《血紅蛋白的提取和分離》名師教案

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1、精品文檔，僅供學習與交流，如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 專題5 DNA與蛋白質技術 課題5.3 血紅蛋白的提取和分離 輝縣市第二高級中學 李艷琴 一、【課題目標】 知識與能力目標 1、嘗試從血液中提取和分離血紅蛋白。 2、說出色譜法、電泳法等分離生物大分子的基本原理。 學科素養(yǎng) 1、基礎知識（從血液中提取和分離血紅蛋白；色譜法、電泳法等分離生物大分子的基本原理）； 2、基本技能（通過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步驟，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力）； 3、基本思想（通過體驗血紅蛋白提取和分離的實驗的嚴格要求，初步形成科學的思維方式，

2、發(fā)展科學素養(yǎng)和人文精神）； 4、基本活動經驗（通過色譜法、電泳法等分離生物大分子的基本原理的學習，關注學生科學態(tài)度的教育，拓展學生視野）。 二、【課題重點】 凝膠色譜法的原理和方法 三、【課題難點】 樣品的預處理；色譜柱填料的處理和色譜柱的裝填 四、【教學方法】 啟發(fā)式教學 五、【教學工具】 多媒體課件 六、【教學過程】 （一）引入新課 蛋白質是生命活動的主要承擔者，是細胞內含量最高的有機化合物。對蛋白質的研究有助于人們對生命過程的認識和理解。所以需要從細胞中提取蛋白質進行研究。怎樣提取蛋白質呢？ （二）進行新課 1．基礎知識 蛋白質的理化性質：形狀、大小、電荷性

3、質和多少、溶解度、吸附性質、親和力等千差萬別，由此提取和分離各種蛋白質。 1.1凝膠色譜法（分配色譜法）： （1）原理：（圖5－13a）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5－13b） 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，促使蛋白質分子的差速流動。 1.2緩沖溶液 （1）原理：由弱酸和相應的強堿弱酸鹽組成（如H2CO3－NaHCO3，NaH2PO4/Na2HPO

4、4等），調節(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：不同蛋白質的帶電性質、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，導致不同蛋白質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： （2）分離方法：瓊脂糖凝膠電泳、聚丙烯酰胺凝膠電泳等。 （優(yōu)教提示：打開素材實驗演示：瓊脂糖凝膠電泳） （3）分離過程：在一定pH下，使蛋白質基團帶上正電或負電；加入帶負電荷多的SDS，形成“蛋白質－SDS復合物”，使蛋白質遷移速率僅取決于分子大小。 2．實驗設計

5、 （優(yōu)教提示：打開素材實驗演示：血紅蛋白的提取和分離） 2.1蛋白質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的提取和分離都是這樣的？為什么？ 不是。因為蛋白質的來源和性質不同，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。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，

6、細胞的含量最高的化合物是 。 該化合物是由 和 構成的，其中每個亞基中都含有一個能與O2和CO2結合的 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

7、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？ 加入蒸餾水，用玻璃棒快速攪拌一段時間。 補充：加入蒸餾水后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、甲苯有機溶劑等。怎樣除去這些雜質呢？由于它們的密度不同，科學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（2000r/min10min）→濾紙過濾除去脂質→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呢？。 透析。半透膜的選擇透過性，大分子物質不

8、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。有利于雜質分子充分地向外擴散。 總結：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？我們來研究蛋白質提取和分離的第二個步驟――粗分離（凝膠色譜操作）。 2.5凝膠色譜分離蛋白質包括：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

9、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――凝膠色譜柱的裝填。請閱讀教材： 色譜柱的裝填過程。 步驟 操作要求 ① 操作要求 色譜柱垂直固定在支架上 ② 計算稱量凝膠 根據(jù)色譜柱體積計算凝膠用量 ③ 配制懸浮液 凝膠顆粒＋蒸餾水→充分溶脹 凝膠顆粒＋洗脫液→沸水浴 ④ 裝填懸浮液 一次性緩慢倒入；輕輕敲打 ⑤ 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： 調節(jié)緩沖液面→加入蛋白質樣品→調節(jié)緩沖液面→洗脫→收集分

10、裝蛋白質 至此，血紅蛋白即可得到粗分離。在整個操作過程中，應當注意以下事項： （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）色譜柱成功標志：紅色區(qū)帶均勻一致地移動。 （三）課堂總結、點評 （四）實例探究 （優(yōu)教提示：打開優(yōu)教習題課堂訓練-《血紅蛋白的提取和分離》，使用互動答題卡，更快更便捷的掌握學生的知識學習情況）。 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？這對你進行蛋白質的分離和提取有什么意義？ 八、【教學體會】 本課題重在讓學生了解生物科學在蛋白質領域的進展，說明提取、分離高純度的蛋白質的重要性和必要性，并學習一些蛋白質分離和提取的基本技術。教師可以發(fā)揮學生的主動性，讓學生介紹當前有關蛋白質研究的新進展，激發(fā)學生的學習興趣，然后指出本課題的學習意義，讓學生初步體會分離純化蛋白質的過程和方法。 【精品文檔】第 5 頁