【人教版】高二生物選修一53《血紅蛋白提取和分離》教案設(shè)計

專題5DNA與蛋白質(zhì)技術(shù)課題5.3血紅蛋白的提取和分別一、【課題目標(biāo)】（一）知識與技術(shù)1、試試從血液中提取和分別血紅蛋白2、認(rèn)識色譜法、電泳法平分別生物大分子的基根源理（二）過程與方法體驗血紅蛋白提取和分別的實驗的嚴(yán)格要求，注意依照操作提示進行有關(guān)步驟（三）感情、態(tài)度與價值觀初步形成科學(xué)的思想方式，發(fā)展科學(xué)修養(yǎng)和人文精神二、【課題要點】凝膠色譜法的原理和方法三、【課題難點】樣品的預(yù)辦理；色譜柱填料的辦理和色譜柱的裝填四、【教課方法】啟迪式教課五、【教課工具】多媒體課件六、【教課過程】（一）引入新課蛋白質(zhì)是生命活動的主要擔(dān)當(dāng)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(rèn)識和理解。所以需要從細胞中提取蛋白質(zhì)進行研究。如何提取蛋白質(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，由此提取和分別各樣蛋白質(zhì)。1．1凝膠色譜法（分派色譜法）：1）原理：（圖5－13a）分子量大的分子經(jīng)過多孔凝膠顆粒的空隙，行程短，流動快；分子量小的分子穿過多孔凝膠顆粒內(nèi)部，行程長，流動慢。2）凝膠資料：多孔性，多糖類化合物，如葡聚糖、瓊脂糖。13）分別過程：（圖5－13b）混淆物上柱→洗脫→大分子流動快、小分子流動慢→采集大分子→采集小分子＊洗脫：從色譜柱上端不停注入緩沖液，促進蛋白質(zhì)分子的差速流動。1．2緩沖溶液1）原理：由弱酸和相應(yīng)的強堿弱酸鹽構(gòu)成（如H2CO3－NaHCO3，HC－NaC，NaH2PO4/Na2HPO4等），調(diào)理酸和鹽的用量，可配制不一樣pH的緩沖液。2）緩沖液作用：抵制外界酸、堿對溶液pH的擾亂而保持pH穩(wěn)固。1．3凝膠電泳法：1）原理：不一樣蛋白質(zhì)的帶電性質(zhì)、電量、形狀和大小不一樣，在電場中遇到的作使勁大小、方向、阻力不一樣，致使不一樣蛋白質(zhì)在電場中的運動方向和運動速度不一樣。［思慮］閱讀教材后，填寫下表：決定運動方形成庫侖形成阻決定運動速向力力率電荷性質(zhì)√電荷量√√分子形√√狀分子大√√?。?）分別方法：瓊脂糖凝膠電泳、聚丙烯酰胺經(jīng)膠電泳等。（3）分別過程：在必定pH下，使蛋白質(zhì)基團帶上正電或負電；加入帶負電荷多的SDS，形成“蛋白質(zhì)－SDS復(fù)合物”，使蛋白質(zhì)遷徙速率僅取決于分子大小。2．實驗設(shè)計2.1蛋白質(zhì)的提取和分別一般分為哪些基本步驟？樣品辦理、粗分別、純化、純度判定。思慮：能否所有種類的蛋白質(zhì)的提取和分別都是這樣的？為何？不是。因為蛋白質(zhì)的根源和性質(zhì)不一樣，分別方法差異很大。2.2選擇實驗資料1）你以為鳥類血液和哺乳動物血液中，最好哪一種血液來提取血紅蛋白？為何？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(rèn)識哺乳動物血液構(gòu)成及血紅蛋白性質(zhì)。并思慮回答以下問題：血液由和兩部分構(gòu)成。2血細胞中細胞數(shù)目最多，細胞的含量最高的化合物是。該化合物是由和構(gòu)成的，此中每個亞基中都含有一個能與O2和CO2聯(lián)合的基團。2.3從紅細胞中分別出血紅蛋白的過程為：清洗紅細胞、開釋血紅蛋白、分別血紅蛋白、透析。清洗紅細胞的目的是什么？除掉血漿蛋白的雜蛋白，有益于后續(xù)步驟的分別純化。紅細胞的清洗過程為血液＋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→遲緩攪拌10min→低速短時離心→吸出上清液→頻頻清洗直至上清液無黃色思慮：加入檸檬酸鈉有何目的？為何要低速、短時離心？為何要遲緩攪拌？防備血液凝結(jié)；防備白細胞積淀；防備紅細胞破裂開釋出血紅蛋白。思慮：你有什么方法將紅細胞中的血紅蛋白開釋出來？