生物學(xué)案：第四章第一節(jié)生物成分的分離與測定技術(shù)

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第一節(jié)生物成分的分離與測定技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)重點(diǎn)難點(diǎn)1。能說出蛋白質(zhì)分離與純化的方法。2．能說出蒸餾法提取植物芳香油的過程。重點(diǎn):1．能看懂電泳條帶并進(jìn)行分析。2．能分析蒸餾裝置中各部分的作用.難點(diǎn)：能解決日常生活中的實(shí)際問題。一、蛋白質(zhì)的粗分離預(yù)習(xí)交流分離蛋白質(zhì)抽提出來的粗提取物還要進(jìn)行離心.離心的目的是什么？二、蛋白質(zhì)純化的原理與方法1．原理根據(jù)蛋白質(zhì)之間以及蛋白質(zhì)與其他物質(zhì)之間的差異純化.這種差異主要包括:__________、________、所帶電荷的多少、__________等方面。2．方法（1）透析法：利用蛋白質(zhì)分子不能透過________的特性,分離出______________.常用的半透膜有______________、________等。（2）離心沉降法:主要通過控制________,使得__________、______不同的蛋白質(zhì)發(fā)生沉降分層。（3）電泳法:帶電顆粒在________作用下向著與其電性______的電極移動(dòng)的現(xiàn)象.預(yù)習(xí)交流透析與離心的目的是什么？三、血清蛋白醋酸纖維薄膜電泳的操作1．原理血清蛋白包含一組蛋白質(zhì),其____________、______、______________________各不相同，在電場作用下會發(fā)生______。2．操作流程配制試劑→____________→浸泡薄膜→__________→________→__________→______→漂洗→脫色3．實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析呈現(xiàn)5條蛋白質(zhì)色素帶,從點(diǎn)樣處一側(cè)開始，依次是：________蛋白、______蛋白、________蛋白、__________蛋白和______蛋白。預(yù)習(xí)交流電泳技術(shù)有多種,你了解的電泳的常用方法有哪些？四、從生物材料中提取某些特定成分預(yù)習(xí)交流1．所有的芳香油都適合用蒸餾法嗎？2．芳香油的提取除了蒸餾法和萃取法外，還有哪種方法？答案:課前預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)一、1。研磨法超聲波法酶解法不同特性抽提稀堿性透析液有機(jī)溶劑預(yù)習(xí)交流:提示：離心的目的是去除固體雜質(zhì)。二、1.分子大小溶解度吸附性質(zhì)2．(1）半透膜小分子化合物動(dòng)物的膀胱膜玻璃紙（2）離心速率分子大小密度（3）電場相反預(yù)習(xí)交流:提示：透析的目的是除去樣品中相對分子質(zhì)量較小的雜質(zhì)。離心的目的是讓不同分子質(zhì)量的物質(zhì)進(jìn)行分層。三、1。顆粒的大小形狀所帶凈電荷的多少分離2．架濾紙橋細(xì)心點(diǎn)樣平懸薄膜實(shí)施電泳染色3．γ球β球α2球α1球清預(yù)習(xí)交流:提示：常見的有瓊脂糖凝膠電泳、聚丙烯酰胺凝膠電泳等.四、揮發(fā)性有機(jī)溶劑蒸餾法萃取法水蒸氣蒸餾裝置旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器預(yù)習(xí)交流：1．提示：不是,具體適合采用哪種方法要根據(jù)植物原料的特點(diǎn)決定。2．提示：壓榨法。在預(yù)習(xí)中還有哪些問題需要你在聽課時(shí)加以關(guān)注？