2024-2025學(xué)年高中生物 專題5 DNA和蛋白質(zhì)技術(shù) 課題3 血紅蛋白的提取和分離教學(xué)實(shí)錄 新人教版選修1

2024-2025學(xué)年高中生物專題5DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)課題3血紅蛋白的提取和分離教學(xué)實(shí)錄新人教版選修1主備人備課成員設(shè)計(jì)思路本節(jié)課以“血紅蛋白的提取和分離”為主題，旨在讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作，深入理解血紅蛋白的特性及其分離方法。課程設(shè)計(jì)緊密結(jié)合新人教版選修1教材，圍繞DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)這一專題，通過實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察能力和分析能力。教學(xué)過程中注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，使學(xué)生在掌握知識(shí)的同時(shí)，提高生物學(xué)素養(yǎng)。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等核心素養(yǎng)。通過血紅蛋白提取和分離實(shí)驗(yàn)，學(xué)生將加深對生物大分子結(jié)構(gòu)和功能的理解，提升實(shí)驗(yàn)操作技能，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和團(tuán)隊(duì)合作精神。此外，通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)生將提高問題解決能力和邏輯思維能力。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：

學(xué)生在此前學(xué)習(xí)過程中已掌握細(xì)胞結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)的基本概念和功能，以及有關(guān)血紅蛋白的初步知識(shí)。他們了解蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的大分子，具有多種功能，包括運(yùn)輸氧氣。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

學(xué)生對生物科學(xué)普遍感興趣，尤其對實(shí)驗(yàn)操作和探究性學(xué)習(xí)充滿熱情。他們的學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，能夠快速掌握新知識(shí)，但在實(shí)驗(yàn)操作方面可能存在差異。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，部分學(xué)生傾向于動(dòng)手實(shí)踐，而另一些則更喜歡理論學(xué)習(xí)。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

學(xué)生在進(jìn)行血紅蛋白提取和分離實(shí)驗(yàn)時(shí)，可能會(huì)遇到以下困難和挑戰(zhàn)：一是實(shí)驗(yàn)操作步驟繁瑣，需要細(xì)致的操作和耐心；二是實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能不穩(wěn)定，需要學(xué)生具備一定的實(shí)驗(yàn)分析和解決問題的能力；三是理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)操作的結(jié)合，需要學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題中。此外，學(xué)生可能對蛋白質(zhì)的復(fù)雜性和血紅蛋白的特性理解不夠深入，這也是需要關(guān)注和引導(dǎo)的方向。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有新人教版選修1《DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)》教材。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與血紅蛋白相關(guān)的圖片、圖表和視頻，以輔助學(xué)生理解其結(jié)構(gòu)和功能。

3.實(shí)驗(yàn)器材：包括血紅蛋白提取和分離所需的試劑、離心機(jī)、顯微鏡等實(shí)驗(yàn)器材，并確保其安全性和完好性。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，配備實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，確保實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生能夠舒適地進(jìn)行操作。教學(xué)流程一、導(dǎo)入新課（用時(shí)5分鐘）

1.結(jié)合教材內(nèi)容，提問學(xué)生：“大家是否知道血紅蛋白在人體中的作用？”

2.引導(dǎo)學(xué)生回顧血紅蛋白的結(jié)構(gòu)和功能，激發(fā)學(xué)生對本節(jié)課的興趣。

3.提出本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)：“通過實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)習(xí)血紅蛋白的提取和分離方法?！?/p>

二、新課講授（用時(shí)15分鐘）

1.講解血紅蛋白的結(jié)構(gòu)和功能，強(qiáng)調(diào)其在氧氣運(yùn)輸中的重要作用。

2.介紹血紅蛋白提取和分離的原理，包括離心分離、電泳分離等。

3.結(jié)合實(shí)驗(yàn)步驟，詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)，如試劑的配制、樣品的處理等。

三、實(shí)踐活動(dòng)（用時(shí)20分鐘）

1.學(xué)生分組進(jìn)行血紅蛋白提取實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄數(shù)據(jù)。

