课题3　血红蛋白的提取和分离国家获奖教案

度

，从而使

不同的蛋白质分子得以分离。

同（二）、缓冲溶液

完

1、作用：在一定范围内，抵制

的

对溶液pH的影响，维持pH

。

成,2、配制：由

种缓冲剂溶解

于

中配制而成，通过调节缓冲剂的

小就可以得到不同pH范围内使用的缓冲液。

老（三）、电泳

师1、概念：指

在电厂的作用下发生

的过程。

2、原理：在一定的

下，

、

等生物大分子的可解离基团讲会带上

或

，在

的作用下，这些带电分子会向着与其所带解,教电荷

的电极移动。

3、作用：电泳利用了待分离样品中各种分子

的差异及分子本身师的

、

的不同，使带电分子产生不同的

，从而实现点样品中

的分离。

评

4、方法：常用的电泳方法有

和

。测定蛋白质分子量时通常使用

。

三、教师精讲（10分钟）1．基础知识

蛋白质的物化理性质：形状、大小、电荷性质和多少、溶解度、吸附性质、亲和力等千差万别，由此提取和分离各种蛋白质。

1．1凝胶色谱法（分配色谱法）：

（1）原理：（图5－13a）分子量大的分子通过多孔凝胶颗粒的间隙，路程短，流动快；分子量小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部，路程长，流动慢。

（2）凝胶材料：多孔性，多糖类化合物，如葡聚糖、琼脂糖。

（3）分离过程：（图5－13b）

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：由弱酸和相应的强碱弱酸盐组成（如H2CO3－NaHCO3，HC－NaC，NaH2PO4/Na2HPO4等），调节酸和盐的用量，可配制不同pH的缓冲液。

（2）缓冲液作用：抵制外界酸、碱对溶液pH的干扰而保持pH稳定。

1．3凝胶电泳法：

（1）原理：不同蛋白质的带电性质、电量、形状和大小不同，在电场中受到的作用力大小、方向、阻力不同，导致不同蛋白质在电场中的运动方向和运动速度不同。

［思考］阅读教材后，填写下表：

[来源:Zxxk.Com][来源学科网ZXXK]

2

电荷性质

电荷量

分子形状

分子大小

决定运动方向

√

形成库仑力

√

形成阻力

√

√

决定运动速率

√

√

√

（2）分离方法：琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺经胶电泳等。

（3）分离过程：在一定pH下，使蛋白质基团带上正电或负电；加入带负电荷多的SDS，形成“蛋白质－SDS复合物”，使蛋白质迁移速率仅取决于分子大小。

【疑难点拨】

1．凝胶色谱法分离蛋白质的原理

凝胶色谱法也称为分配色谱法，它是根据分子量的大小分离蛋白质的方法之一。所用的凝胶实际上是一些微小的多孔球体，这些小球体大多数是由多糖类化合物构成，小球体内部有许多贯穿的通道，当一个含有各种分子的样品溶液缓慢流经时，各分子在色谱柱内进行两种不同的运动，即垂直向下的运动和无规则的扩散运动，相对分子质量较大的蛋白质分子不能进入凝胶颗粒内部，只能分布在颗粒之间，通过的路程较短，移动速度较快；相对分子质量较小的蛋白质分子比较容易进入凝胶内的通道，通过的路程较长，移动速度较慢。因此，样品中相对分子质量较大的蛋白质先流出，相对分子质量中等的分子后流出，相对分子质量最小的分子最后流出，这种现象又叫分子筛现象。此外，凝胶本身具有三维网状结构，相对分子质量大的分子通过这种网状结构上的空袭时阻力大，而相对分子质量小的分子通过时阻力小，因此不同分子量的蛋白质分子可以获得分离。

2．与其他真核细胞相比，红细胞的特点及这一特点对进行蛋白质的分离的意义

哺乳动物及人的成熟的红细胞是双面凹圆饼状，没有细胞核和细胞器。其含有的血红蛋白是有色蛋白，因此在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。

3．电泳的作用及其原理

电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。许多重要的生物大分子，如氨基酸、多肽、蛋白质、核苷酸、核酸等都具有可解离基团，它们在某个特定的pH下会带上正电或负电；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方向移动。电泳技术就是在电场的作用下，利用待分离样品中各种分子带电性质以及分子本身大小、形状等性质的差异，使带电分子产生不同的迁移速度，从而达到对样品进行分离、鉴定或提纯的目的。

四、合作交流（6分钟）普通班独立完成、教师集体讲评；独立完成、小老师讲解

思考1：分离生物大分子的基本思路是什么？

思考2：蛋白质的分离和提取的原理是什么？

思考3：

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？

3

思考4：人们用鸡的红细胞提取DNA，用人的红细胞提取血红蛋白的原因是什么？

五、典例分析(5分钟)

例1 利用凝胶色谱法，什么样的蛋白质先洗脱出来（

）

A. 相对分子质量大的

B. 溶解度高的

C. 相对分子量小的

D. 所代电荷多的

解析：凝集色谱法使根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。相对分子质量较小的蛋白质能进入凝胶内部通道，路程较长，移动速度较慢；相对分子质量大的蛋白质，路程较短，移动速度较快，首先洗脱出来。答案：A 例2 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：蛋白质的提取和分离分为样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定四步。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

答案：C 六、当堂检测（15分钟）

普通班独立完成1-7题、教师集体讲评；宏志班独立完成1-7题、小老师讲解

1．凝胶色谱法是根据（

）分离蛋白质的有效方法。

A分子的大小

B相对分子质量的大小

C带电荷的多少

D溶解度

2．缓冲液的作用是：在一定范围内，抵制外界的影响来维持（

）基本不变。

A温度

B

pH

C渗透压

D氧气浓度

3．电泳是指带电粒子在电场的作用下向着与其所带电荷（

）的电极移动。

A相同

B相反

C相对

D相向

4.哺乳动物和人的成熟的红细胞中的（

）与氧气的运输有关。

A血红蛋白

B肌红蛋白

C肌动蛋白

D肌球蛋白

5．血液由血浆和各种血细胞组成，其中（

）的含量最多。

A白细胞

B血小板

C红细胞

D淋巴细胞

6．为防止血液凝固，在采血容器中要预先加入抗凝血剂（

）。

A.

NaCl

B.甲苯

C.蒸馏水

D.柠檬酸钠

7．将搅拌好的混合液转移到离心管中，离心后，可以明显看到试管中的溶液分为4层，其中第3层是（

）

A无色透明的甲苯层

B脂溶性物质的沉淀层

C血红蛋白的水溶液

D其他杂质的暗红色沉淀物

学生当堂完成,小组长负责检查,教师组织讲评

八、课堂反思

4

血红蛋白的提取和分离（第1课时）参考答案

合作交流: 1选用一定的物理或化学的方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子。

4鸡的红细胞具有细胞核，含有DNA，便于进行DNA的提取，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

3变性、变性、空间结构

2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、溶解度和吸附的性质和对其他分子的亲和力等等，可以用来分离不同蛋白质。

当堂检测: 1-7 B

B

B

A

C

D

C

____________________________________________________________________________________ 血红蛋白的提取和分离（第1课时）参考答案

合作交流: 1选用一定的物理或化学的方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子。

4鸡的红细胞具有细胞核，含有DNA，便于进行DNA的提取，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

3变性、变性、空间结构

2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、溶解度和吸附的性质和对其他分子的亲和力等等，可以用来分离不同蛋白质。

当堂检测: 1-7 B

B

B

A

C

D

C

5