高中生物血紅蛋白提取和分離4人教版選修

高中生物血紅蛋白提取和分離4人教版選修第1頁/共34頁第2頁/共34頁2003年4月14日宣布人類基因組序列圖完成這標(biāo)志著進(jìn)入了后基因組時(shí)代。人類基因組：指DNA分子所攜帶的全部遺傳信息。蛋白質(zhì)組：生物個(gè)體表達(dá)的蛋白質(zhì)分子的總和。主要是對蛋白質(zhì)功能的研究第3頁/共34頁

新華網(wǎng)首爾１２月２９日電（記者干玉蘭）韓國浦項(xiàng)工業(yè)大學(xué)科學(xué)家２９日宣布，他們已查明可抑制艾滋病病毒感染的“ＴＲＩＭ５”蛋白質(zhì)核心部分的結(jié)構(gòu)。浦項(xiàng)工業(yè)大學(xué)生物科學(xué)系教授吳秉夏等人，當(dāng)天公開了“ＴＲＩＭ５”蛋白質(zhì)內(nèi)核心部分“Ｂ３０．２／ＳＰＲＹ”的三維分子結(jié)構(gòu)，并稱已弄清楚這一結(jié)構(gòu)的正確位置及它與其他結(jié)構(gòu)之間的相互作用。研究成果發(fā)表在最新一期《分子細(xì)胞》雜志上。

2００４年英國《自然》雜志曾刊登論文說，“ＴＲＩＭ５”蛋白質(zhì)可有效抑制艾滋病病毒的感染。此后，世界各地的很多科學(xué)家開始研究“ＴＲＩＭ５”蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，但到目前為止尚未有人宣稱取得突破性進(jìn)展。第4頁/共34頁我國對蛋白質(zhì)的現(xiàn)階段研究

我國獨(dú)立主持國際“人類肝臟蛋白質(zhì)組計(jì)劃”，參加國際人類蛋白質(zhì)組研究計(jì)劃中的“大規(guī)模抗體制備”項(xiàng)目

第5頁/共34頁思考1分離生物大分子的基本思路是什么？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。思考2蛋白質(zhì)的分離和提取的原理是什么？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)。第6頁/共34頁思考3高溫滅菌和酒精滅菌分別利用蛋白質(zhì)的何種作用，作用結(jié)果是什么被破壞？變性、變性、空間結(jié)構(gòu)思考4人們用雞的紅細(xì)胞提取DNA，用人的紅細(xì)胞提取血紅蛋白的原因是什么？雞的紅細(xì)胞具有細(xì)胞核，含有DNA，便于進(jìn)行DNA的提取，人的紅細(xì)胞無細(xì)胞核，結(jié)構(gòu)簡單，血紅蛋白含量豐富便于提取血紅蛋白。第7頁/共34頁一、基礎(chǔ)知識(shí)：㈠凝膠色譜法（分配色譜法）：1、凝膠：一些微小多孔的球體（內(nèi)含許多貫穿的通道，由多糖類構(gòu)成如葡聚糖、瓊脂糖，具多孔的凝膠就叫分子篩）2、概念：根據(jù)被分離物質(zhì)的蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的大小，利用具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的凝膠的分子篩作用，來進(jìn)行分離。第8頁/共34頁3、原理：當(dāng)不同的蛋白質(zhì)通過凝膠時(shí)，相對（）的蛋白質(zhì)容易進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道，路程（），移動(dòng)速度（），而（）的蛋白質(zhì)無法進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道，只能在（）移動(dòng)，路程（），移動(dòng)速度（），相對分子質(zhì)量不同的蛋白質(zhì)因此得以分離。4、具體過程相對分子質(zhì)量較小較長較慢相對分子質(zhì)量較大凝膠外部較短較快第9頁/共34頁第10頁/共34頁凝膠色譜法分離蛋白質(zhì)的原理第11頁/共34頁第12頁/共34頁1、概念：在一定的范圍內(nèi)，能對抗外來少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或稍加稀釋不引起溶液PH發(fā)生明顯變化的作用叫做緩沖作用，具有緩沖作用的溶液叫做緩沖溶液。㈡緩沖溶液：2、作用：能夠抵制（）的對溶液的（）的影響，維持PH基本不變。外界的酸或堿PH值第13頁/共34頁3、緩沖溶液的配制

通常由（）種緩沖劑溶解于水中配制而成。調(diào)節(jié)緩沖劑的（）就可以制得（）使用的緩沖液。1－2使用比例在不同PH范圍內(nèi)

思考：說出人體血液中緩沖液。NaH2PO4/Na2HPO4H2CO3/NaHCO3第14頁/共34頁㈢電泳：1、概念：指帶電粒子在電場作用下發(fā)生遷移的過程。

