课题3　血红蛋白的提取和分离教学设计及课堂实录

《血红蛋白的提取和分离》教学设计

一、教学目标：

本课题通过尝试对血液中血红蛋白的提取和分离，使学生能够体验从复杂体系中提取生物大分子的基本过程和方法，并了解色谱法、电泳法等分离生物大分子的基本原理，为今后学习运用这些技术打下基础。

二、教学重点与难点

课题重点：凝胶色谱法的原理和方法。

课题难点：样品的预处理；色谱柱填料的处理和色谱柱的装填。

三、课题背景分析

课题背景通过当今生物科学在蛋白质研究领域的进展，说明提取、分离高纯度的蛋白质的重要性和必要性，进而明确地提出课题目的：以血红蛋白为实验材料，学习蛋白质提取和分离的一些基本技术。教师可以发挥学生的主动性，让学生介绍当前有关蛋白质研究的新进展，激发学生的学习兴趣，然后指出本课题的学习意义，让学生初步体会分离纯化蛋白质的过程和方法。

四、教学工具:多媒体

五、教学过程：

（一）引入新课

知识回顾：蛋白质的相关知识点

（二）进行新课

1．基础知识

分析蛋白质分离和提取的原理，从而理解蛋白质分离的方法。

1．1凝胶色谱法（分配色谱法）：

（1）原理：是根据相对分子质量的大小分离物质的蛋白质的有效方法分离。

［思考］阅读教材

后，填写下表：

（2）凝胶材料：一些微小的多孔球体，大多数凝胶是由多糖类化合物（如葡聚糖或琼脂糖）构成的体，内部有许多贯穿的通道。

（3）分离过程： 混合物上柱→洗脱→大分子流动快、小分子流动慢→收集大分子→收集小分子

＊洗脱：从色谱柱上端不断注入缓冲液，促使蛋白质分子的差速流动。

1．2缓冲溶液

（1）原理：在一定的范围内，凡是能够抵制外加少量强酸或强碱的影响使原来溶液PH值基本保持不变的混合溶液。

（2）缓冲液作用：能够抵制外界的酸和碱对溶液PH值的影响，维持PH基本不变。

1．3凝胶电泳法：

（1）原理：带电粒子在电场作用下发生迁移的过程。

阅读课本，思考以下问题：

1.1.聚丙稀酰胺凝胶电泳原理：

1.2. SDS作用机理: 2．实验设计

引入：请看图，认识哺乳动物血液组成及血红蛋白性质。并思考回答下列问题：

血液由 和 两部分组成。

血细胞中 细胞数量最多，细胞的含量最高的化合物是 。

2.1蛋白质的提取和分离一般分为哪些基本步骤？

样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定。

2.2从红细胞中分离出血红蛋白的过程为：洗涤红细胞、释放血红蛋白、分离血红蛋白、透析。

洗涤红细胞的目的是什么？

去除杂蛋白，以利于后续血红蛋白的分离纯化，洗涤次数不可过少。

红细胞的洗涤过程为：

采集血样→低速短时离心→吸取血浆→生理盐水洗涤

→低速短时离心→吸出上清液→反复洗涤直至上清液中已没有黄色，表明洗涤干净

2.3血红蛋白的释放：加蒸馏水、甲苯等有机溶剂。

思考：怎样除去这些杂质呢？

它们的密度不同，采取离心分离的方法：

红细胞破碎混合液→中速长时离心（2000c/min×10min）→滤纸过滤除去脂质→分液漏斗分离出血红蛋白

2.4如何除无机盐离子和小分子有机物质呢？。

透析：半透膜的选择透过性，大分子物质不能通过半透膜，离子和小分子能够通过半透膜。

2.5凝胶色谱分离蛋白质包括：制作色谱柱、装填色谱柱、样品加入和洗脱。

根据教材图5－19，说出制作色谱柱需要的材料。

橡皮塞2个、打孔器、小刀、移液管、尼龙纱、尼龙网、玻璃管、尼龙管等。

色谱柱的制作过程：准备材料→加工橡皮塞→安装色谱柱

下面进行第二步――凝胶色谱柱的装填。请阅读教材：色谱柱的装填过程。

样品加入和洗脱。其基本过程是：

调节缓冲液面→加入蛋白质样品→调节缓冲液面→洗脱→收集分装蛋白质

至此，血红蛋白即可得到粗分离。

2.6注意事项：

（1）红细胞的洗涤：

洗涤次数不能过少；低速、短时离心。

（2）凝胶的预处理：

沸水浴法时间短，还能除去微生物和气泡

（3）色谱柱的装填：

装填尽量紧密，降低颗粒间隙；无气泡；洗脱液不能断流。

（4）色谱柱成功标志：红色区带均匀一致地移动。

六、课后小结

本课题重在让学生了解生物科学在蛋白质领域的进展，说明提取、分离高纯度的蛋白质的重要性和必要性，并学习一些蛋白质分离和提取的基本技术。教师可以发挥学生的主动性，让学生介绍当前有关蛋白质研究的新进展，激发学生的学习兴趣，然后指出本课题的学习意义，让学生初步体会分离纯化蛋白质的过程和方法

七、课后习题

1.选用红细胞作为分离蛋白质的实验材料的好处是 （ ）

A.血红蛋白是有色蛋白 B.红细胞无细胞核 C.红细胞蛋白质含量高 D.红细胞DNA含量高

答案A 在红细胞中约90%是血红蛋白，血红蛋白因含有血红素而呈现红色，因

此凝胶色谱分离时可以通过观察颜色来判断什么时候应该收集洗脱液。这使血红蛋白的分离过程非常直观，大大简化了实验操作。

2.血红蛋白呈红色的原因是 （ ）

A.含有O2 B.含有CO C.含有CO2 D.含有血红素

答案D 血红蛋白因含有血红素而成红色。

3.凝胶色谱法分离蛋白质的依据是 （ ）

A.对其他分子的亲和力 B.溶解度 C.所带电荷多少 D.相对分子质量的大小

答案D凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。分子小的蛋白质容易进入凝胶内部，路程长，移动速度较慢，分子大的蛋白质无法进入凝胶内部，路程短，移动速度较慢，从而将相对分子质量不同的蛋白质分离。

4.缓冲液的作用是在一定范围内，抵制外界的影响来维持 （ ）

A.温度基本不变 B.pH基本不变 C.渗透压基本不变 D.氧气浓度基本不变

答案B 缓冲液中的缓冲物质主要是对酸碱物质起到缓冲作用，以维持pH基本不变。

5.使用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳过程中，不同蛋白质的电泳迁移率完全取决于 （ ）

A.电荷的多少 B.分子的大小 C.肽链的多少 D.分子形状的差异

答案B 蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率取决于它所带净电荷的多少以及分子的大小等因素。为了消除净电荷对迁移率的影响，可以在凝胶中加入SDS。SDS所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量，因而掩盖了不同种蛋白质间的电荷差别，使电泳迁移率完全取决于分子的大小。

八、板书

课题3 血红蛋白的提取和分离

1．基础知识

2．实验设计

3．实验操作