請?jiān)谙铝斜砀裰凶鰝€(gè)備忘吧！我的學(xué)困點(diǎn)我的學(xué)疑點(diǎn)一、蛋白質(zhì)的分離與純化1．分離生物大分子的基本思路是什么?2．蛋白質(zhì)的分離和提取的原理是什么?3．電泳大多是在固定化的介質(zhì)中將樣品放入流動(dòng)相中進(jìn)行分離。固定化的介質(zhì)有哪些？4．電泳方法(填寫空白內(nèi)容）瓊脂糖凝膠電泳聚丙烯酰胺凝膠電泳由于瓊脂糖本身不帶電荷，各種分子在電場中遷移速率決定于______________的差異及分子的______、______不同在凝膠中加入SDS，使蛋白質(zhì)解聚成單鏈，與各種蛋白質(zhì)形成蛋白質(zhì)—SDS復(fù)合物，使其遷移速率完全取決于________________________5。泳動(dòng)速度取決于什么？不同的生物分子在電場的作用下，其運(yùn)動(dòng)方向及速度不同。下列有關(guān)影響生物分子電泳運(yùn)動(dòng)速度的說法，錯(cuò)誤的是(）.A．所帶電荷越多，運(yùn)動(dòng)速度越快B．分子顆粒越大，運(yùn)動(dòng)速度越慢C．電場強(qiáng)度越大，運(yùn)動(dòng)速度越快D．越接近于球形，運(yùn)動(dòng)速度越快1．血清蛋白醋酸纖維薄膜電泳的注意事項(xiàng)（1）保持醋酸纖維薄膜的清潔，避免用手直接接觸薄膜。（2）點(diǎn)樣量要適量，兩次左右即可,蓋玻片的邊緣應(yīng)避免出現(xiàn)明顯液滴。點(diǎn)樣要盡量在一條直線上。（3）電泳時(shí)間不低于1h。（4）點(diǎn)樣處不要搭在濾紙上，以免血清滲入濾紙。（5）醋酸纖維薄膜繃直，避免電泳槽隔離板的干擾。(6）不可同時(shí)接觸正負(fù)極，防止觸電.（7)為了使電泳槽內(nèi)維持飽和蒸汽壓,以免醋酸纖維薄膜在電泳過程中因電流通過發(fā)熱而變干，所以要蓋上蓋子進(jìn)行電泳。2．分離蛋白質(zhì)的另一種方法—-凝膠色譜法（1)原理（2）凝膠色譜法的實(shí)驗(yàn)操作①蛋白質(zhì)的提取和分離步驟樣品處理B．C．純化：凝膠色譜法D．純度鑒定：SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳②凝膠色譜操作A．凝膠色譜柱的制作B．凝膠色譜柱的裝填固定：將色譜柱垂直固定在支架上.↓裝填：將用蒸餾水充分溶脹后的凝膠配成凝膠懸浮液,一次性緩慢倒入色譜柱內(nèi),裝填時(shí)可輕輕敲動(dòng)色譜柱，使凝膠裝填均勻.↓洗脫：裝填完后，立即連接緩沖液洗脫瓶，在約50cm高的操作壓下，用300mL的物質(zhì)的量濃度為20mmol/L的磷酸緩沖液(pH為7.0）充分洗滌平衡凝膠12h.C．樣品的加入與洗脫a．加樣前:打開下端的流出口,使柱內(nèi)凝膠面上的緩沖液緩慢下降到與凝膠面平齊,關(guān)閉出口。b．加透析樣品調(diào)整緩沖液面:與凝膠面平齊?！渭油肝鰳悠?用吸管將1mL透析后的樣品加到色譜柱的頂端?！龢悠窛B入凝膠床：加樣后，打開下端出口，等樣品完全進(jìn)入凝膠層后，關(guān)閉下端出口。↓洗脫:打開下端出口，用20mmol/L的磷酸緩沖液洗脫?！占?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收集一管，連續(xù)收集。③操作提示A．紅細(xì)胞的洗滌：洗滌次數(shù)、離心速度與離心時(shí)間十分重要.洗滌次數(shù)過少，無法除去血漿蛋白；離心速度過高和時(shí)間過長會使白細(xì)胞等一同沉淀,達(dá)不到分離效果.B．色譜柱填料的處理：商品凝膠使用前需直接放在洗脫液中膨脹，可以將加入其中的濕凝膠用沸水浴加熱，加速膨脹。C．凝膠色譜柱的裝填：在裝填凝膠柱時(shí),不得有氣泡存在。氣泡會攪亂洗脫液中蛋白質(zhì)的洗脫次序，降低分離效果。D．