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《血紅蛋白的提取和分離》學(xué)案
張建尚 江蘇省贛榆高級(jí)中學(xué)
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.嘗試對(duì)血液中血紅蛋白的提取和分離,體驗(yàn)從復(fù)雜體系中提取生物大分子的基本過(guò)程和方法。
2.了解色譜法、電泳法等分離生物大分子的基本原理。
【重點(diǎn)和難點(diǎn)】
重點(diǎn): 凝膠色譜法的原理和方法。
難點(diǎn): 樣品的預(yù)處理;色譜柱填料的處理和色譜柱的裝填。
【課前預(yù)習(xí)】
1.不同的蛋白質(zhì)通過(guò)凝膠時(shí),相對(duì)分子質(zhì)量 ① 的蛋白質(zhì)容易進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道,路程 ② ,移動(dòng)速度 ③ ,而相對(duì)分子質(zhì)量 ④ 的蛋白質(zhì)無(wú)法進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道,只能在
2、 ⑤ 移動(dòng),路程 ⑥ ,移動(dòng)速度 ⑦ ,相對(duì)分子質(zhì)量不同的蛋白質(zhì)因此得以分離。
1.①較?、谳^長(zhǎng)③較慢④較大⑤凝膠外部⑥較短⑦較快
2.在一定范圍內(nèi),緩沖溶液抵制外界的????①?? 對(duì)溶液pH的影響,維持pH??②?? 。電泳是利用了待分離樣品中各種分子 ③ 以及分子本身的 ④ 、 ⑤ 的不同,使帶電分子產(chǎn)生不同的 ⑥ ,從而實(shí)現(xiàn)樣品中各種分子的分離。
2.①酸或堿②基本不變③帶電性質(zhì)的差異④大?、菪螤睥捱w移速度
3.采用?? ?①??? 的方法分離紅細(xì)胞。紅細(xì)胞洗滌的目的是?? ?②? ??,以利于后
3、續(xù)步驟的分離純化。在洗滌好的紅細(xì)胞中加入??????③??? ,充分?jǐn)嚢韬蠹t細(xì)胞破裂,釋放出血紅蛋白。血紅蛋白溶液經(jīng)離心后,明顯分為4層,從上到下的主要成分分別是?? ??
④???? ??????? 。對(duì)血紅蛋白溶液進(jìn)行透析的目的是去除?? ⑤??? ?。
3.①低速短離心②去除雜蛋白③蒸餾水和甲苯④甲苯、脂溶性物質(zhì)、血紅蛋白和沉淀物⑤分子量較小的雜質(zhì)
4.制作凝膠色譜柱的材料有??? ① ?????????????。 裝填凝膠色譜柱的材料是??? ②???,裝填時(shí)要???③?
4、??緩慢倒人色譜柱內(nèi),不能有??④? 存在。裝填完后,用20mmol/L的 ⑤ 充分洗滌平衡凝膠12h。加樣時(shí)用吸管小心地將1mL透析后的樣品加到?? ⑥? ? 的頂端,注意不要破壞????⑦??? 。
4.①玻璃管、橡皮塞、移液管、尼龍紗、尼龍網(wǎng)②凝膠③一次性④氣泡⑤磷酸緩沖液⑥凝膠色譜柱的頂端⑦凝膠面
【課堂探究】
一、基礎(chǔ)知識(shí)
1.下圖是凝膠色譜法分離蛋白質(zhì)的原理,據(jù)圖分析:
凝膠顆粒
蛋白質(zhì)a
蛋白質(zhì)b
A
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
B
多孔板
(1)圖A中蛋白質(zhì)a能進(jìn)入凝膠顆粒內(nèi)部而蛋白質(zhì)b被排阻在
5、凝膠顆粒外面的原因是 ① 。所以蛋白質(zhì) ② 在圖B中的路程就短,移動(dòng)速度 ③ ,當(dāng)它從凝膠柱中洗脫出來(lái)時(shí),蛋白質(zhì) ④ 還在行進(jìn)中。
(2)除了上述原理外,還可以利用哪些原理分離蛋白質(zhì)? ① 。
一、1.(1)①蛋白質(zhì)a的相對(duì)分子質(zhì)量較小,蛋白質(zhì)b的相對(duì)分子質(zhì)量較大②b③較快④a(2)①蛋白質(zhì)的形狀、所帶電荷的性質(zhì)和多少、溶解度、吸附性質(zhì)和對(duì)其他分子的親和力
