【精選】人教版高中生物選修一3血紅蛋白的提取和分離教案-生物知識點總結(jié)

1、專題5DNA與蛋白質(zhì)技術(shù)課題5.3血紅蛋白的提取和分離一、【課題目標(biāo)】（一）知識與技能1、嘗試從血液中提取和分離血紅蛋白2、了解色譜法、電泳法等分離生物大分子的基本原理（二）過程與方法體驗血紅蛋白提取和分離的實驗的嚴格要求，注意按照操作提示進行相關(guān)步驟（三）情感、態(tài)度與價值觀初步形成科學(xué)的思維方式，發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)和人文精神二、【課題重點】凝膠色譜法的原理和方法三、【課題難點】樣品的預(yù)處理；色譜柱填料的處理和色譜柱的裝填四、【教學(xué)方法】啟發(fā)式教學(xué)五、【教學(xué)工具】多媒體課件六、【教學(xué)過程】（一）引入新課蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者，是細胞內(nèi)含量最高的有機化和物。對蛋白質(zhì)的研究有助于人們對生命過程的認

2、識和理解。所以需要從細胞中提取蛋白質(zhì)進行研究。怎樣提取蛋白質(zhì)呢？（二）進行新課1 .基礎(chǔ)知識蛋白質(zhì)的物化理性質(zhì)：形狀、大小、電荷性質(zhì)和多少、溶解度、吸附性質(zhì)、親和力等千差萬別，由此提取和分離各種蛋白質(zhì)。1. 1凝膠色譜法（分配色譜法）：（1）原理：（圖513a）分子量大的分子通過多孔凝膠顆粒的間隙，路程短，流動快；分子量小的分子穿過多孔凝膠顆粒內(nèi)部，路程長，流動慢。（2）凝膠材料：多孔性，多糖類化合物，如葡聚糖、瓊脂糖(3)分離過程：(圖513b)混合物上柱-洗脫-大分子流動快、小分子流動慢-收集大分子-收集小分子*洗脫：從色譜柱上端不斷注入緩沖液，促使蛋白質(zhì)分子的差速流動。1.2緩沖溶液(1

3、)原理：由弱酸和相應(yīng)的強堿弱酸鹽組成(如HCONaHCQHC-NaC,NaHPO4/NaHPQ等)，調(diào)節(jié)酸和鹽的用量，可配制不同pH的緩沖液。(2)緩沖液作用：抵制外界酸、堿對溶液pH的干擾而保持pH穩(wěn)定。1 .3凝膠電泳法：(1)原理：不同蛋白質(zhì)的帶電性質(zhì)、電量、形狀和大小不同，在電場中受到的作用力大小、方向、阻力不同，導(dǎo)致不同蛋白質(zhì)在電場中的運動方向和運動速度不同。思考閱讀教材后，填寫下表:決定運動方向形成庫侖力形成阻力決定運動速率電荷性質(zhì)V電荷量VV分子形狀VV分子大小VV(2)分離方法：瓊脂糖凝膠電泳、聚丙烯酰胺經(jīng)膠電泳等。(3)分離過程：在一定pH下，使蛋白質(zhì)基團帶上正電或負電；加入

4、帶負電荷多的SDS形成“蛋白質(zhì)-SDS復(fù)合物”，使蛋白質(zhì)遷移速率僅取決于分子大小。2 .實驗設(shè)計2.1 蛋白質(zhì)的提取和分離一般分為哪些基本步驟？樣品處理、粗分離、純化、純度鑒定。思考：是否所有種類的蛋白質(zhì)的提取和分離都是這樣的？為什么？不是。因為蛋白質(zhì)的來源和性質(zhì)不同，分離方法差別很大。2.2 選擇實驗材料(1)你認為鳥類血液和哺乳動物血液中，最好哪種血液來提取血紅蛋白？為什么？哺乳動物血液。因為該細胞中沒有細胞核，血紅蛋白含量高。(2)請閱讀教材，認識哺乳動物血液組成及血紅蛋白性質(zhì)。并思考回答下列問題：血液由和兩部分組成。血細胞中細胞數(shù)量最多，細胞的含量最高的化合物是O該化合物是由和構(gòu)成的，

5、其中每個亞基中都含有一個能與O和CO結(jié)合的基團。2.3 從紅細胞中分離出血紅蛋白的過程為：洗滌紅細胞、釋放血紅蛋白、分離血紅蛋白、透析。洗滌紅細胞的目的是什么？除去血漿蛋白的雜蛋白，有利于后續(xù)步驟的分離純化。紅細胞的洗滌過程為血液+檸檬酸鈉-低速短時離心-吸出上層血漿-紅細胞+5倍體積生理鹽水-緩慢攪拌10min-低速短時離心-吸出上清液-反復(fù)洗滌直至上清液無黃色思考：加入檸檬酸鈉有何目的？為什么要低速、短時離心？為什么要緩慢攪拌？防止血液凝固；防止白細胞沉淀；防止紅細胞破裂釋放出血紅蛋白。思考：你有什么方法將紅細胞中的血紅蛋白釋放出來？加入蒸鐳水，用玻璃棒快速攪拌一段時間。補充：加入蒸播水后