蛋白質(zhì)的分離：如果紅色區(qū)帶均勻一致地移動(dòng)，說明色譜柱制作成功。二、從生物材料中提取某些特定成分1．天然香料來源于哪些植物？2．哪些植物器官可用于提取植物芳香油？請舉例說明。3．提取植物芳香油具體采用哪種方法的依據(jù)是什么？柑橘和檸檬為何不適于水中蒸餾？4．根據(jù)植物芳香油易溶于有機(jī)溶劑，分析可用什么方法提??？如何操作？5．水蒸氣蒸餾裝置（如下圖）（1）蒸餾裝置中①②分別是______口、______口（進(jìn)水、出水)。(2）安裝此裝置的順序是______________________.(3）中間部分直型冷凝管有進(jìn)水口和出水口，其作用是____________________________。（4)③④哪層是蒸餾出的玫瑰精油？________.原因:______________________，再經(jīng)______即得玫瑰精油.6．提取橘皮中的芳香油過程(1)準(zhǔn)備.（2）原料處理:將橘皮______、______、稱量。（3）原料投入：將稱好的橘皮放入________________的________中，加適量水。（4)實(shí)驗(yàn)過程：主要包括______________、______等.（5)吸取橘皮油:蒸餾瓶靜置后，用滴管吸取______油狀物.（6）計(jì)算出油率：用量筒量出芳香油體積，計(jì)算出油率.利用蒸餾法提取橘皮中的芳香油，這主要是利用了橘皮芳香油哪種化學(xué)特性?(）A．沸點(diǎn)低、易溶于水、密度小B．沸點(diǎn)高、難溶于水、密度大C．沸點(diǎn)低、難溶于水、密度小D．沸點(diǎn)高、易溶于水、密度大1．蒸餾、壓榨和萃取三種方法的比較提取方法蒸餾法壓榨法萃取法優(yōu)點(diǎn)簡單易行，便于分離生產(chǎn)成本低,易保持原料的原有結(jié)構(gòu)出油率高，易分離缺點(diǎn)會導(dǎo)致橘皮中有效成分分解和原料的焦糊分離較困難，出油率較低使用選擇萃取劑不當(dāng)會影響芳香油的質(zhì)量適用范圍適用于玫瑰精油、薄荷精油等揮發(fā)性較強(qiáng)的芳香油適用于柑橘、檸檬等易焦糊的原料適用范圍廣,要求原料盡可能小，能充分溶解在有機(jī)溶劑中2。水蒸氣蒸餾裝置及安裝注意事項(xiàng)（1）安裝裝置順序：從左到右,自下而上。（2)溫度計(jì)位置：溫度計(jì)水銀球的上限與蒸餾瓶側(cè)管的下限處在同一水平線上。（3）冷凝管中的水流向：從下方進(jìn)水，上方出水，與蒸氣流向相反。（4）加熱時(shí)為防止暴沸：可在燒瓶下墊石棉網(wǎng)，并向液體中加入幾粒沸石或瓷片。(5）燒瓶內(nèi)液體量：燒瓶容積的1/3～2/3。3．水中蒸餾、水上蒸餾和水氣蒸餾的比較（1）這三種方法的基本原理相同，但原料放置的位置不同。①水中蒸餾：原料放在蒸餾容器的水中，水要完全浸沒原料。②水上蒸餾：容器中水的上方有篩板，原料放在篩板上，水量以沸騰時(shí)不浸濕原料為宜。③水氣蒸餾:蒸餾容器下方有一通氣孔，連接外源水蒸氣,內(nèi)有篩板，上面放原料。（2）各自特點(diǎn):水中蒸餾設(shè)備簡單、成本低、易操作,而水上蒸餾和水氣蒸餾時(shí)間短,出油率高。答案：活動(dòng)與探究一:1．提示：選用一定的物理或化學(xué)的方法分離具有不同物理或化學(xué)性質(zhì)的生物大分子。2．提示：根據(jù)蛋白質(zhì)各種特性的差異，如分子的形狀和大小、所帶電荷的性質(zhì)和多少、溶解度和吸附的性質(zhì)和對其他分子的親和力等等，可以用來分離不同蛋白質(zhì).3．提示:固定化的介質(zhì)即固體支持物的種類很多，如濾紙、醋酸纖維薄膜、瓊脂凝膠、聚丙烯酰胺凝膠等。4．所帶電荷性質(zhì)大小形狀分子的大小5．提示：主要取決于帶電顆粒的性質(zhì)，即顆粒的大小、形狀和所帶凈電荷的多少。