课题3　血红蛋白的提取和分离教案1

《选修1专题五课题3 血红蛋白的提取与分离》

第一课时 教学设计

四川省绵阳普明中学 阚宝莲

【教学目标】

1、简述蛋白质提取和分离的基本原理; 2、了解凝胶色谱法、电泳法等分离生物大分子的基本原理。

【教学重难点】

重点：1、掌握几个主要概念：凝胶色谱法、电泳法、缓冲溶液；

2、了解几个主要原理：凝胶色谱法分离蛋白质的原理、电泳法分离样品的原理、缓冲溶液的组成和作用机理

难点：凝胶色谱法的原理和方法

【教学方法】启发式、讲解式教学

【教学工具】PPT课件及教学视频

【教学过程】

引入新课：

蛋白质是生命活动不可缺少的物质。随着人类基因组计划的进展以及多种生物基因组测序工作的完成，人类跨入了后基因组和蛋白质组时代。对蛋白质的研究与应用，首先需要获得纯度较高的蛋白质。因此，从复杂的细胞混合物中提取、分离高纯度的蛋白质是生物科学研究中经常要做的工作。

进行新课：

一、学生先阅读教材P64-66内容，思考以下几个问题：

思考1

蛋白质分离和提取的原理

根据蛋白质各种特性的差异，如分子的形状和大小、所带电荷的性质和多少、溶解度、吸附性质和对其他分子的亲和力等等，可以用来分离不同种类的蛋白质。

思考2

蛋白质分离的方法

凝胶色谱法

（分离蛋白质方法，采用“分子筛”效应

凝胶电泳法（本课题中用于纯度鉴定） 思考3

用人的红细胞提取血红蛋白的原因是什么？

人的红细胞无细胞核，结构简单，血红蛋白含量丰富便于提取血红蛋白。

经过学生自主学习后，教师统一核对，并在书本上做上相应笔记。

二、掌握几个主要概念

（一）凝胶色谱法（分配色谱法）：

1

1、概念：根据被分离蛋白质的相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。（所用的凝胶实际上是一些微小的多孔球体，利用这些网状结构凝胶的分子筛作用，来分离蛋白质的有效方法。）

2、原理：当不同的蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程较长，移动速度较慢，而相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快

，相对分子质量不同的蛋白质因此得以分离。

3、具体过程（教材P65图5-13）：

A. 相对分子质量较小的蛋白质由于扩散作用进入凝胶颗粒内部而被滞留；相对分子质量较大的蛋白质被排阻在凝胶颗粒外面，在颗粒之间迅速通过。

B.（1）蛋白质混合物上柱；

（2）洗脱开始，相对分子质量较小的蛋白质扩散进入凝胶颗粒内；相对分子质量较大的蛋白质被排阻于凝胶颗粒之外；

（3）相对分子质量较小的蛋白质被滞留；相对分子质量较大的蛋白质被向下移动。

（4）相对分子质量不同的蛋白质分子完全分开；

（5）相对分子质量较大的蛋白质行程较短，已从层析柱中洗脱出来，相对分子质量较小的蛋白质还在行进中。

（二）缓冲溶液：

1、概念：在一定的范围内，能对抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释不引起溶液PH发生明显变化的作用叫做缓冲作用，具有缓冲作用的溶液叫做缓冲溶液。

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2、作用：能够抵制外界的酸或碱对溶液的PH的影响，维持PH基本不变。

3、缓冲溶液的配制

通常由1~2种缓冲剂溶解于水中配制而成。调节缓冲剂的使用比例就可以制得在不同PH范围内使用的缓冲液。

思考

在血红蛋白整个实验室中用的缓冲液是什么？它的目的是什么？

使用的是磷酸缓冲液，目的是利用缓冲液模拟细胞内的PH环境，保证血红蛋白的正常结构和功能，便于观察（红色）和材料的科学研究（活性）

（三）电泳：

1、

概念：指带电粒子在电场作用下发生迁移的过程。

2、

原理：许多重要的生物大分子，如多肽、核酸等都具有可解离的基团，在一定的PH下，这些基团会带上正电或负电。在电场的作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。电泳利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。

3、分类：

琼脂糖凝胶电泳

聚丙稀酰胺凝胶电泳。

测定蛋白质相对分子质量通常用十二烷基硫酸钠（SDS）—聚丙稀酰胺凝胶电泳

蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率取决于它所带静电荷的多少以及分子的大小等因素。

为了消除静电荷对迁移率的影响可以在凝胶中加入SDS。SDS能使蛋白质发生完全变性。由几条肽链组成的蛋白质复合体在SDS的作用下会解聚成单条肽链，因此测定的结果只是单条肽链的分子量。SDS能与各种蛋白质形成蛋白质—SDS复合物，SDS所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有电荷量。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。

三、

难点突破，借助视频播放，帮助学生理解凝胶色谱法分离纯化蛋白质的原理。

四、

课堂总结与检测

见作业单

五、课外讨论：如何测定蛋白质的分子量？

使用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质的分子量时，可选用一组已知分子量的标准蛋白同时进行电泳，根据已知分子量的标准蛋白的电泳区带位置，用电泳迁移率和分子量的对数作标准曲线，可以测定未知蛋白质的分子量。

六、预习要求：下节生物课之前预习本课题的实验操作，绘制血红蛋白分离与鉴定3

的步骤有关概念图。示范如下：

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