血紅蛋白的提取和分離

關(guān)于血紅蛋白的提取和分離課件第1頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、基礎(chǔ)知識(shí)---蛋白質(zhì)分離和提取的原理㈠凝膠色譜法（分配色譜法）1、凝膠：一些微小多孔的球體（內(nèi)含許多貫穿的通道，由多糖類(lèi)構(gòu)成如葡聚糖、瓊脂糖）2、概念：根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量的大小分離蛋白質(zhì)的有效方法3、原理：第2頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、具體過(guò)程一、基礎(chǔ)知識(shí)---蛋白質(zhì)分離和提取的原理第3頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第4頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分子量大小直徑大小大于凝膠顆粒空隙直徑，被阻擋在顆粒的外面小于凝膠顆?？障吨睆剑梢赃M(jìn)入顆粒內(nèi)部運(yùn)動(dòng)方式垂直向下移動(dòng)垂直向下移動(dòng)，無(wú)規(guī)則擴(kuò)散進(jìn)入顆粒內(nèi)部運(yùn)動(dòng)速度較快較慢運(yùn)動(dòng)路徑較短較長(zhǎng)洗脫次序先從凝膠柱洗脫出來(lái)后從凝膠柱洗脫出來(lái)一、基礎(chǔ)知識(shí)---蛋白質(zhì)分離和提取的原理第5頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月用凝膠色譜法分離蛋白質(zhì)時(shí)，分子量大的蛋白質(zhì)A．路程較長(zhǎng)，移動(dòng)速度較慢B．路程較長(zhǎng)，移動(dòng)速度較快C．路程較短，移動(dòng)速度較慢D．路程較短，移動(dòng)速度較快D第6頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月相對(duì)分子質(zhì)量不同的蛋白質(zhì)在凝膠中的進(jìn)行過(guò)程可表示為圖中哪一個(gè)B第7頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、概念：在一定的范圍內(nèi)，能對(duì)抗外來(lái)少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或稍加稀釋不引起溶液PH發(fā)生明顯變化的作用叫做緩沖作用，具有緩沖作用的溶液叫做緩沖溶液。㈡緩沖溶液：2、作用：能夠抵制（）對(duì)溶液（）的影響，維持PH基本不變。外界的酸或堿pH值第8頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、緩沖溶液的配制通常由（）種緩沖劑溶解于水中配制而成。調(diào)節(jié)緩沖劑的（）就可以制得（）使用的緩沖液。1－2使用比例在不同PH范圍內(nèi)思考：說(shuō)出人體血液中緩沖液。NaH2PO4/Na2HPO4H2CO3/NaHCO3磷酸緩沖液，保證血紅蛋白的正常結(jié)構(gòu)和功能，便于觀察(紅色)和科學(xué)研究其(活性)4、在本課題中使用的緩沖液？第9頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）電泳：1.概念：帶電粒子在電場(chǎng)作用下發(fā)生遷移的過(guò)程。2.原理：

