關(guān)于生物透析實(shí)驗(yàn)的跨學(xué)科改進(jìn)的嘗試-高一上學(xué)期生物浙科版（2019）必修1

1、關(guān)于生物透析實(shí)驗(yàn)的跨學(xué)科改進(jìn)的嘗試一、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新背景： 新版浙科版必修一中關(guān)于透析袋的實(shí)驗(yàn)，利用碘-碘化鉀（小分子）溶液和淀粉（大分子）。 蛋白質(zhì)（大分子）的分離純化是非常復(fù)雜的，蛋白質(zhì)中常含有雜質(zhì)，如無機(jī)鹽（小分子）。要去除雜質(zhì)，同時(shí)保持蛋白質(zhì)的活性，比較常見的方法就是對蛋白質(zhì)采取分級鹽析，從而初步提純。 （1）二、蛋白質(zhì)的鹽析和復(fù)原的原理： 在水溶液中，蛋白質(zhì)表面有水化層幫助其親水，分子上某些基團(tuán)的離子使得水化層厚度增加，從而形成穩(wěn)定的親水膠體。當(dāng)我們向蛋白質(zhì)溶液中加入一些濃度較高的非重金屬的無機(jī)鹽溶液（如飽和硫酸銨溶液）后，蛋白質(zhì)的電荷狀態(tài)被打破，原來穩(wěn)定的膠體就會失去水化層而沉淀，這種現(xiàn)

2、象就被稱為蛋白質(zhì)的鹽析。 其實(shí)對于蛋白質(zhì)來說，鹽析是一個(gè)可逆的過程。當(dāng)除去引起沉淀的因素后（如將鹽脫去，或者濃度降低），原來鹽析的蛋白質(zhì)就會重新溶于水中，其性質(zhì)并不發(fā)生變化。（和蛋白質(zhì)的變性不同）（2）三、實(shí)驗(yàn)試劑及材料1、10%稀蛋清溶液 2、飽和硫酸銨溶液 3、氯化鋇溶液、稀硝酸溶液4、透析袋、彈珠和透析袋夾子5、雙縮脲試劑A、B6、試管、燒杯及玻璃棒7、蒸餾水（或去離子水）8、導(dǎo)線、開關(guān)、發(fā)光二極管9、學(xué)生電源10、TDS儀（便攜式電導(dǎo)率儀）（3）蛋清難以形成溶液，查找資料后發(fā)現(xiàn)需要用生理然水按一定比例配制鳴謝：化學(xué)實(shí)驗(yàn)員馮老師幫助配制飽和硫酸銨溶液、氯化鋇溶液、稀硝酸溶液鳴謝：總務(wù)處趙

3、老師政采云采買鳴謝：生物實(shí)驗(yàn)員王老師提供試劑、儀器、場地及協(xié)助拍攝鳴謝：物理實(shí)驗(yàn)員趙老師提供儀器、采買發(fā)光二極管鳴謝：淘寶和物流給力（7）初中物理告訴我們： 純水是不導(dǎo)電的，只有當(dāng)水中有溶質(zhì)（雜質(zhì)）才會導(dǎo)電，這里的純水來自娃哈哈牌純凈水贊助，該牌純凈水在實(shí)驗(yàn)室里可以代替去離子水使用。驗(yàn)證純水不導(dǎo)電： 連接如視頻所示的電路，然后導(dǎo)線直接插入到純水中，二極管不發(fā)光，直接連接導(dǎo)線，二極管發(fā)光。（4）四、實(shí)驗(yàn)步驟（一）（8）紙上終覺淺，絕知要躬行 用雞蛋中的蛋清進(jìn)行稀釋后，直接進(jìn)行蛋白質(zhì)的鹽析實(shí)驗(yàn)，均告失敗，沒有明顯現(xiàn)象。咨詢了化學(xué)老師也無果。后來查詢了資料，發(fā)現(xiàn)稀蛋清要按照一定流程來配制。配制生理鹽