遷移與應(yīng)用：A解析:生物分子在電泳時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度，與生物分子所帶的凈電荷量而非電荷量成正比；與生物分子顆粒大小成反比;生物分子形狀越接近球形,電泳速度越快?；顒?dòng)與探究二：1．提示：來源于動(dòng)物、植物和真菌，主要為動(dòng)物和植物。2．提示：花、莖、葉、樹干、樹皮、根、地下莖、果實(shí)、種子都可用于提取植物芳香油。例如:玫瑰油是由花提取的植物芳香油；香草油是由莖、葉提取的植物芳香油；樟油是由樹干提取的植物芳香油；桂皮油是由樹皮提取的植物芳香油;生姜油是由根和地下莖提取的植物芳香油；茴香油是由果實(shí)和種子提取的植物芳香油。3．提示：具體采用哪種方法提取芳香油要根據(jù)植物原料的特點(diǎn)來確定。對于柑橘和檸檬,水中蒸餾會導(dǎo)致原料焦糊和有效成分水解，因此柑橘和檸檬芳香油的制備常用壓榨法。4．提示：萃取法。先將粉碎、干燥的原料用有機(jī)溶劑浸泡,溶解芳香油,然后蒸發(fā)出有機(jī)溶劑，獲得純凈的植物芳香油。5．（1）出水進(jìn)水（2）從左到右,自下而上(3)使混合氣體冷卻，重新分出油層和水層（4）③由于油輕水重，靜置后油便浮于水面分液6．（2）洗凈剪碎（3）旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器蒸餾瓶(4）安裝實(shí)驗(yàn)裝置蒸餾（5）上層遷移與應(yīng)用：C解析：橘皮中芳香油沸點(diǎn)比水低、難溶于水、密度比水輕，故能隨水蒸氣一起蒸發(fā).1．在pI（等電點(diǎn)）＝5.12時(shí)進(jìn)行電泳，哪種蛋白質(zhì)既不向正極移動(dòng)也不向負(fù)極移動(dòng)？()A．血紅蛋白：pI＝7.07B．魚精蛋白：pI＝12.20C．α1球蛋白：pI＝5.06D．β球蛋白：pI＝5。122．美國斯克里普斯研究院的丁盛研究小組利用純化蛋白質(zhì)將成體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為最原始的胚胎樣細(xì)胞，避免了轉(zhuǎn)入外源性基因催化成體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞帶來的安全問題。蛋白質(zhì)純化的方法有多種，利用離心法純化蛋白質(zhì)主要是利用了蛋白質(zhì)的（）。A．結(jié)構(gòu)與組成B．種類和數(shù)量C．分子大小和密度D．所攜帶電荷的多少3．下列有關(guān)透析的敘述，錯(cuò)誤的是(）。A．用于透析的薄膜要具有選擇透過性B．透析膜一般是用硝酸纖維素制成的C．透析能使大分子保留在袋內(nèi)，小分子自由進(jìn)出D．透析可用于更換樣品的緩沖液4．芳香油是利用來自大自然的植物提取的，對人體減壓和去除疲勞不無益處.醫(yī)學(xué)專家發(fā)現(xiàn)各種花卉的芳香油對不同的疾病有其特殊的醫(yī)療功能.用于提取植物芳香油的植物器官包括（)。A．花、莖B．根、果實(shí)C．葉D．以上三項(xiàng)全是5．在利用凝膠電泳法分離蛋白質(zhì)時(shí)，一定要加入緩沖溶液，其作用主要是（)。A．使酶的活性最高B．使蛋白質(zhì)的活性最高C．保持蛋白質(zhì)所帶的凈電荷D．使蛋白質(zhì)帶上電荷答案：1．D解析：β球蛋白在pI＝5。12時(shí)不帶電，在電泳時(shí)既不向正極移動(dòng)也不向負(fù)極移動(dòng).2．C解析：離心法純化蛋白質(zhì)，是通過控制離心速率，使分子大小、密度不同的蛋白質(zhì)發(fā)生分層，從而達(dá)到分離出各種蛋白質(zhì)的目的.3．A解析:透析袋一般是用硝酸纖維素(又稱玻璃紙)制成的，它沒有生物活性,故不具有選擇透過性（活的生物膜才具有選擇透過性）.透析袋能使小分子物質(zhì)自由進(jìn)出，而將大分子保留在袋內(nèi)。透析可以去除樣品中相對分子質(zhì)量較小的雜質(zhì)