2.人體血漿中的H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等的作用是
6、① ,體內(nèi)細(xì)胞或物質(zhì)在體外是否需要與體內(nèi)一樣的環(huán)境條件才能保持原有的生物活性? ② 。怎樣使其保持與體內(nèi)一樣的酸堿度呢? ③ 。
2.①緩沖酸和堿對(duì)血漿pH的影響,維持血漿pH基本不變②是③利用配制的緩沖溶液模擬體內(nèi)的pH環(huán)境
3.電泳時(shí),帶正電和負(fù)電的蛋白質(zhì)在電場(chǎng)中的遷移方向是 ① ;若蛋白質(zhì)的帶電性質(zhì)和數(shù)量相同,但蛋白質(zhì)的分子大小不同,則蛋白質(zhì)在電場(chǎng)中的遷移情況是 ② 。葉綠體色素分離使用的支持物是
7、 ③ ,電泳分離蛋白質(zhì)使用的支持物是 ④ 。SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳的遷移率完全取決于 ⑤ 。
3.①帶正電的蛋白質(zhì)向陰極遷移,帶負(fù)電的蛋白質(zhì)向陽(yáng)極遷移②向同一極遷移,但分子大遷移慢,分子小的遷移快③濾紙④凝膠⑤分子的大小
二、實(shí)驗(yàn)操作
1.分析與樣品處理有關(guān)的問(wèn)題:
①
②
③
④
(1)分離紅細(xì)胞離心速度不能過(guò)高和時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的原因是 ① 。洗滌紅細(xì)胞的目的是 ② 。用生理鹽水洗滌紅細(xì)胞的原因是
8、 ③ 。洗滌次數(shù)不能過(guò)少的原因是 ④
。洗滌成功的標(biāo)志是 ⑤ 。
(2)在紅細(xì)胞液中加入蒸餾水的目的是 ① ,甲苯的作用是 ② ,充分?jǐn)嚢璧哪康氖? ③ 。
透析袋
A
B
(3)將血紅蛋白從混合液中分離出來(lái)所使用的方法是 ① 。右圖是分離結(jié)果示意圖,圖中①②③④的物理性質(zhì)分別是 ② ,主要成分分別是
9、 ③ 。將血紅蛋白從中分離出來(lái)要經(jīng)過(guò) ④ 過(guò)濾和 ⑤ 分離兩步。
(4)右圖裝置用于 ① ,其目的是 ② 。若B是血紅蛋白溶液,則A是 ③ 。
1.(1)①離心速度過(guò)高和時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)使白細(xì)胞等一同沉淀,達(dá)不到分離效果②去除雜蛋白,以利于后續(xù)步驟的分離純化③生理鹽水是等滲溶液,能夠維持紅細(xì)胞正常的形態(tài)④洗滌次數(shù)過(guò)少,無(wú)法除去血漿蛋白⑤上清液中沒(méi)有黃色(2)①讓紅細(xì)胞吸水脹破②瓦解細(xì)胞膜③加速紅細(xì)胞破裂(3)①離心②無(wú)色透明液體、白色薄層固
10、體、紅色透明液體、暗紅色沉淀物③甲苯、脂溶性物質(zhì)、血紅蛋白、紅細(xì)胞破碎物④濾紙⑤分液漏斗(4)①血紅蛋白的粗分離②除去樣品中分子量較小的雜質(zhì)③20mol/L的磷酸緩沖液
打孔
安裝
玻璃管
挖出凹穴
a b c d e f
2.以下是凝膠色譜柱的制作過(guò)程圖解,正確的順序是 ① 。
2.①aebdcf
3.右圖是裝填的凝膠色譜柱,據(jù)圖分析:
a
SephadexG-75
(1)圖中“G”表示 ① ,75表示
11、 ② 。加入前需放在洗脫液中膨脹,為了加速膨脹,可用沸水浴加熱,這樣不但可以節(jié)約時(shí)間,而且可以 ③ 。
(2)裝填凝膠時(shí)要先打開(kāi)[a ] ① ,然后一次性倒入并輕輕敲動(dòng)色譜柱,目的是 ② 。裝填過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)有氣泡存在,必須重裝,因?yàn)闅馀輹?huì) ③ ,降低分離效果。
(3)裝填完后,為了使凝膠裝填緊密,還需使用 ① 充分洗滌平衡凝膠12h。該過(guò)程中出現(xiàn)何種現(xiàn)象需要重新裝填凝膠色譜柱?
