《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(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 專題5 DNA與蛋白質(zhì)技術(shù) 課題5.3 血紅蛋白的提取和分離 輝縣市第二高級(jí)中學(xué) 李艷琴 一、【課題目標(biāo)】 知識(shí)與能力目標(biāo) 1、嘗試從血液中提取和分離血紅蛋白。 2、說(shuō)出色譜法、電泳法等分離生物大分子的基本原理。 學(xué)科素養(yǎng) 1、基礎(chǔ)知識(shí)（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(guò)體驗(yàn)血紅蛋白提取和分離的實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)格要求，注意按照操作提示進(jìn)行相關(guān)步驟，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力）； 3、基本思想（通過(guò)體驗(yàn)血紅蛋白提取和分離的實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)格要求，初步形成科學(xué)的思維方式，

2、發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)和人文精神）； 4、基本活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)（通過(guò)色譜法、電泳法等分離生物大分子的基本原理的學(xué)習(xí)，關(guān)注學(xué)生科學(xué)態(tài)度的教育，拓展學(xué)生視野）。 二、【課題重點(diǎn)】 凝膠色譜法的原理和方法 三、【課題難點(diǎn)】 樣品的預(yù)處理；色譜柱填料的處理和色譜柱的裝填 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(guò)程】 （一）引入新課 蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者，是細(xì)胞內(nèi)含量最高的有機(jī)化合物。對(duì)蛋白質(zhì)的研究有助于人們對(duì)生命過(guò)程的認(rèn)識(shí)和理解。所以需要從細(xì)胞中提取蛋白質(zhì)進(jìn)行研究。怎樣提取蛋白質(zhì)呢？ （二）進(jìn)行新課 1．基礎(chǔ)知識(shí) 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)：形狀、大小、電荷性

3、質(zhì)和多少、溶解度、吸附性質(zhì)、親和力等千差萬(wàn)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5－13a）分子量大的分子通過(guò)多孔凝膠顆粒的間隙，路程短，流動(dòng)快；分子量小的分子穿過(guò)多孔凝膠顆粒內(nèi)部，路程長(zhǎng)，流動(dòng)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(guò)程：（圖5－13b） 混合物上柱→洗脫→大分子流動(dòng)快、小分子流動(dòng)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(dòng)。 1.2緩沖溶液 （1）原理：由弱酸和相應(yīng)的強(qiáng)堿弱酸鹽組成（如H2CO3－NaHCO3，NaH2PO4/Na2HPO

4、4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(duì)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(chǎng)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(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)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(shí)驗(yàn)演示：瓊脂糖凝膠電泳） （3）分離過(guò)程：在一定pH下，使蛋白質(zhì)基團(tuán)帶上正電或負(fù)電；加入帶負(fù)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

5、 （優(yōu)教提示：打開素材實(shí)驗(yàn)演示：血紅蛋白的提取和分離） 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?yàn)榈鞍踪|(zhì)的來(lái)源和性質(zhì)不同，分離方法差別很大。 2.2選擇實(shí)驗(yàn)材料 （1）你認(rèn)為鳥類血液和哺乳動(dòng)物血液中，最好哪種血液來(lái)提取血紅蛋白？為什么？ 哺乳動(dòng)物血液。因?yàn)樵摷?xì)胞中沒(méi)有細(xì)胞核，血紅蛋白含量高。 （2）請(qǐng)閱讀教材，認(rèn)識(shí)哺乳動(dòng)物血液組成及血紅蛋白性質(zhì)。并思考回答下列問(wèn)題：血液由 和 兩部分組成。 血細(xì)胞中 細(xì)胞數(shù)量最多，