在血紅蛋白整個(gè)實(shí)驗(yàn)室中用的緩沖液是磷酸緩沖液，目的是利用緩沖液模擬細(xì)胞內(nèi)的PH環(huán)境，保證血紅蛋白的正常結(jié)構(gòu)和功能，便于觀察（紅色）和材料的科學(xué)研究（活性）第15頁/共34頁2、原理：許多重要的生物大分子，如（）等都具有()在()下，這些基團(tuán)會(huì)帶上（）。在電場的作用下，這些帶電分子會(huì)向著與其（）移動(dòng)。電泳利用了待分離樣品中各種分子（）以及分子本身（）、（）的不同使帶電分子產(chǎn)生不同的（），從而實(shí)現(xiàn)樣品中各種分子的分離。多肽、核酸可解離的基團(tuán)正電或負(fù)電所帶電荷相反的電極帶電性質(zhì)的差異大小形狀遷移速度一定的PH第16頁/共34頁第17頁/共34頁第18頁/共34頁分類：瓊脂糖凝膠電泳和聚丙稀酰胺凝膠電泳。測定（）通常用十二烷基硫酸鈉（SDS）—聚丙稀酰胺凝膠電泳蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量第19頁/共34頁為了消除靜電荷對遷移率的影響可以在凝膠中加入()。SDS能使蛋白質(zhì)發(fā)生完全變性。由幾條肽鏈組成的蛋白質(zhì)復(fù)合體在SDS的作用下會(huì)解聚成單條肽鏈，因此測定的結(jié)果只是()。SDS能與各種蛋白質(zhì)形成蛋白質(zhì)—SDS復(fù)合物，SDS所帶負(fù)電荷的量大大超過了蛋白質(zhì)分子原有電荷量。因而掩蓋了不同種蛋白質(zhì)間的電荷差別，使電泳遷移率完全取決于()。

蛋白質(zhì)在聚丙烯酰胺凝膠中的遷移率取決于它所帶靜電荷的多少以及分子的大小等因素。SDS單條肽鏈的分子量分子的大小第20頁/共34頁聚丙烯酰胺凝膠電泳對分離大分子具有較高的分辨率，但核酸比蛋白質(zhì)分子大得多，只能采用較大孔徑的瓊脂糖凝膠電泳。核酸分子本身含有大量的磷酸根，核酸帶負(fù)電荷，在電場中向正極移動(dòng)。溴化乙啶熒光染料對核酸染色在紫外線的照射下，發(fā)出橙紅色熒光。根據(jù)熒光條帶的粗細(xì)和分布的位置，可以對其鑒定。

說明：第21頁/共34頁電泳檢測結(jié)果瓊脂糖凝膠電泳第22頁/共34頁（四）血紅蛋白在紅細(xì)胞的組成中，約90%是血紅蛋白。它由四個(gè)肽鏈組成，包括兩個(gè)α—肽鏈和兩個(gè)β—肽鏈。每條肽鏈環(huán)繞一個(gè)亞鐵血紅素基團(tuán)，可攜帶一分子氧或一分子二氧化碳。血紅蛋白因含血紅素而呈現(xiàn)紅色。第23頁/共34頁第24頁/共34頁二、實(shí)驗(yàn)操作蛋白質(zhì)的提取和分離一般分為四步：（1）樣品處理：包括洗滌紅細(xì)胞；血紅蛋白稀釋；離心等操作收集到的血紅蛋白溶液。（2）粗分離：透析除去分子較小的雜質(zhì)。（3）純化：通過凝膠色譜法將分子量較大的雜質(zhì)蛋白質(zhì)除去。（4）純度鑒定：通過聚丙烯酰胺凝膠電泳鑒定。第25頁/共34頁二實(shí)驗(yàn)操作蛋白質(zhì)的提取和分離一般分為四步：1.樣品處理血液血漿水分固體物質(zhì)血漿蛋白無機(jī)鹽磷脂葡萄糖等血細(xì)胞白細(xì)胞血小板紅細(xì)胞（最多）血紅蛋白（）兩個(gè)a－肽鏈兩個(gè)β一肽鏈樣品處理—粗分離—純化—純度鑒定共四條肽鏈90％第26頁/共34頁（一）樣品處理1、紅細(xì)胞的洗滌：目的是去除雜蛋白。要加入檸檬酸鈉防止血液凝固；離心將血液分層，用膠頭吸管吸出黃色血漿；用生理鹽水洗滌。2、血紅蛋白的釋放：在蒸餾水和甲苯作用下，紅細(xì)胞破裂釋放3、分離血紅蛋白溶液：離心分層；濾紙過濾去除脂溶性沉淀層；分液漏斗分出紅色透明液體。4、透析：裝入透析袋并置于磷酸緩沖液中（PH為7.0）透析。第27頁/共34頁紅細(xì)胞的洗滌第28頁/共34頁分離血紅蛋白溶液有機(jī)溶劑無色透明的甲苯層脂類物質(zhì)白色脂溶性物質(zhì)沉淀層血紅蛋白溶液紅色透明液體紅細(xì)胞破碎物沉淀暗紅色沉淀物第29頁/共34頁練習(xí)鞏固1、隨著人類跨入蛋白質(zhì)組時(shí)代，對蛋白質(zhì)的研究和應(yīng)用越來越深入，首先要做的一步是A弄清各種蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)B弄清各種蛋白質(zhì)的功能C弄清各種蛋白質(zhì)的合成過程D獲得高純度的蛋白質(zhì)第30頁/共34頁2、用凝膠色譜法分離蛋白質(zhì)的過程中，關(guān)于蛋白質(zhì)的敘述，正確的是A相對分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)行程大于相對分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)B相對分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)行程小于相對分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)C相對分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)行程等于相對分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)D二者根本無法比較第31頁/共34頁3、使用SDS-聚丙烯酰胺電泳過程中，不同蛋白質(zhì)的電泳遷移率完全取決于A電荷的多少B分子的大小C肽鏈的多少D分子形狀的差異4、在采血容器中加入檸檬酸鈉的目的是A調(diào)節(jié)pHB維持紅細(xì)胞的能量供應(yīng)C防止微生物生長D