2.學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析血紅蛋白的提取效果，討論影響因素。

3.學(xué)生進(jìn)行血紅蛋白分離實(shí)驗(yàn)，觀察分離效果，記錄分離曲線。

四、學(xué)生小組討論（用時(shí)10分鐘）

1.學(xué)生討論血紅蛋白提取實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，如試劑配制、樣品處理等。

2.學(xué)生討論血紅蛋白分離實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象，如分離曲線的形狀、分離效果等。

3.學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論知識(shí)的關(guān)聯(lián)，如血紅蛋白的分子量、帶電性質(zhì)等。

五、總結(jié)回顧（用時(shí)5分鐘）

1.回顧本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)血紅蛋白的提取和分離方法。

2.分析本節(jié)課的重難點(diǎn)，如實(shí)驗(yàn)操作步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等。

3.鼓勵(lì)學(xué)生在課后查閱資料，進(jìn)一步了解血紅蛋白的生物學(xué)意義。

具體分析和舉例：

1.導(dǎo)入新課：通過提問激發(fā)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生回顧已學(xué)知識(shí)，為新課學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

2.新課講授：結(jié)合教材內(nèi)容，講解血紅蛋白的結(jié)構(gòu)和功能，使學(xué)生對本節(jié)課內(nèi)容有初步了解。

3.實(shí)踐活動(dòng)：通過分組實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親自動(dòng)手操作，加深對血紅蛋白提取和分離方法的理解。

4.學(xué)生小組討論：培養(yǎng)學(xué)生合作交流能力，通過討論解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，提高分析問題、解決問題的能力。

5.總結(jié)回顧：回顧本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容，分析重難點(diǎn)，鞏固所學(xué)知識(shí)。

教學(xué)流程總用時(shí)：45分鐘知識(shí)點(diǎn)梳理1.血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能

-血紅蛋白是一種含鐵的蛋白質(zhì)，主要存在于紅細(xì)胞中。

-血紅蛋白的分子結(jié)構(gòu)包括四個(gè)亞基，每個(gè)亞基包含一個(gè)鐵離子，負(fù)責(zé)氧氣的運(yùn)輸。

-血紅蛋白的功能包括氧氣的結(jié)合、釋放和運(yùn)輸，以及二氧化碳的運(yùn)輸。

2.血紅蛋白的提取

-提取血紅蛋白的方法通常包括紅細(xì)胞的洗滌、血紅蛋白的釋放和純化。

-紅細(xì)胞的洗滌可以通過離心或過濾等方法去除血漿和其他雜質(zhì)。

-血紅蛋白的釋放通常使用緩沖溶液，如生理鹽水或磷酸鹽緩沖溶液。

3.血紅蛋白的分離

-血紅蛋白的分離可以通過多種方法，如離心、電泳和層析等。

-離心分離是基于血紅蛋白的密度差異，通過離心機(jī)將不同密度的組分分離開。

-電泳分離是基于血紅蛋白的電荷差異，通過電場作用使帶電分子移動(dòng)到相應(yīng)的位置。

-層析分離是基于血紅蛋白在不同溶劑中的溶解度差異，通過層析柱分離不同組分。

4.血紅蛋白的純化

-血紅蛋白的純化可以通過多種方法，如凝膠過濾、離子交換層析和親和層析等。

-凝膠過濾是基于分子大小差異，通過凝膠介質(zhì)分離不同大小的分子。

-離子交換層析是基于分子電荷差異，通過離子交換樹脂分離帶電分子。

-親和層析是基于分子間的特異性結(jié)合，通過親和配體分離特定分子。

5.血紅蛋白的檢測與分析

-血紅蛋白的檢測可以通過光譜分析、化學(xué)分析或生物化學(xué)方法進(jìn)行。

-光譜分析可以通過紫外-可見光譜或熒光光譜檢測血紅蛋白的吸收或發(fā)射特性。

-化學(xué)分析可以通過比色法或滴定法檢測血紅蛋白的濃度。

-生物化學(xué)方法可以通過酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）或免疫印跡檢測血紅蛋白的特定抗原。