①許多重要的生物大分子，如多肽、核酸等都具有可解離的基團(tuán)，在一定的PH下，這些基團(tuán)會(huì)帶上正電或負(fù)電。②在電場(chǎng)的作用下，這些帶電分子會(huì)向著與其所帶電荷相反的電極移動(dòng)。③電泳利用了待分離樣品中各種分子帶電性質(zhì)的差異以及分子本身的大小，形狀的不同，使帶電分子產(chǎn)生不同的遷移速度，從而實(shí)現(xiàn)樣品中各種分子的分離。3.類(lèi)型:瓊脂糖凝膠電泳、聚丙稀酰胺凝膠電泳。第10頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在電場(chǎng)的作用下，這些帶電分子會(huì)向著與其所帶電荷相反的電極移動(dòng)瓊脂糖凝膠電泳示意圖第11頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、聚丙稀酰胺凝膠電泳（1）聚丙稀酰胺凝膠：是由單體丙烯酰胺和交聯(lián)劑N,N，—亞甲基雙丙烯酰胺在引發(fā)劑和催化劑的作用下聚合交聯(lián)成的具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的凝膠。蛋白質(zhì)在聚丙烯酰胺凝膠中的遷移率取決于它所帶凈電荷的多少以及分子的大小等因素。為了消除凈電荷對(duì)遷移率的影響，可以在凝膠中加入SDS。（2）原理：第12頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月SDS能使蛋白質(zhì)發(fā)生完全變性。由幾條肽鏈組成的蛋白質(zhì)復(fù)合體在SDS的作用下會(huì)解聚成單條肽鏈，因此測(cè)定的結(jié)果只是單條肽鏈的分子量。SDS能與各種蛋白質(zhì)形成蛋白質(zhì)—SDS復(fù)合物，SDS所帶負(fù)電荷的量大大超過(guò)了蛋白質(zhì)分子原有電荷量。因而掩蓋了不同種蛋白質(zhì)間的電荷差別，使電泳遷移率完全取決于分子的大小。（3）SDS-聚丙稀酰胺凝膠電泳作用機(jī)理:4、聚丙稀酰胺凝膠電泳第13頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月使用SDS-聚丙烯酰胺電泳過(guò)程中，不同蛋白質(zhì)的電泳遷移率完全取決于A電荷的多少B分子的大小C肽鏈的多少D分子形狀的差異第14頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

蛋白質(zhì)的提取和分離一般分為四步：（1）樣品處理：包括洗滌紅細(xì)胞；血紅蛋白稀釋?zhuān)浑x心等操作收集到的血紅蛋白溶液。（2）粗分離：透析除去分子較小的雜質(zhì)。（3）純化：通過(guò)凝膠色譜法將分子量較大的雜質(zhì)蛋白質(zhì)除去。（4）純度鑒定：通過(guò)聚丙烯酰胺凝膠電泳鑒定。二、實(shí)驗(yàn)操作：樣品處理→粗分離→純化→純度鑒定第15頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月血液血漿水分其他物質(zhì)：血漿蛋白、無(wú)機(jī)鹽、磷脂、葡萄糖等血細(xì)胞白細(xì)胞血小板紅細(xì)胞（最多）血紅蛋白（90％）兩個(gè)α－肽鏈兩個(gè)β一肽鏈四個(gè)亞鐵紅素基團(tuán)1.血液有哪些成分？2.你認(rèn)為鳥(niǎo)類(lèi)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？二、實(shí)驗(yàn)操作：樣品處理→粗分離→純化→純度鑒定知識(shí)回顧第16頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）樣品處理1、紅細(xì)胞的洗滌：2、血紅蛋白的釋放：3、分離血紅蛋白溶液：4、透析：（如何除無(wú)機(jī)鹽離子和小分子有機(jī)物質(zhì)呢？）

