课题3　血红蛋白的提取和分离教学设计第二课时

高二生物 课题

课题3 血红蛋白的提取和分离

课型

新授

课时

1 教师复备栏（学生笔记）

【学习目标】站得高——明确学习目标

（一）知识与技能

1、尝试从血液中提取和分离血红蛋白

2、了解色谱法、电泳法等分离生物大分子的基本原理

（二）过程与方法

体验血红蛋白提取和分离的实验的严格要求，注意按照操作提示进行相关步骤

（三）情感、态度与价值观

初步形成科学的思维方式，发展科学素养和人文精神

【学习重点和难点】重点：凝胶色谱法的原理和方法

难点：样品的预处理；色谱柱填料的处理和色谱柱的装填

【学法指导】启发式教学，拓展视野，感受科学技术的重要价值。。

【知识链接】复习旧知，以旧带新

1、DNA的复制方向是从 到 端。

2、DNA析出时，最适宜的盐浓度是 。

3、固定化技术包括 法、 法和 法。

4、、PCR一般要经历30多次循环，每次循环可以分为 、 和 。

5、粗提取的DNA，在 的条件下，用 检验，被染成 。

【学习内容】

一、

自主学习：起步稳——夯实基础促发展 学生阅读教材P64—70,完成下列学案

（一）、基础知识

蛋白质的各种特性的差异，如分子的

和大小、所带 和多少、 、 和对其他分子的亲和力，等等，可以用来分离不同的种类的 。

一、凝胶色谱法：

1、凝胶色谱法也称做 法，是根据相对 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 ，大多是由多糖类化合物构成的，如 或 。在小球内部有许多贯穿的 ，当相对分子质量不同的 通过凝胶时，相对分子质量较小的蛋白质容易进入 的通道，路程较长，移动速度 ；而相对分子质量 的蛋白质无法 凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度 。这样，相对分子质量不同的蛋白质分子因此得以分离。

