【人教版】高二生物選修一53《血紅蛋白提取和分離》教案設(shè)計(jì)

專題5DNA與蛋白質(zhì)技術(shù)課題5.3血紅蛋白的提取和分別一、【課題目標(biāo)】（一）知識(shí)與技術(shù)1、試試從血液中提取和分別血紅蛋白2、認(rèn)識(shí)色譜法、電泳法平分別生物大分子的基根源理（二）過(guò)程與方法體驗(yàn)血紅蛋白提取和分別的實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)格要求，注意依照操作提示進(jìn)行有關(guān)步驟（三）感情、態(tài)度與價(jià)值觀初步形成科學(xué)的思想方式，發(fā)展科學(xué)修養(yǎng)和人文精神二、【課題要點(diǎn)】凝膠色譜法的原理和方法三、【課題難點(diǎn)】樣品的預(yù)辦理；色譜柱填料的辦理和色譜柱的裝填四、【教課方法】啟迪式教課五、【教課工具】多媒體課件六、【教課過(guò)程】（一）引入新課蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要擔(dān)當(dāng)者，是細(xì)胞內(nèi)含量最高的有機(jī)化和物。對(duì)蛋白質(zhì)的研究有助于人們對(duì)生命過(guò)程的認(rèn)識(shí)和理解。所以需要從細(xì)胞中提取蛋白質(zhì)進(jìn)行研究。如何提取蛋白質(zhì)呢？（二）進(jìn)行新課1．基礎(chǔ)知識(shí)蛋白質(zhì)的物化理性質(zhì)：形狀、大小、電荷性質(zhì)和多少、溶解度、吸附性質(zhì)、親和力等千差萬(wàn)別，由此提取和分別各樣蛋白質(zhì)。1．1凝膠色譜法（分派色譜法）：1）原理：（圖5－13a）分子量大的分子經(jīng)過(guò)多孔凝膠顆粒的空隙，行程短，流動(dòng)快；分子量小的分子穿過(guò)多孔凝膠顆粒內(nèi)部，行程長(zhǎng)，流動(dòng)慢。2）凝膠資料：多孔性，多糖類化合物，如葡聚糖、瓊脂糖。13）分別過(guò)程：（圖5－13b）混淆物上柱→洗脫→大分子流動(dòng)快、小分子流動(dòng)慢→采集大分子→采集小分子＊洗脫：從色譜柱上端不停注入緩沖液，促進(jìn)蛋白質(zhì)分子的差速流動(dòng)。1．2緩沖溶液1）原理：由弱酸和相應(yīng)的強(qiáng)堿弱酸鹽構(gòu)成（如H2CO3－NaHCO3，HC－NaC，NaH2PO4/Na2HPO4等），調(diào)理酸和鹽的用量，可配制不一樣pH的緩沖液。2）緩沖液作用：抵制外界酸、堿對(duì)溶液pH的擾亂而保持pH穩(wěn)固。1．3凝膠電泳法：1）原理：不一樣蛋白質(zhì)的帶電性質(zhì)、電量、形狀和大小不一樣，在電場(chǎng)中遇到的作使勁大小、方向、阻力不一樣，致使不一樣蛋白質(zhì)在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度不一樣。［思慮］閱讀教材后，填寫下表：決定運(yùn)動(dòng)方形成庫(kù)侖形成阻決定運(yùn)動(dòng)速向力力率電荷性質(zhì)√電荷量√√分子形√√狀分子大√√?。?）分別方法：瓊脂糖凝膠電泳、聚丙烯酰胺經(jīng)膠電泳等。（3）分別過(guò)程：在必定pH下，使蛋白質(zhì)基團(tuán)帶上正電或負(fù)電；加入帶負(fù)電荷多的SDS，形成“蛋白質(zhì)－SDS復(fù)合物”，使蛋白質(zhì)遷徙速率僅取決于分子大小。2．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2.1蛋白質(zhì)的提取和分別一般分為哪些基本步驟？樣品辦理、粗分別、純化、純度判定。思慮：能否所有種類的蛋白質(zhì)的提取和分別都是這樣的？為何？不是。因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的根源和性質(zhì)不一樣，分別方法差異很大。