《生物成分的分離與測定技術(shù)》教案

9/9第一節(jié)生物成分的分離與測定技術(shù)●課標要求1．結(jié)合離心沉降法和薄膜透析法分離蛋白質(zhì)的知識掌握其方法原理和方法要領(lǐng)。2．結(jié)合蒸餾、電泳等相關(guān)知識掌握其原理和操作流程。3．結(jié)合提取橘皮中芳香油的知識掌握利用蒸餾法提取橘皮中的芳香油?！裾n標解讀1．掌握分離與測定生物成分中蛋白質(zhì)的技術(shù)。2．掌握采用醋酸纖維薄膜電泳的方法分離并純化蛋白質(zhì)。3．掌握采用水蒸氣蒸餾法和脂溶性有機溶劑提取法提取脂肪成分?！窠虒W地位本節(jié)內(nèi)容系統(tǒng)介紹了離心沉降法和薄膜透析法分離蛋白質(zhì)、蒸餾、血清蛋白醋酸纖維薄膜電泳、提取橘皮中的芳香油等知識，是本章的核心內(nèi)容之一，是高考中的常考內(nèi)容。●教法指導1．可利用多媒體動畫展示離心沉降法和薄膜透析法分離蛋白質(zhì)的過程。2．可充分創(chuàng)造實驗條件讓學生提取橘皮中的芳香油?！裥抡n導入建議可通過展示相關(guān)圖片，創(chuàng)設(shè)問題情景導入本課?！窠虒W流程設(shè)計課標解讀重點難點1.掌握分離與測定生物成分中蛋白質(zhì)的技術(shù)。2.掌握采用醋酸纖維薄膜電泳的方法分離并純化蛋白質(zhì)。3.掌握采用水蒸氣蒸餾法和脂溶性有機溶劑提取法提取脂肪成分。1.離心沉降法和薄膜透析法分離蛋白質(zhì)。(重難點)2.凝膠色譜法分離蛋白質(zhì)。(重點)3.利用蒸餾法提取橘皮中的芳香油。(重難點)一離心沉降法和薄膜透析法分離蛋白質(zhì)1．細胞中蛋白質(zhì)的釋放在提取蛋白質(zhì)時，可以采用研磨與超聲波結(jié)合的方法將生物組織或細胞完全破碎，使蛋白質(zhì)從細胞中釋放出來，并使其溶解在適當?shù)某樘嵋褐小?．抽提液的選擇要根據(jù)蛋白質(zhì)的特性而定，一般酸性蛋白質(zhì)用偏堿性溶液抽提，堿性蛋白質(zhì)用偏酸性溶液抽提，脂蛋白等則可用有機溶劑抽提。3．離心沉降法分離蛋白質(zhì)通過控制離心速度，使分子大小、密度不同的蛋白質(zhì)發(fā)生沉降分層，從而達到分離出不同種類蛋白質(zhì)的目的。4．薄膜透析法分離蛋白質(zhì)利用蛋白質(zhì)分子不能透過半透膜的特性，使蛋白質(zhì)與其他小分子化合物分離開的純化蛋白質(zhì)的方法。二凝膠色譜法分離蛋白質(zhì)1．凝膠色譜法的概念是根據(jù)蛋白質(zhì)分子的大小，對其進行有效分離的方法。2．凝膠(1)組成：由膠體溶液凝結(jié)而成的固體物質(zhì)。(2)成分：由葡聚糖、瓊脂糖等多糖類化合物。(3)結(jié)構(gòu)：小球體內(nèi)部具有很細微的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。3．分離蛋白質(zhì)的原理①大分子蛋白質(zhì)不能進入凝膠內(nèi)部而沿凝膠顆粒間的空隙移動，洗脫路程較短，移動速度較快，最先流出柱外。②小分子蛋白質(zhì)可以進入凝膠顆粒內(nèi)部的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，洗脫路程較長，移動速度緩慢，以致較長時間流出柱外。