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)黃色在蒸餾水和甲苯（？）作用下，紅細(xì)胞破裂釋放紅細(xì)胞破碎混合液→中速長(zhǎng)時(shí)離心（2000c/min×10min）→濾紙過(guò)濾除去脂質(zhì)→分液漏斗分離出血紅蛋白，得到紅色透明液體。裝入透析袋并置于磷酸緩沖液中（PH為7.0）透析。二、實(shí)驗(yàn)操作：樣品處理→粗分離→純化→純度鑒定第17頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分離血紅蛋白溶液有機(jī)溶劑無(wú)色透明的甲苯層脂類(lèi)物質(zhì)白色脂溶性物質(zhì)沉淀層血紅蛋白溶液紅色透明液體紅細(xì)胞破碎物沉淀暗紅色沉淀物第18頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月透析過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示第19頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)鞏固1、隨著人類(lèi)跨入蛋白質(zhì)組時(shí)代，對(duì)蛋白質(zhì)的研究和應(yīng)用越來(lái)越深入，首先要做的一步是A弄清各種蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)B弄清各種蛋白質(zhì)的功能C弄清各種蛋白質(zhì)的合成過(guò)程D獲得高純度的蛋白質(zhì)第20頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、用凝膠色譜法分離蛋白質(zhì)的過(guò)程中，關(guān)于蛋白質(zhì)的敘述，正確的是A相對(duì)分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)行程大于相對(duì)分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)B相對(duì)分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)行程小于相對(duì)分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)C相對(duì)分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)行程等于相對(duì)分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)D二者根本無(wú)法比較第21頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、使用SDS-聚丙烯酰胺電泳過(guò)程中，不同蛋白質(zhì)的電泳遷移率完全取決于A電荷的多少B分子的大小C肽鏈的多少D分子形狀的差異4、在采血容器中加入檸檬酸鈉的目的是A調(diào)節(jié)pHB維持紅細(xì)胞的能量供應(yīng)C防止微生物生長(zhǎng)D防止血液凝固第22頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、一分子血紅蛋白最多可攜帶的O2分子數(shù)和CO2分子數(shù)分別是A4、2B4、4C2、1D、1、16、記住樣品處理中的血紅蛋白溶液離心后分層順序自上而下是：有機(jī)溶劑-----脂類(lèi)物質(zhì)-----血紅蛋白溶液------紅細(xì)胞破碎物沉淀第23頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）凝膠色譜操作---純化1、凝膠色譜柱的制作：二、實(shí)驗(yàn)操作：樣品處理→粗分離→純化→純度鑒定色譜柱的制作過(guò)程：準(zhǔn)備材料→加工橡皮塞→安裝色譜柱第24頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、凝膠色譜柱的裝填步驟操作要求①操作要求色譜柱垂直固定在支架上②計(jì)算稱(chēng)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?、苎b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第25頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月裝配好的凝膠柱第26頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、樣品加入與洗脫---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)（1）調(diào)節(jié)緩沖液面：打開(kāi)下端出口，使柱內(nèi)緩沖液緩慢下降到與凝膠面平齊，關(guān)閉出口。（2）滴加透析樣品：吸管吸1ml樣品加到色譜柱的頂端，滴加樣品時(shí)，吸管管口貼著管壁環(huán)繞移動(dòng)加樣，同時(shí)注意不要破壞凝膠面。（3）樣品滲入凝膠床：加樣后打開(kāi)下端出口，使樣品滲入凝膠床內(nèi)，等樣品完全進(jìn)入凝膠層后，關(guān)閉下端出口。（4）洗脫：小心加入pH=7.0的20mmol/l的磷酸緩沖液到適當(dāng)高度，連接緩沖液洗脫瓶，打開(kāi)下端出口進(jìn)行洗脫。（5）收集：待紅色的蛋白質(zhì)接近色譜柱底端時(shí)，用試管收集流出液，每5ml收集一試管，連續(xù)收集。（在分離過(guò)程中，如果紅色區(qū)帶均勻一致的移動(dòng)，說(shuō)明色譜柱制作成功）（6）注意：正確的加樣操作：1、不要觸及并破壞凝膠面。2、貼壁加樣。3、使吸管管口沿管壁環(huán)繞移動(dòng)。第27頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月注意：正確的加樣操作是（1）不要觸及并破壞凝膠面。（2）貼壁加樣。（3）使吸管管口沿管壁環(huán)繞移動(dòng)。3、樣品加入與洗脫---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)第28頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月思考下面的問(wèn)題：讓血紅蛋白處在穩(wěn)定的pH范圍內(nèi)，維持結(jié)構(gòu)和功能。

1、在血紅蛋白的整個(gè)過(guò)程中不斷用磷酸緩沖液處理的目的是什么？

2、與其他真核細(xì)胞相比，紅細(xì)胞有什么特點(diǎn)？這一特點(diǎn)對(duì)你進(jìn)行蛋白質(zhì)得分離有什么意義？

血紅蛋白是有色蛋白，因此在凝膠色譜分離時(shí)可以通過(guò)觀察顏色來(lái)判斷什么時(shí)候應(yīng)該收集洗脫液。這使血紅蛋白的分離過(guò)程非常直觀，大大簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)操作。3、你能描述血紅蛋白分離的完整過(guò)程嗎？