2.2選擇實(shí)驗(yàn)資料1）你以為鳥類血液和哺乳動(dòng)物血液中，最好哪一種血液來(lái)提取血紅蛋白？為何？哺乳動(dòng)物血液。因?yàn)樵摷?xì)胞中沒(méi)有細(xì)胞核，血紅蛋白含量高。2）請(qǐng)閱讀教材，認(rèn)識(shí)哺乳動(dòng)物血液構(gòu)成及血紅蛋白性質(zhì)。并思慮回答以下問(wèn)題：血液由和兩部分構(gòu)成。2血細(xì)胞中細(xì)胞數(shù)目最多，細(xì)胞的含量最高的化合物是。該化合物是由和構(gòu)成的，此中每個(gè)亞基中都含有一個(gè)能與O2和CO2聯(lián)合的基團(tuán)。2.3從紅細(xì)胞中分別出血紅蛋白的過(guò)程為：清洗紅細(xì)胞、開釋血紅蛋白、分別血紅蛋白、透析。清洗紅細(xì)胞的目的是什么？除掉血漿蛋白的雜蛋白，有益于后續(xù)步驟的分別純化。紅細(xì)胞的清洗過(guò)程為血液＋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→遲緩攪拌10min→低速短時(shí)離心→吸出上清液→頻頻清洗直至上清液無(wú)黃色思慮：加入檸檬酸鈉有何目的？為何要低速、短時(shí)離心？為何要遲緩攪拌？防備血液凝結(jié)；防備白細(xì)胞積淀；防備紅細(xì)胞破裂開釋出血紅蛋白。思慮：你有什么方法將紅細(xì)胞中的血紅蛋白開釋出來(lái)？加入蒸餾水，用玻璃棒迅速攪拌一段時(shí)間。增補(bǔ)：加入蒸餾水后紅細(xì)胞液體積與原血液體積要同樣。加入甲苯的目的是溶解細(xì)胞膜，有益于血紅蛋白的開釋和分別。此時(shí)，紅細(xì)胞破裂混淆液中不單含有血紅蛋白，并且還含有細(xì)胞破裂物、脂質(zhì)、甲苯有機(jī)溶劑等。如何除掉這些雜質(zhì)呢？因?yàn)樗鼈兊拿芏炔灰粯?，科學(xué)家采納了離心分別的方法：紅細(xì)胞破裂混淆液→中速長(zhǎng)時(shí)離心（2000c/min×10min）→濾紙過(guò)濾除掉脂質(zhì)→分液漏斗分別出血紅蛋白2.4如何除無(wú)機(jī)鹽離子和小分子有機(jī)物質(zhì)呢？。透析。半透膜的選擇透過(guò)性，大分子物質(zhì)不可以經(jīng)過(guò)半透膜，離子和小分子能夠經(jīng)過(guò)半透膜。在透析過(guò)程中，血紅蛋白溶液中的離子和小分子不停經(jīng)過(guò)半透膜擴(kuò)散進(jìn)入到pH＝7的磷酸緩沖液中。思慮：為何使用pH＝7的磷酸緩沖液？為何緩沖液量遠(yuǎn)多于血紅蛋白溶液量？保持血紅蛋白的正常特征。有益于雜質(zhì)分子充分地向外擴(kuò)散。總結(jié)：經(jīng)過(guò)以上四個(gè)基本過(guò)程，紅細(xì)胞中的血紅蛋白就被提拿出來(lái)。但此中還含有其余種類的蛋白質(zhì)分子（如呼吸酶等）。如何將雜蛋白與血紅蛋白分別開來(lái)呢？我們來(lái)研究蛋白質(zhì)提取和分別的第二個(gè)步驟――粗分別（凝膠色譜操作）。2.5凝膠色譜分別蛋白質(zhì)包含：制作色譜柱、裝填色譜柱、樣品加入和洗脫。依據(jù)教材圖5－19，說(shuō)出制作色譜柱需要的資料。橡皮塞2個(gè)、打孔器、小刀、移液管、尼龍紗、尼龍網(wǎng)、玻璃管、尼龍管等。色譜柱的制作過(guò)程：準(zhǔn)備資料→加工橡皮塞→安裝色譜柱下邊進(jìn)行第二步――凝膠色譜柱的裝填。請(qǐng)閱讀教材：色譜柱的裝填過(guò)程。步驟操作要求①操作要求色譜柱垂直固定在支架上3②計(jì)算稱量凝膠依據(jù)色譜柱體積計(jì)算凝膠用量凝膠顆粒＋蒸餾水→充分溶脹③配制懸浮液凝膠顆粒＋洗脫液→開水?、苎b填懸浮液一次性遲緩倒入；輕輕敲打⑤緩沖液清洗平馬上用磷酸緩沖液清洗均衡12h衡樣品加入和洗脫。其基本過(guò)程是：調(diào)理緩沖液面→加入蛋白質(zhì)樣品→調(diào)理緩沖液面→洗脫→采集分裝蛋白質(zhì)至此，血紅蛋白即可獲取粗分別。