三蒸餾1．蒸餾的概念將液體加熱至沸騰，使液體變?yōu)檎魵?，然后使蒸氣冷卻再凝結(jié)為液體，這兩個過程聯(lián)合操作稱為蒸餾。2．蒸餾分離物質(zhì)的原理蒸餾可以將易揮發(fā)和不易揮發(fā)的物質(zhì)分離開來，也可將液體混合物中沸點不同的物質(zhì)分離開來。四血清蛋白醋酸纖維薄膜電泳實驗步驟操作方法平懸薄膜將點樣端平貼在電泳槽負極支架的“濾紙橋”上，有記號的一面朝上，另一端平貼于正極，呈繃直狀態(tài)實施電泳蓋上電泳槽蓋，電泳60～90min染色取下薄膜，放入染色液中浸泡5～10min漂洗取出薄膜，在漂洗液中漂洗數(shù)次，直至蛋白質(zhì)區(qū)底色脫凈為止脫色用濾紙壓平并吸干薄膜后，再浸入透明液中約5min，取出后平貼于玻璃板上，待完全干燥后便成透明膜圖譜，可長期保存五提取橘皮中的芳香油1．橘皮芳香油具有誘人的橘香味，其主要成分是檸檬烯。2．水蒸氣蒸餾法(1)適用范圍：適用于能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞的物質(zhì)成分的提取。(2)操作步驟將橘皮切碎與適量的水放入蒸餾瓶→點燃酒精燈，實施蒸餾→用錐形瓶收集液體→用分液漏斗分離芳香油3．芳香油的提取方法提取植物芳香油一般根據(jù)植物原料的特點確定具體的提取方法。(1)對玫瑰油、薄荷油等是揮發(fā)性較強，能隨水蒸氣蒸發(fā)的植物芳香油通常利用蒸餾法提取。(2)檸檬油、甜橙油易受機械壓力作用而直接榨出，一般采用壓榨法制得。(3)如橘皮芳香油既可采用蒸餾法提取，也可采用壓榨法制得。(4)如制取茉莉浸膏還可采用萃取法制取。1．離心沉降法和薄膜透析法分離蛋白質(zhì)的原理是一樣的。(×)【提示】不一樣，前者是離心沉降，后者是根據(jù)半透膜的透性。2．凝膠色譜法是根據(jù)蛋白質(zhì)分子的大小而對其進行有效分離的方法。(√)3．醋酸纖維薄膜電泳是采用濾紙為支持物的電泳方法。(×)【提示】采用醋酸纖維薄膜為支持物。4．振蕩處理后，芳香油位于分液漏斗中液體的下部。(×)【提示】上部。一蛋白質(zhì)分子在凝膠中的運動情況分析【問題導思】①凝膠色譜法分離蛋白質(zhì)的原理是什么？②蛋白質(zhì)分子的大小不同在凝膠中的運動情況有什么不同？相對分子質(zhì)量大相對分子質(zhì)量小直徑大小大于凝膠顆?？障吨睆叫∮谀z顆?？障吨睆竭\動方式垂直向下運動不規(guī)則的擴散運動運動速度較快較慢運動路程較短較長洗脫次序先從凝膠柱中洗脫出來后從凝膠柱中洗脫出來【名師點撥】凝膠色譜的原理是相對分子質(zhì)量小的蛋白質(zhì)進入凝膠孔道，路程長，移動速度慢；而相對分子質(zhì)量大的蛋白質(zhì)在凝膠外部移動，路程短，移動快，這種現(xiàn)象又稱分子篩效應。例一：用凝膠色譜法分離蛋白質(zhì)的實驗中，相對分子質(zhì)量不同的兩種蛋白質(zhì)在凝膠中的行進過程，可表示為圖中哪一個()【思維導圖】【精講精析】如題圖所示，相對分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)容易通過凝膠間隙，先被洗脫出來；相對分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)容易進入凝膠內(nèi)部，后被洗脫出來。