4、水： 計(jì)算、稱量，配制一定量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的生理鹽水。（5）四、實(shí)驗(yàn)過程（二）（9）制備稀蛋清溶液： 選新鮮雞蛋，將蛋殼擊破，用蛋清分離器得到蛋清液，按1份雞蛋清，兌9份0.9%NaCl溶液的比例配制稀蛋清溶液，混勻，最后用四層紗布過濾（除去不溶的雜質(zhì)）后備用。（6）四、實(shí)驗(yàn)過程（二）（10）驗(yàn)證蛋白質(zhì)鹽析并完成復(fù)原： 在燒杯中加入稀蛋清溶液25 mL，再加入飽和硫酸銨溶液25 mL，混勻靜置，觀察是否有沉淀物產(chǎn)生。如有，再用滴管吸取沉淀物到試管中，然后滴加蒸餾水，觀察沉淀物是否重新溶解。 （7）四、實(shí)驗(yàn)過程（三）（11）制備蛋白質(zhì)透析裝置 取純水煮開后的透析袋，一端用專用夾子固定好，在

5、透析袋中加入一定量的鹽析后的蛋白質(zhì)沉淀（袋體積的1/2為宜），在其中加入彈珠，防止浮起來。再在燒杯中加入純水80mL，裝置如視頻中所示。 （8）四、實(shí)驗(yàn)過程（四）（12）觀察蛋白質(zhì)透析裝置一段時(shí)間后（約6min），可明顯觀察到透析袋中液面上升，鹽析產(chǎn)生的蛋白質(zhì)沉淀逐漸溶解，說明純水通過滲透作用進(jìn)入到透析袋中。 推測：隨著水的進(jìn)入，同時(shí)硫酸銨中的SO42-和NH4+出透析袋，導(dǎo)致透析袋中鹽濃度下降，蛋白質(zhì)重新溶解。如何驗(yàn)證呢？與此同時(shí)，如何檢測蛋白質(zhì)有沒有出透析袋？ （9）四、實(shí)驗(yàn)過程（五）（13） 驗(yàn)證無機(jī)鹽出透析袋：方法一：取透析袋外，燒杯中的水2 mL于試管中，用BaCl2溶液檢驗(yàn)SO42

6、-，發(fā)現(xiàn)有不溶于稀硝酸的沉淀，說明SO42-可透過半透膜出來。方法二：利用簡易電路和二極管，將導(dǎo)線插入袋外，即燒杯中，發(fā)光則說明無機(jī)鹽從透析袋進(jìn)入純水中。 （10）四、實(shí)驗(yàn)過程（六）（15）驗(yàn)證無機(jī)鹽從透析袋中出來：方法三：便攜式電導(dǎo)率儀（TDS，極靈敏）測定透析用水中離子的量，數(shù)值上升，說明離子透過半透膜出來。 （11）四、實(shí)驗(yàn)過程（六）（14）驗(yàn)證蛋白質(zhì)未從透析袋中出來： 另取燒杯中的透析用水2 mL于試管中，利用雙縮脲試劑檢測是否有蛋白質(zhì)出透析袋。先加2 mL 10%NaOH，搖勻，再加1%CuSO4 5滴，和對照組比，沒有出現(xiàn)紫色，說明蛋白質(zhì)未從透析袋中出來，證明透析袋結(jié)構(gòu)完整。 （1

7、2）四、實(shí)驗(yàn)過程（七）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（1）蛋白質(zhì)鹽析（2）無機(jī)鹽出透析袋，使鹽析的蛋白質(zhì)重新溶解（3）SO42-遇BaCl2 出現(xiàn)沉淀（靈敏）（4）蛋白質(zhì)遇雙縮脲試劑變紫色（靈敏） （5）二極管發(fā)光（靈敏）（6）便攜式電導(dǎo)率儀數(shù)值上升（極靈敏）以上的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象多為定性，可以從隨時(shí)間變化，定量測定的角度來優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的結(jié)果檢測。五、實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化改進(jìn)關(guān)于渾濁和顏色加深，可以考慮用光電比色計(jì)，測定不同時(shí)刻的OD值，從而繪制隨時(shí)間變化，離子出透析袋的相對量。利用臺式電導(dǎo)率儀，測定不同時(shí)刻的電導(dǎo)率，查表換算出對應(yīng)離子濃度，從而繪制隨時(shí)間變化，離子出透析袋的相對量，也可比較不同規(guī)格的透析袋的離子出入相對速率。（13）腎臟健康，非常重要 如果小便后，尿中的泡沫