6、細(xì)胞的含量最高的化合物是 。 該化合物是由 和 構(gòu)成的，其中每個(gè)亞基中都含有一個(gè)能與O2和CO2結(jié)合的 基團(tuán)。 2.3從紅細(xì)胞中分離出血紅蛋白的過(guò)程為：洗滌紅細(xì)胞、釋放血紅蛋白、分離血紅蛋白、透析。洗滌紅細(xì)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(xì)胞的洗滌過(guò)程為 血液＋檸檬酸鈉→低速短時(shí)離心→吸出上層血漿→紅細(xì)胞＋5倍體積生理鹽水→緩慢攪拌10min→低速短時(shí)離心→吸出上清液→反復(fù)洗滌直至上清液無(wú)黃色 思考：加入檸檬酸鈉有何目的？為什么要低速、短時(shí)離心？為什么要緩慢攪拌？ 防止血液凝固；防止

7、白細(xì)胞沉淀；防止紅細(xì)胞破裂釋放出血紅蛋白。 思考：你有什么方法將紅細(xì)胞中的血紅蛋白釋放出來(lái)？ 加入蒸餾水，用玻璃棒快速攪拌一段時(shí)間。 補(bǔ)充：加入蒸餾水后紅細(xì)胞液體積與原血液體積要相同。加入甲苯的目的是溶解細(xì)胞膜，有利于血紅蛋白的釋放和分離。此時(shí)，紅細(xì)胞破碎混合液中不僅含有血紅蛋白，而且還含有細(xì)胞破碎物、脂質(zhì)、甲苯有機(jī)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(xì)胞破碎混合液→中速長(zhǎng)時(shí)離心（2000r/min10min）→濾紙過(guò)濾除去脂質(zhì)→分液漏斗分離出血紅蛋白。 2.4如何除無(wú)機(jī)鹽離子和小分子有機(jī)物質(zhì)呢？。 透析。半透膜的選擇透過(guò)性，大分子物質(zhì)不

8、能通過(guò)半透膜，離子和小分子能夠通過(guò)半透膜。 在透析過(guò)程中，血紅蛋白溶液中的離子和小分子不斷通過(guò)半透膜擴(kuò)散進(jìn)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(yuǎn)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(kuò)散。 總結(jié)：通過(guò)以上四個(gè)基本過(guò)程，紅細(xì)胞中的血紅蛋白就被提取出來(lái)。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(lái)呢？我們來(lái)研究蛋白質(zhì)提取和分離的第二個(gè)步驟――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(shuō)出制作色譜柱需要的

9、材料。 橡皮塞2個(gè)、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(guò)程：準(zhǔn)備材料→加工橡皮塞→安裝色譜柱 下面進(jìn)行第二步――凝膠色譜柱的裝填。請(qǐng)閱讀教材： 色譜柱的裝填過(guò)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(jì)算稱量凝膠 根據(jù)色譜柱體積計(jì)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(guò)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

10、裝蛋白質(zhì) 至此，血紅蛋白即可得到粗分離。在整個(gè)操作過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)注意以下事項(xiàng)： （1）紅細(xì)胞的洗滌： 洗滌次數(shù)不能過(guò)少；低速、短時(shí)離心。 （2）凝膠的預(yù)處理： 沸水浴法時(shí)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(wú)氣泡；洗脫液不能斷流。 （4）色譜柱成功標(biāo)志：紅色區(qū)帶均勻一致地移動(dòng)。 （三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng) （四）實(shí)例探究 （優(yōu)教提示：打開優(yōu)教習(xí)題課堂訓(xùn)練-《血紅蛋白的提取和分離》，使用互動(dòng)答題卡，更快更便捷的掌握學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)情況）。 七、【課余作業(yè)】 1、你能描述血紅蛋白分離的完整過(guò)程嗎？ 2、與其他真核細(xì)胞相比較，紅細(xì)胞有什么特點(diǎn)？這對(duì)你進(jìn)行蛋白質(zhì)的分離和提取有什么意義？ 八、【教學(xué)體會(huì)】 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(jìn)展，說(shuō)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(dòng)性，讓學(xué)生介紹當(dāng)前有關(guān)蛋白質(zhì)研究的新進(jìn)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，讓學(xué)生初步體會(huì)分離純化蛋白質(zhì)的過(guò)程和方法。 【精品文檔】第 5 頁(yè)