探究課題生物組織中蛋白質的鑒定.doc

探究課題：生物組織中蛋白質的鑒定一、課題分析1教學目標（1）初步學會蛋白質的鑒定方法，領悟并能描述該實驗的實驗原理。（2）探索該實驗的最佳實驗材料及稀釋濃度，培養(yǎng)學生的科學素質和創(chuàng)新意識。（3）如實觀察并記錄實驗現象和結果，提高學生的實驗操作能力和觀察能力， （3）分析實驗過程中出現的問題，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。2背景描述組成蛋白質的氨基酸分子是通過肽鍵互相連接起來的，其中的肽鍵結構與雙縮脲（尿素加熱至180左右，生成雙縮脲并放出一分子氨）相似，雙縮脲（H2NOCNHCONH2）在堿性環(huán)境中能與Cu2+作用，形成紫色或紫紅色的絡合物，這個反應叫做雙縮脲反應。反應式如下：但雙縮脲反應不僅為含有兩個以上肽鍵的物質所有。含有一個肽鍵和一個CSNH2，CH2 NH2 NH2NH2，CRHNH2或CHOHCHNH2等基因的物質以及乙二酰二氨 （OCCO）等物質也有此反應。因此，一切蛋白質或二肽以上的多肽都有雙縮脲反應，但有雙縮脲反應的物質不一定都是蛋白質或多肽。雙縮脲試劑常常用于組織蛋白質的定性測定（如圖）。二材料器具1實驗材料：大豆、黃豆、雞蛋、豆?jié){等， 稀釋2倍10倍的蛋清等）。2儀器：雙面刀片，研缽，石英砂，玻璃漏斗，試管，試管架，試管夾，紗布，鑷子，吸管，小燒杯，試管刷。3試劑：雙縮脲試劑，蒸餾水三教學建議本課題的重點是初步學會蛋白質的鑒定方法，領悟該實驗的實驗原理。難點是規(guī)范地完成該實驗的操作步驟，并能分析實驗過程中出現的問題，從實驗中找出該實驗的最佳實驗材料。根據實驗內容，建議教師采用探究性實驗和驗證性實驗相結合的教學方法。 學生可以按4人為一組進行實驗，通過顏色反應定性地驗證生物組織中的蛋白質成分，讓學生了解構成細胞的化合物中含有蛋白質，并學會蛋白質鑒定的操作方法，學會獲得新知識、新的科學知識的途徑和方法?？梢宰屚M內不同的學生分別選擇不同的實驗材料、不同濃度的實驗材料，如選擇提前浸泡的黃豆與沒有浸泡的黃豆；豆?jié){；沒有稀釋的蛋清與稀釋2倍10倍的蛋清等。實驗時要求學生能分工合作，體現合作精神。通過相互探討，提高學生對實驗材料進行選擇和處理的能力，更深刻地理解教材中實驗設計的科學之處，有利于培養(yǎng)學生科學的研究態(tài)度，提高學生的實驗操作能力、觀察能力和設計能力。通過讓學生分析實驗現象、撰寫實驗報告、提出改進實驗的措施、改進實驗的器具等方面讓學生開展探究學習，使學生更好地理解知識，提高利用科學的研究方法來解決實際問題的能力，體現學生學習的主體性，利于激發(fā)學生的創(chuàng)新意識。本實驗所用的雙縮脲試劑必須現配現用，否則實驗不會成功。雙縮脲試劑使用時，應先加試劑A(0.1g/mL的NaOH溶液)，造成堿性的反應環(huán)境，再加試劑B(0.01g/mL的CuSO4溶液)。配制雙縮脲試劑的方法：配制取10g氫氧化鈉放入量筒中，加水至100mL，待充分溶解后倒入試劑瓶中，配成質量濃度為0.1g/mL的氫氧化鈉溶液，瓶口塞上膠塞，貼上標簽，寫上試劑A。取1g硫酸銅放入量筒中，加水至100mL，待充分溶解后倒入試劑瓶中，配成質量濃度為0.01g/mL的硫酸銅溶液（藍色）。瓶口塞上膠塞，貼上標簽，寫上試劑B。在鑒定前，可以留出一部分樣液，以便與鑒定后的樣液的顏色變化作對比，這樣可以增強說服力。四探究活動步驟之一 探索實現原理 創(chuàng)設探究實驗情景 設疑：生物組織細胞內的蛋白質是如何鑒定的？