课题3　血红蛋白的提取和分离优秀教学设计范文

课题3

血红蛋白的提取和分离

【教学目标】

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

【教学重点】

凝胶色谱法的原理和方法

【教学难点】

样品的预处理、色谱柱填料的处理和色谱柱的装填

【教学方法】练习法和讲授法相结合

【教学工具】学案、PPT 【教学时数】1标准课时

【教学过程】

一、课题导入

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。

血红蛋白是人类和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，负责血液中O2和

CO2的运输。那么我们本课题将一血红蛋白为例，介绍蛋白质提取和分离的一些基本技术。

二、基础知识梳理

1.蛋白质分离和提取的原理

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

（学生阅读教材，结合学案完成基础知识梳理）

（一）凝胶色谱法

1.概念：也称做分配色谱法；是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。

2.原理：由糖类化合物构成的凝胶，内部有许多贯穿的通道。当相对分子质量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；相对分子质量较大的蛋白质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。

思考：1.你能从凝胶色谱的分离原理分析为什么凝胶的装填要紧密、均匀吗？

（二）电泳

1.概念：指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。

2.原理：在一定的PH 下，多肽、核酸

等生物大分子的可解离基团会带上正电

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。

3作用：电泳利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异及分子本身的大小、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

各种分子的分离。

4.方法：常用的电泳方法有琼脂糖凝胶电泳和

聚丙烯酰胺凝胶电泳。

测定蛋白质分子量时通常使用SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳。

（三）缓冲溶液

1.作用：在一定范围内，抵制外界的酸和碱对溶液

pH 的影响，维持pH基本不变

三、实验操作：血红蛋白的提取和分离

1.知识回顾：我们要用什么动物的血来提取血红蛋白？为什么？

2.血红蛋白（出示图片）

结构：两个α肽链，两个β肽链，四个亚铁红素基团。每个肽链环绕一个亚，血红素基团，此基团可携带一分子氧或一分子二氧化碳，血红蛋白因含有血红素而呈红色

3.血红蛋白提取和分离步骤：

1.样品处理: 通过洗涤红细胞、血红蛋白的释放、离心等操作收集血红蛋白溶液。

2.粗分离：即透析

（1）方法：将血红蛋白溶液装入透析袋中，将透析袋放入一定量适宜浓度的磷酸缓冲液中，透析12h 。

（2）目的：将分子量较小的杂质除去。

（3）原理：透析袋能使小分子自由进出，而将大分子物质保留在袋内。

3.纯化: 通过凝胶色谱柱将相对分子质量较大的杂质蛋白除去。操作如下：

（1）凝胶色谱柱的制作。

（2）凝胶色谱柱的装填

（3）样品的加入和洗脱

4.纯度鉴定：在鉴定的方法中，使用最多的是SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳

思考：

（1）释放血红蛋白的过程中，在洗涤好的红细胞中加入了哪些物质？为加深释放过程，采取什么措施？

（2）透析的目的是什么？

（3）在血红蛋白的提取过程中不断用磷酸缓冲液处理的目的是什么？

四、实验结果分析与评价

1.你是否完成了对血液样品的处理？你能描述处理后的样品发生了哪些变化吗？

2.你填装的凝胶色谱柱是否有气泡产生？你的色谱柱填装得成功吗？你是如何判断的？

3.你能观察到蛋白质的分离过程中，红色区带的移动吗？请描述红色区带的移动情况，并据此判断分离效果？

五、总结以下问题

1.凝胶色谱法分离蛋白质的原理是怎样的?

2.什么是缓冲溶液？它的作用是什么？

3.电泳的作用及其原理是什么？

4.描述血红蛋白分离的完整过程？

六、巩固练习

1.如图是用已除去

DNA 的滤液进行血红蛋白的提取和分离实验的装置，下列有关叙述不正确的是

A．首先用图甲装置对滤液进行处理，其目的是去除相对分子质量较大的杂质

B．图乙装置的试管收集到的液体中最先得到的是相对分子质量较大的蛋白质

C．用图乙装置分离血红蛋白时，待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，用试管收集流出液，每管收集5 mL，连续收集

D．图丙装置可用于电泳法分离提纯血红蛋白的操作中

2.血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，负责血液中

O2 和部分CO2 的运输。请根据血红蛋白的提取和分离流程图回答问题。

（1）将实验流程图补充完整：A 为

，

B 为

。凝胶色谱法的基本原理是根据

分离蛋白质的有效方法。

（2）洗涤红细胞的目的是去除

，洗涤次数过少，无法除去

；离心速率过快和时间过长会使

一同沉淀，

达不到分离的效果。洗涤干净的标志是

。释放血红蛋白的过程中起作用的是

。

（3）在洗脱过程中加入物质的量浓度为

20 mmol/L 的磷酸缓冲液（

pH 为

7.0 ）

的目的是

。如果红色区带

，说明色谱柱制作成功。