课题3　血红蛋白的提取和分离教学设计

《血红蛋白的提取和分离》教学设计

教学目标

（一）知识与技能

从血红蛋白中提取和分离血红蛋白

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

体验血红蛋白的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。

教学重点/难点

教学重点：凝胶色谱法的原理和方法

教学难点：样品的预处理和色谱柱的装填

教学用具

教学课件

教学过程

（一）

引入新课

1.蛋白质知识的回忆

含量：占细胞干重的的百分之五十以上，是细胞中含量最多的有机化合物。

2.基本单位：氨基酸

3.分子结构

：氨基酸---多肽---蛋白质

4.蛋白质的作用：蛋白质是生命活动的主要承担着，是细胞内含量最多的有机化合物，蛋白质有催化、免疫、运输、传递和组成细胞结构等功能及作用。

（二）

蛋白质分子的差异性

1.

基础知识

蛋白质的物化性质：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：（见课件动画）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：

混合物上柱----洗脱---大分子流动快、小分子流动快----手机大分子------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:有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，可配置不同pH的缓冲液。

（2）缓冲液的作用：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

收到的作用力大小、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。

（2）分离方法：琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳等

（3）分离过程：在一定PH下，使得蛋白质集团带上正电或负电；加入负电荷的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。

例：聚丙烯酰胺凝胶电泳

1.2、在测定蛋白质分子量时常有十二烷基硫酸钠（SDS）聚丙烯酰胺凝胶电泳。聚丙烯酰胺凝胶是由单体丙烯酰胺和交联剂N,N`-亚甲基双丙烯酰胺在引发剂和催化剂的作用下合交联的具有三维网状结构的凝胶。

1.3、原理：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的作用）为了消除净电荷对迁移率的影响，可以在凝胶中加入SDS。

1.4、SDS的作用机理：SDS能使蛋白质完全变形。有几条肽链构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。

（三）

血红蛋白提取和分离的实验设计

步骤：样品处理---粗分离---纯化---纯度鉴定

1.思考：是不是所有的种类的蛋白质的提取和分离都是这样几个步骤？为什么？

不是。因为蛋白质的来源和性质不同，分离方法差别很大。

2.思考：由鸟类红细胞和哺乳动物的红细胞哪一个选择提取血红蛋白为材料？为什么？

哺乳动物。因为哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核，血红蛋白的含量高。

3.思考：血液有哪几部分组成？

血液有血浆和血细胞组成。

4.思考：血细胞中哪个细胞的数量最多？该细胞含量最多的化合物是？

红细胞数量最多，含量最多的是血红蛋白。该化合物有两条a肽链和两条b肽链和四个亚铁红素集团构成的，其中每个亚基中都含有一个能与氧气和二氧化碳结合的亚铁红素集团。

1.

从红细胞中分离出血红蛋白的过程：

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？

去除血浆蛋白的杂蛋白，有利于后续步骤的分离纯化。

红细胞的洗涤过程为：血液+柠檬酸钠-----低速短时离心----吸出上层血浆----红细胞+5倍体积生理盐水----缓慢搅拌10分钟-------低速短时离心-----吸出上清液----反复洗涤直至上清液无黄色

2.

加入柠檬酸钠的目的？低速短时的目的？缓慢搅拌的目的？

防止凝血、防止白细胞沉淀、防止红细胞破裂释放出血红蛋白。

（四）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。

（五）

课后练习

（六）板书设计

1.

基础知识

2.

实验设计

2.1蛋白质的提取和分离一般为哪些基本步骤？

2.2选择实验材料