加入蒸餾水，用玻璃棒迅速攪拌一段時間。增補：加入蒸餾水后紅細胞液體積與原血液體積要同樣。加入甲苯的目的是溶解細胞膜，有益于血紅蛋白的開釋和分別。此時，紅細胞破裂混淆液中不單含有血紅蛋白，并且還含有細胞破裂物、脂質(zhì)、甲苯有機溶劑等。如何除掉這些雜質(zhì)呢？因為它們的密度不一樣，科學(xué)家采納了離心分別的方法：紅細胞破裂混淆液→中速長時離心（2000c/min×10min）→濾紙過濾除掉脂質(zhì)→分液漏斗分別出血紅蛋白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)不可以經(jīng)過半透膜，離子和小分子能夠經(jīng)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停經(jīng)過半透膜擴散進入到pH＝7的磷酸緩沖液中。思慮：為何使用pH＝7的磷酸緩沖液？為何緩沖液量遠多于血紅蛋白溶液量？保持血紅蛋白的正常特征。有益于雜質(zhì)分子充分地向外擴散?？偨Y(jié)：經(jīng)過以上四個基本過程，紅細胞中的血紅蛋白就被提拿出來。但此中還含有其余種類的蛋白質(zhì)分子（如呼吸酶等）。如何將雜蛋白與血紅蛋白分別開來呢？我們來研究蛋白質(zhì)提取和分別的第二個步驟――粗分別（凝膠色譜操作）。2.5凝膠色譜分別蛋白質(zhì)包含：制作色譜柱、裝填色譜柱、樣品加入和洗脫。依據(jù)教材圖5－19，說出制作色譜柱需要的資料。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(zhǔn)備資料→加工橡皮塞→安裝色譜柱下邊進行第二步――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3②計算稱量凝膠依據(jù)色譜柱體積計算凝膠用量凝膠顆粒＋蒸餾水→充分溶脹③配制懸浮液凝膠顆粒＋洗脫液→開水浴④裝填懸浮液一次性遲緩倒入；輕輕敲打⑤緩沖液清洗平馬上用磷酸緩沖液清洗均衡12h衡樣品加入和洗脫。其基本過程是：調(diào)理緩沖液面→加入蛋白質(zhì)樣品→調(diào)理緩沖液面→洗脫→采集分裝蛋白質(zhì)至此，血紅蛋白即可獲取粗分別。在整個操作過程中，應(yīng)該注意以下事項：（1）紅細胞的清洗：清洗次數(shù)不可以過少；低速、短時離心。2）凝膠的預(yù)辦理：開水浴法時間短，還可以除掉微生物隨和泡3）色譜柱的裝填：裝填盡量密切，降低顆?？障?；無氣泡；洗脫液不可以斷流。4）色譜柱成功標(biāo)記：紅色區(qū)帶平均一致地挪動。（三）講堂總結(jié)、評論4血蛋白質(zhì)分子的差異性紅蛋凝膠色譜法原理分別過程白凝膠電泳法的提緩沖溶液組成作用取和蛋白質(zhì)的樣品辦理粗分離分離提取分別純度判定純化（四）實例研究例1利用凝膠色譜法，什么樣的蛋白質(zhì)先洗脫出來（）相對分子質(zhì)量大的溶解度高的相對分子量小的所代電荷多的分析：凝聚色譜法使依據(jù)相對分子質(zhì)量的大小分別蛋白質(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，行程較長，挪動速度較慢；相對分子質(zhì)量大的蛋白質(zhì)，行程較短，挪動速度較快，第一洗脫出來。答案：A例2蛋白質(zhì)提取和分別分為哪幾步（）A.樣品辦理、凝膠色譜操作、SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳樣品辦理、凝膠色譜操作、純化樣品辦理、粗分別、純化、純度判定樣品辦理、純化、粗分別、純度判定分析：蛋白質(zhì)的提取和分別分為樣品辦理、粗分別、純化、純度判定四步。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用凝膠色譜法分別蛋白質(zhì)時，分子量大的蛋白質(zhì)（）A行程較長，挪動速度較慢B行程較長，挪動速度較快C行程較短，挪動速度較慢D行程較短，挪動速度較快分析：在小球體內(nèi)部有很多貫串的通道，當(dāng)相對分子質(zhì)量不一樣的蛋白質(zhì)經(jīng)過凝膠時，相對分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)簡單進入凝膠內(nèi)部的通道，行程較長，挪動速度較慢；而相對分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)沒法進入凝膠內(nèi)部的通道，只好在凝膠外面挪動，行程較短，挪動速度較快。