3.(1)①凝膠的交聯(lián)程
12、度,膨脹程度及分離范圍②凝膠得水值③除去凝膠中可能帶有的微生物,排除膠粒內(nèi)的空氣(2)①螺旋夾②使凝膠裝填均勻③攪亂洗脫液中蛋白質(zhì)的洗脫次序(3)①20mmol/L的磷酸緩沖液②洗脫液流干,露出凝膠顆粒
a b c d
樣品
樣品
A B
操作壓
e
4.下圖A是樣品的加入示意圖,圖B是洗脫示意圖。
(1)加樣前需先讓凝膠面上的緩沖液下降至與凝膠面平齊,操作方法是 ① 。加樣時(shí)正確的操作次序是 ② 。
(2)洗脫
13、液e是 ① ,洗脫時(shí)要打開(kāi) ② ,待 ③ 接近色譜柱底端時(shí),用試管收集流出液。
(3)如何確定色譜柱的制作是成功的? ① 。
5.(1)①打開(kāi)色譜柱下端的流出口②bcad(2)①20mmol/L的磷酸緩沖液②色譜柱下端的流出口③紅色的蛋白質(zhì)(1)①紅色區(qū)帶均勻一致地移動(dòng)
【課堂鞏固】
1.下列有關(guān)血紅蛋白提取和分離實(shí)驗(yàn)的敘述錯(cuò)誤的是( )
A.樣品的處理就是通過(guò)一系列操作收集到血紅蛋白溶液
B.通過(guò)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.通過(guò)凝膠色譜法
14、可除去雜質(zhì)蛋白,即樣品的純化
D.可通過(guò)SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳鑒定血紅蛋白的純度
1.B
【解析】血紅蛋白提取和分離的程序可以分為四大步,即樣品處理、粗分離、純化和純度鑒定。首先通過(guò)洗滌紅細(xì)胞、血紅蛋白的釋放、離心等操作收集到血紅蛋白溶液,此為樣品的處理,A項(xiàng)正確;再經(jīng)過(guò)透析去除分子量較小的雜質(zhì),此為樣品的粗分離,B項(xiàng)錯(cuò)誤;通過(guò)凝膠色譜法將相對(duì)分子質(zhì)量大于或小于血紅蛋白的雜質(zhì)蛋白除去,此為樣品的純化,C項(xiàng)正確;經(jīng)聚丙烯酰胺凝膠電泳進(jìn)行純度鑒定,D項(xiàng)正確。
a
c
b
d
○
○
○○
○···
○·○
···
2.
15、凝膠色譜法是一種快速而又簡(jiǎn)單的分離技術(shù),請(qǐng)據(jù)圖回答相關(guān)問(wèn)題:
(1)a、b均為蛋白質(zhì)分子,其中先從層析柱中洗脫出來(lái)的是 ,原因是 。
(2)自己制作凝膠色譜柱時(shí),在色譜柱底部d位置相當(dāng)于多孔板的結(jié)構(gòu)可由 替代。
(3)凝膠色譜柱的直徑大小會(huì)影響分離的效果嗎? 。圖中a和b的分離度與凝膠色譜柱的高度有關(guān)嗎? 。
(4)在哪些情況下需要重裝凝膠色譜柱? 。
(5)洗
16、脫用的液體應(yīng)盡量與浸泡凝膠所用的液體???????? ?(填“相同”或“不同”),洗脫時(shí),對(duì)洗脫液的流速要求是?????????????????? 。
(6)對(duì)樣品進(jìn)行粗分離的方法是 ,純化的方法是 。判斷純化的蛋白質(zhì)是否達(dá)到要求,需要進(jìn)行蛋白質(zhì)純化的鑒定。在鑒定的方法中使用最多的是 凝膠電泳。
2.(1)a;a相對(duì)分子質(zhì)量大,無(wú)法進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道,只能在凝膠外部移動(dòng),路程較短,移動(dòng)速度較快(2)尼龍網(wǎng)和尼龍紗(3)不影響(4)有關(guān)(4)產(chǎn)生氣泡、洗脫液流干,露出凝膠顆粒(5)相同;保持穩(wěn)定(6)透析;凝膠色譜法;SDS-聚丙烯酰胺
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