在整個(gè)操作過(guò)程中，應(yīng)該注意以下事項(xiàng)：（1）紅細(xì)胞的清洗：清洗次數(shù)不可以過(guò)少；低速、短時(shí)離心。2）凝膠的預(yù)辦理：開水浴法時(shí)間短，還可以除掉微生物隨和泡3）色譜柱的裝填：裝填盡量密切，降低顆?？障叮粺o(wú)氣泡；洗脫液不可以斷流。4）色譜柱成功標(biāo)記：紅色區(qū)帶平均一致地挪動(dòng)。（三）講堂總結(jié)、評(píng)論4血蛋白質(zhì)分子的差異性紅蛋凝膠色譜法原理分別過(guò)程白凝膠電泳法的提緩沖溶液組成作用取和蛋白質(zhì)的樣品辦理粗分離分離提取分別純度判定純化（四）實(shí)例研究例1利用凝膠色譜法，什么樣的蛋白質(zhì)先洗脫出來(lái)（）相對(duì)分子質(zhì)量大的溶解度高的相對(duì)分子量小的所代電荷多的分析：凝聚色譜法使依據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量的大小分別蛋白質(zhì)的有效方法。相對(duì)分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)能進(jìn)入凝膠內(nèi)部通道，行程較長(zhǎng)，挪動(dòng)速度較慢；相對(duì)分子質(zhì)量大的蛋白質(zhì)，行程較短，挪動(dòng)速度較快，第一洗脫出來(lái)。答案：A例2蛋白質(zhì)提取和分別分為哪幾步（）A.樣品辦理、凝膠色譜操作、SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳樣品辦理、凝膠色譜操作、純化樣品辦理、粗分別、純化、純度判定樣品辦理、純化、粗分別、純度判定分析：蛋白質(zhì)的提取和分別分為樣品辦理、粗分別、純化、純度判定四步。A中凝膠色譜操作及SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳為實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中的技術(shù)答案：C☆綜合應(yīng)用例3用凝膠色譜法分別蛋白質(zhì)時(shí)，分子量大的蛋白質(zhì)（）A行程較長(zhǎng)，挪動(dòng)速度較慢B行程較長(zhǎng)，挪動(dòng)速度較快C行程較短，挪動(dòng)速度較慢D行程較短，挪動(dòng)速度較快分析：在小球體內(nèi)部有很多貫串的通道，當(dāng)相對(duì)分子質(zhì)量不一樣的蛋白質(zhì)經(jīng)過(guò)凝膠時(shí)，相對(duì)分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)簡(jiǎn)單進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道，行程較長(zhǎng)，挪動(dòng)速度較慢；而相對(duì)分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)沒(méi)法進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道，只好在凝膠外面挪動(dòng)，行程較短，挪動(dòng)速度較快。5答案：D（五）穩(wěn)固練習(xí)1.凝膠色譜法分別蛋白質(zhì)的依照是（）對(duì)其余分子的親和力溶解度所帶電荷多少相對(duì)分子質(zhì)量的大小2.凝膠色譜法中所用的凝膠化學(xué)實(shí)質(zhì)大多是（）糖類化合物脂質(zhì)蛋白質(zhì)核酸3.采納紅細(xì)胞作為分別蛋白質(zhì)的實(shí)驗(yàn)資料，有何利處（）血紅蛋白是有色蛋白紅細(xì)胞無(wú)細(xì)胞核紅細(xì)胞蛋白質(zhì)含量高紅細(xì)胞DNA含量高4.