5答案：D（五）穩(wěn)固練習(xí)1.凝膠色譜法分別蛋白質(zhì)的依照是（）對其余分子的親和力溶解度所帶電荷多少相對分子質(zhì)量的大小2.凝膠色譜法中所用的凝膠化學(xué)實質(zhì)大多是（）糖類化合物脂質(zhì)蛋白質(zhì)核酸3.采納紅細胞作為分別蛋白質(zhì)的實驗資料，有何利處（）血紅蛋白是有色蛋白紅細胞無細胞核紅細胞蛋白質(zhì)含量高紅細胞DNA含量高4.將攪拌好的混淆液離心來分別血紅蛋白溶液時，第二層是（）甲苯血紅蛋白水溶液脂溶性物質(zhì)的積淀層其余雜質(zhì)的積淀5.血紅蛋白因含有（）而呈紅色A.O2B.COC.CO2D.血紅素6.以下操作正確的選項是（）A.分別紅細胞時采納低速長時間隔心B.紅細胞開釋出血紅蛋白只要要加入蒸餾水便可C.分別血紅蛋白溶液是低速短時間隔心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表達正確的選項是（）先加入1ml透析后的樣品加樣前要使緩沖液遲緩降落所有流出假如紅色帶平均一致的挪動，說明色譜柱制作成功洗脫時能夠用緩沖液也能夠用清水68.以下有關(guān)提取和分別血紅蛋白的程度表達錯誤的選項是（）樣品的辦理就是經(jīng)過一系列操作采集到血紅蛋白溶液經(jīng)過透析能夠去除樣品中分子質(zhì)量較大的雜質(zhì)，此為樣品的粗提取可經(jīng)過凝膠色譜法將相對分子質(zhì)量大的雜質(zhì)蛋白除掉，即樣品的純化可經(jīng)過SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳判定血紅蛋白的純度9.凝膠色譜法操作正確的選項是（）將橡皮塞上部用刀切出鍋底狀的凹穴將橡皮塞下部切出凹穴插入的玻璃管的上部要高出橡皮塞的凹穴底面將尼龍網(wǎng)剪成與橡皮塞下部同樣大小的圓片10.樣品的加入和洗脫的操作不正確的選項是（）加樣前，翻開色譜柱下端的流出口，使柱內(nèi)凝膠面上的緩沖液遲緩降落到凝膠面的下邊加樣后，翻開下端出口，使樣品滲透凝膠床內(nèi)等樣品完好進入凝膠層后，封閉下端出口用吸管當(dāng)心的將1ml透析后的樣品加到色譜柱的頂端，不要損壞凝膠面答案：1.D2.A3.A4.D5.D6.D7.C8.B9.A10.D七、【課余作業(yè)】1、你能描繪血紅蛋白分別的完好過程嗎？2、與其余真核細胞對比較，紅細胞有什么特色？這對你進行蛋白質(zhì)的分別和提取有什么意義？八、【教課領(lǐng)會】本課題重在讓學(xué)生認(rèn)識生物科學(xué)在蛋白質(zhì)領(lǐng)域的進展，說明提取、分別高純度的蛋白質(zhì)的重要性和必需性，并學(xué)習(xí)一些蛋白質(zhì)分別和提取的基本技術(shù)。教師能夠發(fā)揮學(xué)生的主動性，讓學(xué)生介紹目前有關(guān)蛋白質(zhì)研究的新進展，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而后指出本課題的學(xué)習(xí)意義，讓薛生初步領(lǐng)會分別純化蛋白質(zhì)的過程和方法九、【資料袋】凝膠色譜法分別蛋白質(zhì)的原理凝膠色譜法也稱為分派色譜法，它是依據(jù)分子量的大小分別蛋白質(zhì)的方法之一。所用的凝膠實質(zhì)上是一些細小的多孔球體，這些小球體大部分是由多糖類化合物構(gòu)成，小球體內(nèi)部有很多貫串的通道，當(dāng)一個含有各樣分子的樣品溶液遲緩流經(jīng)時，各分子在色譜柱內(nèi)進行兩種不一樣的運動，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)分子不可以進入凝膠