血紅蛋白提取和分離的程序可分為四大步，包括：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，即:樣品的處理；再經(jīng)過(guò)透析去除分子量較小的雜質(zhì)，即樣品的粗分離；然后通過(guò)凝膠色譜法將相對(duì)分子質(zhì)量較大的雜質(zhì)蛋白除去，即:樣品的純化；最后經(jīng)聚丙烯酰胺凝膠電泳進(jìn)行純度鑒定。第29頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月收集得到的純化后的蛋白第30頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在裝填凝膠柱時(shí)，不能有氣泡存在的原因是A、氣泡會(huì)攪亂洗脫液中蛋白質(zhì)的洗脫次序，降低分離效果B、氣泡阻礙蛋白質(zhì)的運(yùn)動(dòng)C、氣泡與蛋白質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)D、氣泡在裝填凝膠的時(shí)候，使凝膠不緊密A第31頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月樣品的加入和洗脫的操作不正確的是A．加樣前，打開(kāi)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(kāi)下端出口，使樣品滲入凝膠床內(nèi)C．等樣品完全進(jìn)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

A

第32頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月下列是有關(guān)血紅蛋白提取和分離的相關(guān)操作，其中正確的是（）A．可采集豬血作為實(shí)驗(yàn)材料B．用蒸餾水重復(fù)洗滌紅細(xì)胞C．血紅蛋白釋放后應(yīng)低速短時(shí)間離心D．洗脫液接近色譜柱底端時(shí)開(kāi)始收集流出液

A第33頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳鑒定血紅蛋白純度。目的：血紅蛋白的取和分離凝膠色譜法原理分離過(guò)程凝膠電泳法緩沖溶液組成作用蛋白質(zhì)的提取分離樣品處理粗分離純化純度鑒定血紅蛋白的提取和離蛋白質(zhì)分子的差異性蛋白質(zhì)分子的差異性凝膠色譜法原理分離過(guò)程凝膠電泳法凝膠色譜法原理分離過(guò)程凝膠電泳法緩沖溶液組成作用緩沖溶液組成作用蛋白質(zhì)的提取分離樣品處理粗分離純化純度鑒定蛋白質(zhì)的提取分離樣品處理粗分離純化純度鑒定第34頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

觀察你處理的血液樣品離心后是否分層（見(jiàn)教科書(shū)圖5-18），如果分層不明顯，可能是洗滌次數(shù)少、未能除去血漿蛋白的原因。此外，離心速度過(guò)高和時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使白細(xì)胞和淋巴細(xì)胞一同沉淀，也得不到純凈的紅細(xì)胞，影響后續(xù)血紅蛋白的提取純度。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與評(píng)價(jià)

1、你是否完成了對(duì)血液樣品的處理？你能描述處理后的樣品發(fā)生了哪些變化嗎？2、你裝填的凝膠色譜柱是否有氣泡產(chǎn)生？你的色譜柱裝填得成功嗎？你是如何判斷的？

由于凝膠是一種半透明的介質(zhì)，因此可以在凝膠柱旁放一支與凝膠柱垂直的日光燈，檢查凝膠是否裝填得均勻。此外，還可以加入大分子的有色物質(zhì)，例如藍(lán)色葡聚糖—2000或紅色葡聚糖，觀察色帶移動(dòng)的情況。如果色帶均勻、狹窄、平整，說(shuō)明凝膠色譜柱的性能良好。如果色譜柱出現(xiàn)紋路或是氣泡，輕輕敲打柱體以消除氣泡，消除不了時(shí)要重新裝柱。

第35頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

如果凝膠色譜柱裝填得很成功、分離操作也正確的話，能清楚地看到血紅蛋白的紅色區(qū)帶均勻、狹窄、平整，隨著洗脫液緩慢流出；如果紅色區(qū)帶歪曲、散亂、變寬，說(shuō)明分離的效果不好，這與凝膠色譜柱的裝填有關(guān)。3、你能觀察到蛋白質(zhì)的分離過(guò)程中，紅色區(qū)帶的移動(dòng)嗎？請(qǐng)描述紅色區(qū)帶的移動(dòng)情況，并據(jù)此判斷分離