二、缓冲溶液：

1、缓冲溶液的缓冲作用体现在：在一定范围内，缓冲溶液能够抵制外界

的 或 对溶液PH值的影响，维持PH基本不变。缓冲溶液通常由1-2种 溶于水中配制而成。调节缓冲剂的 就可以制得在不

【达标测评】步步高——巩固成果，对答如流

1. 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

2. 凝胶色谱法中所用的凝胶化学本质大多是（

）

A. 糖类化合物

B. 脂质

C. 蛋白质

D. 核酸

3. 选用红细胞作为分离蛋白质的实验材料，有何好处（

）

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

4. 将搅拌好的混合液离心来分离血红蛋白溶液时，第二层是（

）

A. 甲苯

B. 血红蛋白水溶液

C. 脂溶性物质的沉淀层

D. 其他杂质的沉淀

5. 血红蛋白因含有（

）而呈红色

A. O2

B. CO

C. CO2

D.血红素

6. 下列操作正确的是（

）

A. 分离红细胞时采用低速长时间离心

B. 红细胞释放出血红蛋白只需要加入蒸馏水就可

C. 分离血红蛋白溶液是低速短时间离心

D. 透析时要用20mmol/l的磷酸缓冲液，透析12h 7. 样品的加入和洗脱的叙述正确的是（

）

A. 先加入1ml透析后的样品

B. 加样前要使缓冲液缓慢下降全部流出

C. 如果红色带均匀一致的移动，说明色谱柱制作成功

D. 洗脱时可以用缓冲液也可以用清水

8. 下列有关提取和分离血红蛋白的程度叙述错误的是（

）

A. 样品的处理就是通过一系列操作收集到血红蛋白溶液

B. 通过透析可以去除样品中分子质量较大的杂质，此为样品的粗提取

C. 可通过凝胶色谱法将相对分子质量大的杂质蛋白除去，即样品的纯化

D. 可通过SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定血红蛋白的纯度

9. 凝胶色谱法操作正确的是（

）

A. 将橡皮塞上部用刀切出锅底状的凹穴

B. 将橡皮塞下部切出凹穴

C. 插入的玻璃管的上部要超出橡皮塞的凹穴底面

D. 将尼龙网剪成与橡皮塞下部一样大小的圆片

10. 样品的加入和洗脱的操作不正确的是（

）

A.加样前，打开色谱柱下端的流出口，使柱内凝胶面上的缓冲液缓慢下降到凝胶面的下面

B. 加样后，打开下端出口，使样品渗入凝胶床内

C. 等样品完全进入凝胶层后，关闭下端出口

D. 用吸管小心的将1ml透析后的样品加到色谱柱的顶端，不要破坏凝胶面

【学后反思】

答案：1. D

2.A

3.A

4.D

5.D

6.D

7.C

8.B

9.A

10.D 课后习题

基础达标

1．下列关于凝胶色谱法的原理及操作不正确的是(

) ．A．是利用凝胶把分子大小不同的物质分离开的一种方法

B．在洗脱过程中，大分子不能进入凝胶内部而最先流出，而小分子可以进入凝胶内部而流速缓慢，以致最后流出

C．凝胶内部有很微细的多孔网状结构，其孔隙大小与被分离的物质分子的大小无相应关系

D．一般情况下，凝胶对要分离的物质没有吸附作用，因此所有要分离的物质都应该被洗脱出来

解析：选C。凝胶色谱法是根据相对分子质量大小分离蛋白质的有效方法，凝胶是由多糖类化合物构成的，其内部有很微细的多孔网状结构，小分子蛋白质可以进入凝胶内部，路程较长，移动速度慢，而相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部，路程较短，移动速度快，因此在洗脱过程中分离。选用不同种凝胶，其网状结构不同，孔隙大小不同，可分离的分子大小不同，二者是相关的，故C项不正确。

2．关于电泳的说法不正确的是(

) ．A．电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程

B．带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动

C．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

D．用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳，蛋白质的电泳迁移率完全取决于分子的大小

解析：选C。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，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的电荷量，因而掩盖了不同种蛋白质间的电荷差异，使电泳迁移率完全取决于分子的大小。

3．下列操作正确的是(

)

A．分离红细胞时采用低速长时间离心

B．红细胞释放出血红蛋白只需要加入蒸馏水就可C．分离血红蛋白溶液是低速短时间离心

D．透析时要用20 m mol/L的磷酸缓冲液，透析12 h 解析：选D。分离红细胞时，采用低速短时间离心，如500 r/min离心2 min；分离血红蛋白溶液时，离心时间较长，如2000 r/min离心10 min。释放血红蛋白时，加入蒸馏水和40%体积的甲苯；透析时用物质的量浓度为20 mmol/L的磷酸缓冲液，以除去相对分子质量较小的杂质。

4．有关缓冲溶液的说法不正确的是(

)．WWW.ziyuanku.comZiyuanku.comA．缓冲溶液能够抵制外界的酸和碱对溶液pH的影响，维持pH基本不变B．缓冲溶液通常由1～2种缓冲剂溶解于水中配制而成

C．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

D．生物体内进行的各种生物化学反应都是在一定的pH下进行

Ziyuanku.com解析：选A。缓冲溶液通常由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。在一定范围内，缓冲溶液能够抵制外界的酸和碱对溶液pH的影响，维持pH基本不变，超过一定范围，缓冲溶液就起不到这样的作用了。WWW.ziyuanku.com5.已知某样品中存在甲、乙、丙、丁、戊五种蛋白质分子，分子大小、电荷的性质和数量情况如图所示，下列有关蛋白质分离的叙述正确的是(

) A．若将样品以2000 r/min的速度离心10 min，分子戊在沉淀中，则丙也一定在沉淀中

Ziyuanku.comB．若用凝胶色谱法分离样品中的蛋白质，则分子甲移动速度最快

C．将样品装入透析袋中透析12 h，若分子丙保留在袋内，则乙也一定保留在袋内

D．若用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳分离样品中的蛋白质分子，则分子甲和分子丁形成的电泳带相距最远

解析：选A。分子丙的相对分子质量大于戊，所以，在离心时戊存在于沉淀中，丙也一定在沉淀中，A项正确。用凝胶色谱法分离蛋白质时，甲相对分子质量最小，容易进入凝胶内部，则移动速度最慢，B项错误。分子丙的相对分子质量大于乙，则丙保留在袋内，乙可能在袋外，C项错误。SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳的迁移速度完全取决于分子的大小，因此，分子甲与丙形成的电泳带相距最远，D项错误。