6.血紅蛋白在疾病診斷中的應(yīng)用

-血紅蛋白的異常可以導(dǎo)致多種疾病，如貧血、血紅蛋白病等。

-通過檢測血紅蛋白的濃度、類型和功能，可以輔助診斷相關(guān)疾病。

-血紅蛋白分析在臨床醫(yī)學(xué)中具有重要意義，有助于疾病的早期發(fā)現(xiàn)和治療。

7.血紅蛋白研究的重要性

-血紅蛋白的研究有助于深入理解血液生理學(xué)和病理學(xué)。

-通過血紅蛋白的研究，可以開發(fā)新的治療方法，如基因治療和藥物設(shè)計(jì)。

-血紅蛋白的研究對于提高人類健康水平具有重要意義。典型例題講解例題1：血紅蛋白的提取和分離實(shí)驗(yàn)中，以下哪種方法最適合用于分離血紅蛋白的不同亞基？

A.離心分離

B.電泳分離

C.層析分離

D.沉淀分離

答案：A.離心分離

例題2：在血紅蛋白提取實(shí)驗(yàn)中，為什么要使用生理鹽水洗滌紅細(xì)胞？

A.生理鹽水可以去除紅細(xì)胞表面的雜質(zhì)

B.生理鹽水可以保持紅細(xì)胞的完整結(jié)構(gòu)

C.生理鹽水可以穩(wěn)定血紅蛋白的活性

D.以上都是

答案：D.以上都是

例題3：血紅蛋白的分子量大約是多少？

A.16,000Da

B.64,000Da

C.180,000Da

D.200,000Da

答案：B.64,000Da

例題4：在血紅蛋白分離實(shí)驗(yàn)中，為什么會(huì)出現(xiàn)不同的分離曲線？

A.由于血紅蛋白的分子量不同

B.由于血紅蛋白的帶電性質(zhì)不同

C.由于血紅蛋白的溶解度不同

D.由于實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范

答案：A.由于血紅蛋白的分子量不同

例題5：以下哪種方法可以用來檢測血紅蛋白的濃度？

A.紫外-可見光譜

B.比色法

C.滴定法

D.ELISA

答案：A.紫外-可見光譜

補(bǔ)充說明：

例題1的補(bǔ)充說明：離心分離是基于血紅蛋白的密度差異，因此最適合用于分離血紅蛋白的不同亞基。

例題2的補(bǔ)充說明：使用生理鹽水洗滌紅細(xì)胞可以去除紅細(xì)胞表面的雜質(zhì)，保持紅細(xì)胞的完整結(jié)構(gòu)，并穩(wěn)定血紅蛋白的活性。

例題3的補(bǔ)充說明：血紅蛋白的分子量大約為64,000Da，這是一個(gè)常見的知識(shí)點(diǎn)，需要學(xué)生掌握。

例題4的補(bǔ)充說明：血紅蛋白的分離曲線不同，主要是因?yàn)檠t蛋白的分子量不同，這影響了其在離心分離或電泳分離中的遷移速度。

例題5的補(bǔ)充說明：紫外-可見光譜是一種常用的方法來檢測血紅蛋白的濃度，因?yàn)樗梢詼y量血紅蛋白對特定波長光的吸收強(qiáng)度。板書設(shè)計(jì)①血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能

-結(jié)構(gòu)：多聚蛋白，含鐵，四個(gè)亞基

-功能：氧氣運(yùn)輸，二氧化碳運(yùn)輸

②血紅蛋白的提取

-提取方法：洗滌紅細(xì)胞，釋放血紅蛋白，純化

-洗滌：去除雜質(zhì)，保持紅細(xì)胞完整

-釋放：使用緩沖溶液，如生理鹽水

-純化：凝膠過濾，離子交換層析，親和層析

③血紅蛋白的分離

-分離方法：離心分離，電泳分離，層析分離

-離心分離：基于密度差異

-電泳分離：基于電荷差異

-層析分離：基于溶解度差異

④血紅蛋