液管 或稱尾接管 將接收瓶瓶口對準(zhǔn)尾接管的出口 將溫度計固定在蒸餾頭上 使溫度計水銀球的上限與蒸餾頭側(cè)管的下限處在同一水平線上 2 2 正確使用萃取裝置萃取過程應(yīng)該避免明火加熱 采用水浴加熱 這是因為有機(jī)溶劑都是易燃物 直接使用明火加熱容易引起燃燒 爆炸 為了防止加熱時有機(jī)溶劑揮發(fā) 還要在加熱瓶口安裝冷凝回流裝置 特別提醒 安裝裝置順序 從左到右 自下而上 拆卸儀器時與安裝時相反 加熱時防暴沸 墊石棉網(wǎng) 向液體中加入幾片碎石或瓷片 溫度計位置 溫度計的水銀球應(yīng)與蒸餾燒瓶的支管口下沿保持水平 冷凝管中水流方向 從下方進(jìn)水 上方出水 與蒸氣流向相反 裝置安裝好后 應(yīng)先在冷凝管中通水再加熱 除水 加入無水na2so4后 放置時間可適當(dāng)長些 溫度及時間 為提高產(chǎn)品質(zhì)量 要嚴(yán)格控制蒸餾溫度 可適當(dāng)延長蒸餾時間 工業(yè)生產(chǎn)上 植物芳香油常采用水蒸氣蒸餾法 原因是 a 利用水蒸氣可將揮發(fā)性強(qiáng)的植物芳香油攜帶出來b 水蒸氣蒸餾法可劃分為水中蒸餾 水上蒸餾和水氣蒸餾c 植物芳香油揮發(fā)性強(qiáng) 易溶于有機(jī)溶劑d 操作最簡單 成本較低解析在工業(yè)生產(chǎn)中 提取芳香油的原理與實驗室提取的原理相同 只是在工業(yè)生產(chǎn)中 要考慮生產(chǎn)成本和操作過程等問題 在各種提取方法中 水蒸氣蒸餾法因成本低 操作簡單而常被工業(yè)生產(chǎn)采用 答案d 鞏固2 仔細(xì)觀察下圖 所帶負(fù)電荷最少的球蛋白是 例1 示例一蛋白質(zhì)的分離與純化方法 a 1 球蛋白b 2 球蛋白c 球蛋白d 球蛋白思維導(dǎo)圖 深度剖析對于幾種球蛋白來說直徑相差不大 引起泳動速度的差異主要來自于所帶電荷多少 由圖可知球蛋白由右向左泳動 因右側(cè)為負(fù)極 且 球蛋白距點(diǎn)樣處最近 所以 球蛋白所帶負(fù)電荷最少 答案d歸納提升電泳的分類 下列關(guān)于蛋白質(zhì)的純化方法的敘述 錯誤的是 a 純化主要是根據(jù)蛋白質(zhì)以及蛋白質(zhì)與其他物質(zhì)之間的理化性質(zhì)的差異進(jìn)行的b 透析法可去除小分子化合物雜質(zhì) 原理是不同分子所攜帶凈電荷不同c 通過控制離心速率 可使分子大小 密度不同的蛋白質(zhì)沉降分層 從而分離不同的蛋白質(zhì)d 不同的物質(zhì)在同一電場中的泳動速度不同 因此可用電泳法分離蛋白質(zhì)解析透析法分離純化蛋白質(zhì)是因為蛋白質(zhì)的分子大 不能透過半透膜 答案b 變式拓展1 下列關(guān)于植物芳香油的說法 錯誤的是 a 可溶于水 所以可以用蒸餾法提取b 具有較強(qiáng)的揮發(fā)性 能隨水蒸氣一起蒸發(fā)c 提取方法主要有蒸餾法和萃取法d 蒸餾時 流入收集瓶中的乳濁液分層 上層為芳香油 下層為水思維導(dǎo)圖 例2 示例二植物芳香油提取 深度剖析植物芳香油為脂溶性物質(zhì) 不溶于水 而易溶于有機(jī)溶劑 答案a思維深化若從干材料中提取芳香油宜采用有機(jī)溶劑萃取法 若有效成分易水解或原料易焦糊 則不宜采用水蒸氣蒸餾法 而宜采用壓榨法提取芳香油 萃取法利用的是植物芳香油的特點(diǎn)是 a 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定b 難溶于水c 易溶于水d 易溶于有機(jī)溶劑解析植物芳香油的提取中 不適于用水蒸氣蒸餾的原料 可以考慮使用萃取法 萃取法利用的是植物芳香油易溶于有機(jī)溶劑的特點(diǎn) 答案d 變式拓展2 下列關(guān)于蛋白質(zhì)的提取的說法中 不正確的是 a 一般用機(jī)械方法破碎生物組織b 破碎細(xì)胞常用的方法有研磨法 超聲波法和酶解法c 一般來說 酸性蛋白質(zhì)要用酸性溶液抽提d 抽提得到的蛋白質(zhì)粗提取物可用離心法去除固體雜質(zhì)解析蛋白質(zhì)呈溶液狀態(tài)釋放出來后 要根據(jù)蛋白質(zhì)的不同特性 選擇不同的溶液進(jìn)行抽提 如酸性蛋白質(zhì)可以用稀堿性溶液抽提 答案c 1 離心沉降法是純化蛋白質(zhì)的方法之一 在這一過程中蛋白質(zhì)會分層 這一現(xiàn)象與蛋白質(zhì)的何種性質(zhì)有關(guān) a 酸堿性b 所帶電荷多少c 分子大小和密度d 種類解析根據(jù)蛋白質(zhì)之間或蛋白質(zhì)與其他分子之間在分子大小和密度上的不同 采用離心沉降法 使其分層而分離 答案c 2 下列關(guān)于植物芳香油的描述 正確的是 a 易揮發(fā) 沸點(diǎn)高 易溶于水b 不揮發(fā) 沸點(diǎn)高 易溶于有機(jī)溶劑c 不揮發(fā) 沸點(diǎn)低 易溶于水d 易揮發(fā) 沸點(diǎn)低 易溶于有機(jī)溶劑解析植物芳香油具有較強(qiáng)的揮發(fā)性 其沸點(diǎn)比水低 不溶于水 易溶于有機(jī)溶劑 因此可用有機(jī)溶劑來提取 答案d 3 橘皮精油的提取過程中 過濾得到水 果蠟和橘皮油的混合物 靜止5 7d后 用吸管吸出的物質(zhì)是 a 上層中的水b 下層中的果蠟c 下層中的水和果蠟d 上層中的橘皮油答案d 4 分析下面的圖