步驟之二 探索實驗材料 探索實驗過程包括對實驗材料的探索，以及研究獲得較好實驗效果的蛋清濃度稀釋倍數，顏色反應的規(guī)范操作等。 通過預習，讓學生描述：蛋白質分子與雙縮脲試劑發(fā)生顏色反應的原理是怎樣的？設疑1：該實驗的實驗材料應該如何選擇？教師引導學生從以下幾方面考慮：注意材料中蛋白質含量 的多少，含量多則實驗效果明顯；考慮材料是否容易得到（成本問題）；實驗前材料的處理是否方便。設疑2：如何取得蛋白質組織樣液？（1）制備含蛋白質的生物組織樣液（以黃豆為例）：取幾粒浸泡過（或沒浸泡過）的黃豆（或大豆），去皮，切成薄片。將黃豆薄片放進研缽中，加少許石英砂和5mL水，充分研磨。將玻璃漏斗插入試管中，在漏斗上墊上一層紗布，過慮黃豆組織研磨液。（2）用現成的食用豆?jié){、牛奶作實驗材料。（3）制備不同濃度的蛋清稀釋液取一個雞蛋，用鑷子在一端輕輕敲破一小塊蛋殼，用吸管從蛋殼的破孔處吸取0.5mL蛋白液滴入若干個小燒杯中，分別向小燒杯中加入0、2.5mL、5mL、7.5mL、10mL水，攪拌均勻，加以稀釋。 讓學生思考：你認為哪些材料可以作該實驗的材料？讓學生試一試：浸泡與未浸泡的種子進行實驗操作，效果一樣嗎？讓學生思考：事先需要留出一些黃豆組織樣液的目的是什么？ 讓學生仔細觀察：黃豆組織樣液的顏色是怎樣的？讓學生思考：把蛋清稀釋成不同濃度的設計目的是什么？讓學生仔細觀察：蛋清組織樣液的顏色是怎樣的？設疑3：蛋白質鑒定的實驗如何操作？要注意些什么？步驟：取1支試管，向試管內注入黃豆組織樣液2mL（或者向1支試管內注入豆?jié){、或牛奶、或蛋白稀釋液2mL）。向試管中加入雙縮脲試劑A（質量濃度為0.1g/mL的氫氧化鈉溶液），搖蕩均勻。注意觀察試管內溶液的顏色有什么變化。再向試管中加入34滴雙縮脲試劑B（質量濃度為0.01g/mL的硫酸銅溶液），搖蕩均勻。試管內溶液的顏色有什么變化 對照組1試管內溶液的顏色有什么變化 對照組2試管內溶液的顏色有什么變化 步驟之三 實驗結果的討論及小結在教師指導下，讓學生們大膽討論，自己總結實驗經驗，得出結論。讓學生思考：雙縮脲試劑A和雙縮脲試劑B的用量及加入的順序可以改變嗎？若加入的順序顛倒，請預測結果會怎樣？讓學生生試一試：用豆?jié){、牛奶、蛋清等做實驗，結果是否一樣？用稀釋不同濃度的蛋清做實驗，哪一濃度效果最好？讓學生生試一試：把加入的雙縮脲試劑A和雙縮脲試劑B順序顛倒，結果怎樣？讓學生想一想：設置對照組2的目的是什么？實驗所得結論參考：實驗材料最好選用富含蛋白質的生物組織（或器官），植物材料常用大豆、黃豆，動物材料常用的是雞蛋（卵白）。如用大豆、黃豆，必須提前浸泡12d。這樣容易研磨成漿（豆?jié){的實驗效果也不錯，因此有條件的學校，可以直接采用現成的大豆磨成的豆?jié){，豆?jié){可以購買，也可以用小型的榨汁機制）。用蛋清做實驗必須經過稀釋，如蛋清液稀釋不夠，與雙縮脲試劑反應后會粘固在試管的內壁上，使反應不容易徹底，并且試管也不容易刷洗干凈。雙縮脲試劑A和雙縮脲試劑B的加入的順序不可以改變。因為蛋白質只有在堿性環(huán)境中才能與CuSO4發(fā)生紫色反應，否則紫色反應會被Cu(OH) 2遮蔽。讓學生反思：這次探索實驗的心得。五討論與思考1在實驗中，最后的實驗結果紫色反應不明顯，試管內溶液的顏色還是呈現CuSO4的藍色，這是為什么？簡析：這是因為雙縮脲試劑B（質量濃度為0.01g/mL的藍色CuSO4溶液）加得過多。2如何稀釋蛋清才能取得較好的實驗效果？簡析：在蛋白質的鑒定實驗中，若用蛋白質作實驗材料，必須稀釋，以免實驗后粘住試管，不易洗刷。