將攪拌好的混淆液離心來(lái)分別血紅蛋白溶液時(shí)，第二層是（）甲苯血紅蛋白水溶液脂溶性物質(zhì)的積淀層其余雜質(zhì)的積淀5.血紅蛋白因含有（）而呈紅色A.O2B.COC.CO2D.血紅素6.以下操作正確的選項(xiàng)是（）A.分別紅細(xì)胞時(shí)采納低速長(zhǎng)時(shí)間隔心B.紅細(xì)胞開釋出血紅蛋白只要要加入蒸餾水便可C.分別血紅蛋白溶液是低速短時(shí)間隔心D.透析時(shí)要用20mmol/l的磷酸緩沖液，透析12h7.樣品的加入和洗脫的表達(dá)正確的選項(xiàng)是（）先加入1ml透析后的樣品加樣前要使緩沖液遲緩降落所有流出假如紅色帶平均一致的挪動(dòng)，說(shuō)明色譜柱制作成功洗脫時(shí)能夠用緩沖液也能夠用清水68.以下有關(guān)提取和分別血紅蛋白的程度表達(dá)錯(cuò)誤的選項(xiàng)是（）樣品的辦理就是經(jīng)過(guò)一系列操作采集到血紅蛋白溶液經(jīng)過(guò)透析能夠去除樣品中分子質(zhì)量較大的雜質(zhì)，此為樣品的粗提取可經(jīng)過(guò)凝膠色譜法將相對(duì)分子質(zhì)量大的雜質(zhì)蛋白除掉，即樣品的純化可經(jīng)過(guò)SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳判定血紅蛋白的純度9.凝膠色譜法操作正確的選項(xiàng)是（）將橡皮塞上部用刀切出鍋底狀的凹穴將橡皮塞下部切出凹穴插入的玻璃管的上部要高出橡皮塞的凹穴底面將尼龍網(wǎng)剪成與橡皮塞下部同樣大小的圓片10.樣品的加入和洗脫的操作不正確的選項(xiàng)是（）加樣前，翻開色譜柱下端的流出口，使柱內(nèi)凝膠面上的緩沖液遲緩降落到凝膠面的下邊加樣后，翻開下端出口，使樣品滲透凝膠床內(nèi)等樣品完好進(jìn)入凝膠層后，封閉下端出口用吸管當(dāng)心的將1ml透析后的樣品加到色譜柱的頂端，不要損壞凝膠面答案：1.D2.A3.A4.D5.D6.D7.C8.B9.A10.D七、【課余作業(yè)】1、你能描繪血紅蛋白分別的完好過(guò)程嗎？2、與其余真核細(xì)胞對(duì)比較，紅細(xì)胞有什么特色？這對(duì)你進(jìn)行蛋白質(zhì)的分別和提取有什么意義？八、【教課領(lǐng)會(huì)】本課題重在讓學(xué)生認(rèn)識(shí)生物科學(xué)在蛋白質(zhì)領(lǐng)域的進(jìn)展，說(shuō)明提取、分別高純度的蛋白質(zhì)的重要性和必需性，并學(xué)習(xí)一些蛋白質(zhì)分別和提取的基本技術(shù)。教師能夠發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，讓學(xué)生介紹目前有關(guān)蛋白質(zhì)研究的新進(jìn)展，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而后指出本課題的學(xué)習(xí)意義，讓薛生初步領(lǐng)會(huì)分別純化蛋白質(zhì)的過(guò)程和方法九、【資料袋】凝膠色譜法分別蛋白質(zhì)的原理凝膠色譜法也稱為分派色譜法，它是依據(jù)分子量的大小分別蛋白質(zhì)的方法之一。所用的凝膠實(shí)質(zhì)上是一些細(xì)小的多孔球體，這些小球體大部分是由多糖類化合物構(gòu)成，小球體內(nèi)部有很多貫串的通道，當(dāng)一個(gè)含有各樣分子的樣品溶液遲緩流經(jīng)時(shí)，各分子在色譜柱內(nèi)進(jìn)行兩種不一樣的運(yùn)動(dòng)，即垂直向下的運(yùn)動(dòng)和無(wú)規(guī)則的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，相對(duì)分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)分子不可以進(jìn)入凝膠