答案為B?！敬鸢浮緽二醋酸纖維薄膜電泳【問題導思】①醋酸纖維薄膜電泳的特點是什么？②如何消除電荷對蛋白質(zhì)遷移速度的影響？1．原理帶電粒子在電場中向與其帶電性相反的電極泳動的現(xiàn)象稱為電泳。2.過程配制試劑→架濾紙橋→浸泡薄膜→細心點樣→平懸薄膜→實施電泳→染色→漂洗→脫色。3．特點(1)電泳后區(qū)帶界限清晰。(2)通電時間較短(60～90min)。(3)醋酸纖維薄膜對各種蛋白質(zhì)都幾乎完全不吸附，因此無拖尾現(xiàn)象。(4)醋酸纖維薄膜對染料也沒有吸附，因此不結(jié)合的染料能完全洗掉，無樣品處幾乎完全無色?！久麕燑c撥】血清蛋白醋酸纖維薄膜電泳中的注意事項1．保持醋酸纖維薄膜的清潔，避免用手直接接觸薄膜。2．點樣量要適量，2次左右即可，蓋玻片的邊緣應避免出現(xiàn)明顯液滴。點樣要盡量在一條直線上。3．電泳時間不低于1h。4．點樣處不要搭在濾紙上，以免血清滲入濾紙。5．醋酸纖維薄膜應繃直，避免電泳槽隔離板的干擾。6．不可同時接觸正負極，防止觸電。例二：下圖是人血清蛋白在以醋酸纖維薄膜為支持物，pH為8.6的巴比妥緩沖液電泳分離結(jié)果示意圖，由此圖不能得出的結(jié)論是()A．在pH為8.6的巴比妥緩沖液中γ、β、α2、α1和清蛋白都帶負電荷B．在pH為8.6的巴比妥緩沖液中電泳時，γ、β、α2、α1和清蛋白遷移速率不同C．β球蛋白的相對分子質(zhì)量一定比α球蛋白的相對分子質(zhì)量大D．在pH為8.6的巴比妥緩沖液中γ球蛋白遷移速率最慢，清蛋白遷移速率最快【審題導析】電泳利用了分離樣品中各種分子帶電性質(zhì)不同以及分子本身的大小、形狀不同，使帶電分子產(chǎn)生不同的遷移速率，從而實現(xiàn)樣品中各種分子的分離。【精講精析】帶電粒子在電場中遷移的速率是帶電粒子帶電性質(zhì)、帶電量、粒子大小、粒子形狀共同作用的結(jié)果?！敬鸢浮緾三植物芳香油的提取【問題導思】①植物芳香油的提取方法主要有哪幾種？②每種提取方法的原理、適用范圍有什么不同？比較方法優(yōu)點局限性實驗原理適用范圍壓榨法生產(chǎn)成本低，易保持原料原來的結(jié)構(gòu)和功能分離較為困難，出油率相對較低通過機械加壓，壓榨出果皮中的芳香油適用于柑橘、檸檬等易焦糊原料的提取萃取法產(chǎn)出率高，易分離使用有機溶劑處理不當會影響提取物的質(zhì)量使芳香油溶解在有機溶劑中，蒸發(fā)溶劑后就可獲得芳香油適用范圍廣，要求原料的顆粒要盡可能細小，能充分浸泡在有機溶劑中【名師點撥】1．水蒸氣蒸餾法有水中蒸餾、水上蒸餾和水氣蒸餾三種方法，應根據(jù)不同的提取原料選擇不同的蒸餾方法。2．壓榨法必須在常溫條件下進行，否則會影響產(chǎn)物產(chǎn)量和質(zhì)量。3．萃取法就是根據(jù)相似相溶原理，根據(jù)不同物質(zhì)的不同沸點來蒸發(fā)或分液。例三：在植物有效成分的提取過程中，常用萃取法、蒸餾法和壓榨法，下列關(guān)于這三種方法敘述錯誤的是()A．蒸餾法的實驗原理是利用水將芳香油溶解，然后把水蒸發(fā)掉，剩余部分即芳香油B．壓榨法的實驗原理是通過機械加壓，壓榨出原料中的芳香油C．