6、紅細胞液體積與原血液體積要相同。加入甲苯的目的是溶解細胞膜，有利于血紅蛋白的釋放和分離。此時，紅細胞破碎混合液中不僅含有血紅蛋白，而且還含有細胞破碎物、脂質(zhì)、甲苯有機溶劑等。怎樣除去這些雜質(zhì)呢？由于它們的密度不同，科學(xué)家采取了離心分離的方法：紅細胞破碎混合液-中速長時離心（2000c/minxiOmin）濾紙過濾除去脂質(zhì)-分液漏斗分離出血紅蛋白2.4 如何除無機鹽離子和小分子有機物質(zhì)呢？。透析。半透膜的選擇透過性，大分子物質(zhì)不能通過半透膜，離子和小分子能夠通過半透膜。在透析過程中，血紅蛋白溶液中的離子和小分子不斷通過半透膜擴散進入到pH=7的磷酸緩沖液中。思考：為何使用pH=7的磷酸緩沖液？為

7、什么緩沖液量遠多于血紅蛋白溶液量？維持血紅蛋白的正常特性。有利于雜質(zhì)分子充分地向外擴散?？偨Y(jié)：通過以上四個基本過程，紅細胞中的血紅蛋白就被提取出來。但其中還含有其他種類的蛋白質(zhì)分子（如呼吸酶等）。怎樣將雜蛋白與血紅蛋白分離開來呢？我們來研究蛋白質(zhì)提取和分離的第二個步驟一一粗分離（凝膠色譜操作）。2.5 凝膠色譜分離蛋白質(zhì)包括：制作色譜柱、裝填色譜柱、樣品加入和洗脫。根據(jù)教材圖5-19,說出制作色譜柱需要的材料。橡皮塞2個、打孔器、小刀、移液管、尼龍紗、尼龍網(wǎng)、玻璃管、尼龍管等。色譜柱的制作過程：準備材料-加工橡皮塞-安裝色譜柱下面進行第二步一一凝膠色譜柱的裝填。請閱讀教材：色譜柱的裝填過程。步

8、驟操作要求操作要求色譜柱垂直固定在支架上計算稱量凝膠根據(jù)色譜柱體積計算凝膠用量配制懸浮液凝膠顆粒+蒸儲水-充分溶脹凝膠顆粒+洗脫液-沸水浴裝填懸浮液一次性緩慢倒入；輕輕敲打緩沖液洗滌平衡立刻用磷酸緩沖液洗滌平衡12h樣品加入和洗脫。其基本過程是：調(diào)節(jié)緩沖液面-加入蛋白質(zhì)樣品-調(diào)節(jié)緩沖液面-洗脫-收集分裝蛋白質(zhì)至此，血紅蛋白即可得到粗分離。在整個操作過程中，應(yīng)當(dāng)注意以下事項:(1)紅細胞的洗滌：洗滌次數(shù)不能過少；低速、短時離心。(2)凝膠的預(yù)處理：沸水浴法時間短，還能除去微生物和氣泡(3)色譜柱的裝填：裝填盡量緊密，降低顆粒間隙；無氣泡；洗脫液不能斷流。(4)色譜柱成功標(biāo)志：紅色區(qū)帶均勻一致地移

9、動。(三)課堂總結(jié)、點評(四)實例探究例1利用凝膠色譜法，什么樣的蛋白質(zhì)先洗脫出來()A.相對分子質(zhì)量大的B.溶解度高的C.相對分子量小的D.所代電荷多的解析：凝集色譜法使根據(jù)相對分子質(zhì)量的大小分離蛋白質(zhì)的有效方法。相對分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)能進入凝膠內(nèi)部通道，路程較長，移動速度較慢；相對分子質(zhì)量大的蛋白質(zhì)，路程較短，移動速度較快，首先洗脫出來。答案：A例2蛋白質(zhì)提取和分離分為哪幾步（）A.樣品處理、凝膠色譜操作、SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳B.樣品處理、凝膠色譜操作、純化C.樣品處理、粗分離、純化、純度鑒定D.樣品處理、純化、粗分離、純度鑒定解析：蛋白質(zhì)的提取和分離分為樣品處理、粗分離、純化、純

10、度鑒定四步。A中凝膠色譜操作及SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳為實驗操作過程中的技術(shù)答案：C綜合應(yīng)用例3用凝膠色譜法分離蛋白質(zhì)時，分子量大的蛋白質(zhì)（）A路程較長，移動速度較慢B路程較長，移動速度較快C路程較短，移動速度較慢D路程較短，移動速度較快解析：在小球體內(nèi)部有許多貫穿的通道，當(dāng)相對分子質(zhì)量不同的蛋白質(zhì)通過凝膠時，相對分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)容易進入凝膠內(nèi)部的通道，路程較長，移動速度較慢；而相對分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)無法進入凝膠內(nèi)部的通道，只能在凝膠外部移動，路程較短，移動速度較快。答案：D（五）鞏固練習(xí)1 .凝膠色譜法分離蛋白質(zhì)的依據(jù)是（）A. 對其他分子的親和力B. 溶解度C. 所帶電荷多少D.