方法：將雞蛋一端輕輕敲破一小口，讓蛋清流入容器中，然后按比例蛋清蒸餾水19的比例混合攪勻，再用4層紗布過濾，放入滴瓶備用，這樣配出的蛋清稀釋液與雙縮脲試劑發(fā)生反應后不會粘固在試管的內壁上，反應也徹底，試管也易刷洗干凈。3對斐林試劑和雙縮脲試劑的配方，敘述不正確的是 ( )A都含有NaOH溶液和CuSO4溶液 B斐林試劑的配制是將45滴0.05g/mL的CuSO4溶液滴入2mL0.1g/mL的NaOH溶液中即成 C雙縮脲試劑是將34滴0.01g/mL的CuSO4溶液滴入2mL0.1g/mL的NaOH溶液中混合而成的 D.雙縮脲試劑含有兩種試劑：質量濃度為0.1g/mL的NaOH溶液和質量濃度為0.01g/mL的CuSO4溶液答案：C4在用雙縮脲試劑鑒定蛋白質實驗時，正確的操作是 ( )A2mL蛋白稀釋液先加2mL0.1g/mL的NaOH溶液，再加34滴0.01g/mL的CuSO4溶液CuSO4B2mL蛋白稀釋液先加34滴0.01g/mL的CuSO4溶液，再加2mL0.1g/mL的NaOH溶液C2mL蛋白稀釋液，同時加入2mL0.1g/mL的NaOH和34滴0.01g/mL的CuSO4混合液D在2mL 0.1g/mL的NaOH和34滴0.01g/mL的CuSO4混合液中加入2mL蛋白稀釋液答案：A六深化拓展1用徒手切片法鑒定組織中的蛋白質取新鮮的大豆種子（去種皮），用刀片切下極薄的一片放在載玻片上，先滴2滴質量濃度為0.1g/mL的NaOH溶液，片刻后，再加質量濃度為0.01g/mL的CuSO4溶液2滴，充分混合反應后，蓋上蓋玻片，在高倍顯微鏡下，可看到大豆細胞含有圓形的紫色顆粒。 （摘自2003年生物學通報第4期 第36頁）2蛋白質的顏色反應（1）蛋白質的黃色反應蛋白質中含有苯環(huán)結構的氨基酸，如酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸等。這類蛋白質可被濃硝酸硝化生成黃色的硝基苯衍生物。該物質在酸性環(huán)境中呈黃色，在堿性環(huán)境中轉變?yōu)槌赛S色的硝醌酸鈉。反應如下：絕大多數蛋白質含有帶苯環(huán)中氨基酸，因此都有黃色反應。皮膚、毛發(fā)、指甲等遇濃HNO3變黃即發(fā)生此類黃色反應。注：濃硝酸（d1.42g/mL）鑒定方法：取一支試管加入稀釋20倍的雞蛋清溶液4滴，再加入2滴濃硝酸，用微火加熱并觀察現象，待試管出現黃色后，于室溫下逐滴加入10氫氧化鈉溶液至堿性，觀察顏色變化。蛋白質的顏色反應表：3蛋白質含量的測定與純度鑒定在蛋白質分離提純的過程中，經常需要測定蛋白質的含量和檢查某一蛋白質的提純程度。這些工作包括：測定蛋白質的總量，測定蛋白質混合物中某一特定蛋白質的含量和測定最后制品的純度。測定蛋白質總量常用的方法有：凱氏定氮法、雙縮脲法、Folin-酚試劑法和紫外吸收法等。測定蛋白質混合物中某一特定蛋白質的含量通常要用具有高度特異性的生物學方法。如具有酶或激素性質的蛋白質可以利用它們的酶活性或激素活性來測定含量；利用抗體抗原反應，也可測定某一特定的蛋白質含量。這些生物學方法的測定與總蛋白質測定配合起來，可以用來研究蛋白質分離過程中某一特定蛋白質的提純程度。蛋白質制品純度的鑒定通常采用物理化學的方法，例如電泳分析、沉降分析、擴散分析等。（摘自 沈同 王鏡巖主編 生物化學上冊 第223頁第224頁）七文獻鏈接1施憶等編著 探索實驗研究 浙江教育出版社 2002年版 第41頁第42頁2人民教育出版社生物自然室編著 全日制普通高級中學教科書（試驗修訂本必修） 生物第一冊 2002