萃取法的實驗原理是使芳香油溶解在有機溶劑中，蒸發(fā)掉有機溶劑后就可以獲得芳香油D．蒸餾法適用于提取玫瑰油、薄荷油等揮發(fā)性強的芳香油【精講精析】蒸餾法是利用水蒸氣將揮發(fā)性較強的芳香油攜帶出來，適用于提取玫瑰油、薄荷油等揮發(fā)性強的芳香油。壓榨法通過機械加壓，壓榨出果皮中的芳香油，適用于柑橘、檸檬等易焦糊原料的提取。萃取法使芳香油溶解在有機溶劑中，蒸發(fā)掉溶劑后就可獲得芳香油，適用范圍比較廣。【答案】A1．細胞破碎后，各種蛋白質(zhì)就會釋放出來，再根據(jù)蛋白質(zhì)的不同特性進行抽提。下列關(guān)于蛋白質(zhì)抽提的措施中，不正確的是()A．酸性蛋白質(zhì)可用稀堿性溶液抽提B．水溶性蛋白質(zhì)可用透析液(中性緩沖液)抽提C．脂溶性蛋白質(zhì)可用有機溶劑抽提D．堿性蛋白質(zhì)可用強酸性溶液抽提【解析】抽提蛋白質(zhì)的基本原理是根據(jù)蛋白質(zhì)的物理性質(zhì)，加入不同的試劑后，使蛋白質(zhì)溶于試劑中而抽提蛋白質(zhì)。強酸、強堿都會使蛋白質(zhì)變性而沉淀?！敬鸢浮緿2．離心沉降法是純化蛋白質(zhì)的方法之一，在這一過程中蛋白質(zhì)會分層，這一現(xiàn)象與蛋白質(zhì)的何種性質(zhì)有關(guān)()A．酸堿性 B．所帶電荷多少C．分子大小和密度 D．種類【解析】根據(jù)蛋白質(zhì)之間或蛋白質(zhì)與其他分子之間在分子大小和密度上的不同，采用離心沉降法，使其分層而分離；酸堿性不同可用鹽析法；所帶電荷多少不同可采用電泳法等?！敬鸢浮緾3．仔細觀察下圖，所帶負電荷最少的球蛋白是()血清蛋白醋酸纖維薄膜電泳圖譜示意圖A．α1-球蛋白 B．α2-球蛋白C．β-球蛋白 D．γ-球蛋白【解析】對于幾種球蛋白來說直徑相差不大，泳動速度的差異主要來自于所帶電荷多少，由圖可知球蛋白由右向左泳動，因右側(cè)為負極，且γ-球蛋白距點樣處最近，所以γ-球蛋白所帶負電荷最少?！敬鸢浮緿4．有關(guān)透析的敘述，錯誤的是()A．用于透析的薄膜要具有選擇透過性B．透析膜是一種半透膜C．透析能使小分子自由出入，而將大分子保留在袋內(nèi)D．透析可用于更換樣品的緩沖液【解析】透析膜能使小分子自由出入，大分子不能通過，具有半透性，但不具有選擇性；生物膜上因有特異性載體而具有選擇透過性。透析過程中小分子可自由出入，因此，可用于更換樣品的緩沖液。B、C、D項都正確，A項錯。【答案】A5．蛋白質(zhì)的分離與純化技術(shù)是蛋白質(zhì)研究的重要技術(shù)。下列有關(guān)敘述不正確的是()A．根據(jù)蛋白質(zhì)分子不能透過半透膜的特征，可將樣品中各種不同的蛋白質(zhì)分離B．根據(jù)蛋白質(zhì)所帶電荷性質(zhì)的差異及分子大小等，可通過電泳分離蛋白質(zhì)C．根據(jù)蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的大小，可通過凝膠色譜法分離蛋白質(zhì)D．根據(jù)蛋白質(zhì)的分子大小、密度不同，可通過離心沉降法分離蛋白質(zhì)【解析】蛋白質(zhì)分子不能透過半透膜，據(jù)此可利用半透膜除去樣品中相對分子質(zhì)量小的雜質(zhì)，但不能用于各種