11、相對分子質(zhì)量的大小2 .凝膠色譜法中所用的凝膠化學(xué)本質(zhì)大多是（）A. 糖類化合物B. 脂質(zhì)C. 蛋白質(zhì)D. 核酸3 .選用紅細胞作為分離蛋白質(zhì)的實驗材料，有何好處（）A. 血紅蛋白是有色蛋白B. 紅細胞無細胞核C. 紅細胞蛋白質(zhì)含量iWjD. 紅細胞DNA量高4 .將攪拌好的混合液離心來分離血紅蛋白溶液時，第二層是（）A. 甲苯B. 血紅蛋白水溶液C. 脂溶性物質(zhì)的沉淀層D. 其他雜質(zhì)的沉淀5 .血紅蛋白因含有（）而呈紅色A.O2B.COC.CO2D.血紅素6 .下列操作正確的是（）A. 分離紅細胞時采用低速長時間離心B. 紅細胞釋放出血紅蛋白只需要加入蒸播水就可C. 分離血紅蛋白溶液是低速短

12、時間離心D. 透析時要用20mmol/l的磷酸緩沖液，透析12h7 .樣品的加入和洗脫的敘述正確的是（）A. 先加入1ml透析后的樣品B. 加樣前要使緩沖液緩慢下降全部流出C. 如果紅色帶均勻一致的移動，說明色譜柱制作成功D. 洗脫時可以用緩沖液也可以用清水8 .下列有關(guān)提取和分離血紅蛋白的程度敘述錯誤的是（）A. 樣品的處理就是通過一系列操作收集到血紅蛋白溶液B. 通過透析可以去除樣品中分子質(zhì)量較大的雜質(zhì)，此為樣品的粗提取C. 可通過凝膠色譜法將相對分子質(zhì)量大的雜質(zhì)蛋白除去，即樣品的純化D. 可通過SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳鑒定血紅蛋白的純度9 .凝膠色譜法操作正確的是（）A. 將橡皮塞上部

13、用刀切出鍋底狀的凹穴B. 將橡皮塞下部切出凹穴C. 插入的玻璃管的上部要超出橡皮塞的凹穴底面D. 將尼龍網(wǎng)剪成與橡皮塞下部一樣大小的圓片10 .樣品的加入和洗脫的操作不正確的是（）A. 加樣前，打開色譜柱下端的流出口，使柱內(nèi)凝膠面上的緩沖液緩慢下降到凝膠面的下面B. 加樣后，打開下端出口，使樣品滲入凝膠床內(nèi)C. 等樣品完全進入凝膠層后，關(guān)閉下端出口D. 用吸管小心的將1ml透析后的樣品加到色譜柱的頂端，不要破壞凝膠面答案：1.D2.A3.A4.D5.D6.D7.C8.B9.A10.D七、【課余作業(yè)】1、你能描述血紅蛋白分離的完整過程嗎？2、與其他真核細胞相比較，紅細胞有什么特點？這對你進行蛋白

14、質(zhì)的分離和提取有什么意義？八、【教學(xué)體會】本課題重在讓學(xué)生了解生物科學(xué)在蛋白質(zhì)領(lǐng)域的進展，說明提取、分離高純度的蛋白質(zhì)的重要性和必要性，并學(xué)習(xí)一些蛋白質(zhì)分離和提取的基本技術(shù)。教師可以發(fā)揮學(xué)生的主動性，讓學(xué)生介紹當(dāng)前有關(guān)蛋白質(zhì)研究的新進展，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，然后指出本課題的學(xué)習(xí)意義，讓薛生初步體會分離純化蛋白質(zhì)的過程和方法九、【資料袋】凝膠色譜法分離蛋白質(zhì)的原理凝膠色譜法也稱為分配色譜法，它是根據(jù)分子量的大小分離蛋白質(zhì)的方法之一。所用的凝膠實際上是一些微小的多孔球體，這些小球體大多數(shù)是由多糖類化合物構(gòu)成，小球體內(nèi)部有許多貫穿的通道，當(dāng)一個含有各種分子的樣品溶液緩慢流經(jīng)時，各分子在色譜柱內(nèi)進行兩種不同的運動，即垂直向下的運動和無規(guī)則的擴散運動，相對分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)分子不