6．如图表示血红蛋白提取和分离的部分实验装置，请据图回答下列问题。

(1)血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，它在红细胞中的作用体现了蛋白质具有________功能。

(2)甲装置中，B是血红蛋白溶液，则A是________；乙装置中，C溶液的作用是________。

(3)甲装置用于________，目的是____________。用乙装置分离蛋白质的方法叫____________，是根据____________分离蛋白质的有效方法。

(4)用乙装置分离血红蛋白时，待____________时，用试管收集流出液，每5 mL收集一管，连续收集。

解析：用透析法(如图甲)对血红蛋白进行粗分离，将血红蛋白溶液装入透析袋中，可以除去样品中分子较小的杂质。血红蛋白的纯化采用凝胶色谱法(如图乙)，血红蛋白相对分子质量较大，无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路径较短，移动速度较快，可以收集到红色的蛋白质。

答案：(1)运输(2)磷酸缓冲溶液

洗脱血红蛋白

(3)透析(粗分离) 去除样品中相对分子质量较小的杂质

凝胶色谱法

相对分子质量的大小

(4)红色的蛋白质接近色谱柱的底端

能力提升

1．凝胶色谱法分离蛋白质的原理依据是(

) A．根据蛋白质分子与凝胶的亲和力的大小 B．根据蛋白质相对分子质量的大小

C．根据蛋白质所带电荷的多少 D．根据蛋白质溶解度的大小

解析：选B。凝胶色谱法所用的凝胶实际上是一些微小多孔的球体，在小球内部有许多贯穿的通道，相对分子质量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；相对分子质量较大的蛋白质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分子因此得以分离。

2．用凝胶色谱法分离蛋白质的实验中，相对分子质量不同的两种蛋白质在凝胶中的行进过程，可表示为图中哪一个(

)

解析：选B。如图所示，相对分子质量较大的蛋白质容易通过凝胶间隙，先被洗脱出来；相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部，后被洗脱出来。

3．关于血红蛋白分子组成的叙述正确的是(

) A．两个α­肽链、两个β­肽链、一个亚铁血红素基团

B．一个α­肽链、三个β­肽链、四个亚铁血红素基团

C．两个α­肽链、两个β­肽链、四个亚铁血红素基团

D．两个α­肽链、两个β­肽链、两个亚铁血红素基团

解析：选C。血红蛋白又称血色素，是红细胞的主要组成成分。血红蛋白由四条肽链组成，它包括两个α­肽链、两个β­肽链。其中每条肽链环绕一个亚铁血红素基团，因此共有四个亚铁血红素基团。

4．蛋白质提取和分离分为哪几步(

) A．样品处理、凝胶色谱操作、SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳

B．样品处理、凝胶色谱操作、纯化

C．样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定

D．样品处理、纯化、粗分离、纯度鉴定

解析：选C。A中凝胶色谱操作及SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳为实验操作过程中的技术。

5．SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳中决定蛋白质或多肽移动速度的主要因素是(

) A．蛋白质分子所带的电荷 B．蛋白质分子的形状

C．蛋白质分子的相对分子质量 D．缓冲溶液的pH 解析：选C。在样品和凝胶中加入还原剂和SDS后，分子被解聚成单条肽链，解聚后的氨基酸侧链和SDS结合成蛋白质—SDS复合物，SDS所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量，这样就消除了不同分子间的电荷差异和结构差异，从而达到仅根据蛋白质相对分子质量的不同来分离蛋白质的目的。ziyuanku.com6．高温灭菌和酒精灭菌分别利用蛋白质的何种作用，作用结果是什么被破坏所致(

) A．变性、变性；空间结构 B．分解、变性；化学结构

C．变性、变性；平面结构 D．分解、分解；空间结构来源：ziyuanku.com解析：选A。蛋白质的变性是个不可逆转的过程，高温(热)和酒精(化学物质)都会使蛋白质发生变性，破坏其空间结构，起到灭菌的作用。

7．将搅拌好的混合液离心来分离血红蛋白溶液时，第2层是(

) A．甲苯层 C．脂溶性物质的沉淀层 解析：选C。

B．血红蛋白水溶液

D．其他杂质的沉淀物