课题3　血红蛋白的提取和分离优秀教学设计

大通三中

妥玉宝

课题3 血红蛋白的提取和分离

课题

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。体验血红蛋白提教学目标

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，

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

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

教法设想

启发式教学

.教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。

教学用具

课时设置

三课时

教师活动

教学知识点及环节

引入课题

蛋白质是生命活动的主要承担者，是细胞内含量最高的有机化和物。对蛋白质的研究有助于人们对生命过程的认识和理解。所以需要从细胞中提取蛋白质进行研究。怎样提取蛋白质呢？

学生活动

学生认真倾听。

设计意图

以教辅中的第一二小题为例，让学生明白考法。

进行新课

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。

1．基础知识

1

混合物上柱→洗脱→大分子流动快、小分1．1凝胶色谱法

子流动慢→收集大分子→收集小分子

原理

＊洗脱：从色谱柱上端不断注入缓冲液，

凝胶材料：

促使蛋白质分子的差速流动。

分离过程

1．2缓冲溶液

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，1．3凝胶电泳

NaH2PO4/Na2HPO4等），调节酸和盐的用法：

量，可配制不同pH的缓冲液。

（1）原理

（2）缓冲液作用：抵制外界酸、碱对溶液（2）分离方法：

pH的干扰而保持pH稳定。

（3）分离过程

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。

（3）分离过程：（图5－13b）

学生做笔记：

（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。

强调SDS的作用：掩盖不同蛋白质分子间的电荷差别，使电泳迁移速率完全取决于分子

2．实验设计

2.1蛋白质的提取和分离一般分为哪些基本步骤？

样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定。

思考：是否所有种类的蛋白质的提取和分离都是这样的？为什么？

2.2选择实验材料

（1）你认为鸟类血液和哺乳动物血液中，最好哪种血液来提取血红蛋白？为什么？

（2）请阅读教材，认识哺乳动物血液组成及血红蛋白性质。并思考回答下列问题：

血液由 和 两部分组成。

血细胞中 细胞数量最多，细胞的含量最高的化合物是 。

该化合物是由 和 构成的，其中每个亚基中都含有一个能与O2和CO2结合的 基团。

2.3从红细胞中分离出血红蛋白的过程为：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？

红细胞的洗涤过程为？

思考：加入柠檬酸钠有何目的？为什么要低速、短时离心？为什么要缓慢搅拌？

思考：你有什么方法将红细胞中的血红蛋白释放出来？

补充：加入蒸馏水后红细胞液体积与原血液体积要相同。加入甲苯的目的是溶解细胞膜，有利于血红蛋白的释放和分离。此时，红细胞破碎混合液中不仅含有血红蛋白，而且还含有细胞破碎物、脂质、甲苯有机溶剂等。怎样除去这些杂质呢？由于它们的密度不同，科学家采取了离心分离的方法：

红细胞破碎混合液→中速长时离心（2000c/min×10min）→滤纸过滤除去脂

大小。

学生回答：不

是。因为蛋白质

的来源和性质

不同，分离方法

差别很大。

学生回答：

哺乳动物血液。

因为该细胞中

没有细胞核，血

红蛋白含量高。

提示：在采血容

器中预先加入

抗凝血剂柠檬

酸钠，防止血液

的凝固。

学生自学。

学生回答：除去

血浆蛋白的杂

蛋白，有利于后

续步骤的分离

纯化。

质→分液漏斗分离出血红蛋白

2.4如何除无机盐离子和小分子有机物质呢？。

学生回答：血液＋柠檬酸钠→低速短时离心透析。半透膜的选择透过性，大分子物质→吸出上层血不能通过半透膜，离子和小分子能够通过浆→红细胞＋5半透膜。在透析过程中，血红蛋白溶液中倍体积生理盐的离子和小分子不断通过半透膜扩散进入水

→缓慢搅拌到pH＝7的磷酸缓冲液中。

10min→低速短时离心→吸出思考：为何使用pH＝7的磷酸缓冲液？上清液→反复为什么缓冲液量远多于血红蛋白溶液量？

洗涤直至上清总结：通过以上四个基本过程，红细胞中液无黄色

的血红蛋白就被提取出来。但其中还含有

其他种类的蛋白质分子（如呼吸酶等）。怎

样将杂蛋白与血红蛋白分离开来呢？我们

来研究蛋白质提取和分离的第二个步骤――粗分离（凝胶色谱操作）。

学生回答：防止血液凝固；防止2.5凝胶色谱分离蛋白质包括：制作色谱白细胞沉淀；防柱、装填色谱柱、样品加入和洗脱。

止红细胞破裂根据教材图5－19，说出制作色谱柱需要释放出血红蛋白。

的材料。

橡皮塞2个、打孔器、小刀、移液管、尼

龙纱、尼龙网、玻璃管、尼龙管等。

学生回答：加入下面进行第二步――凝胶色谱柱的装填。蒸馏水，用玻璃棒快速搅拌一请阅读教材：

段时间。

样品加入和洗脱。其基本过程是?

至此，血红蛋白即可得到粗分离。在整个

操作过程中，应当注意以下事项：

学生回答：维持（1）红细胞的洗涤：

血红蛋白的正常特性。有利于洗涤次数不能过少；低速、短时离心。

杂质分子充分（2）凝胶的预处理：

地向外扩散

沸水浴法时间短，还能除去微生物和气泡

（3）色谱柱的装填：

装填尽量紧密，降低颗粒间隙；无气泡；

洗脱液不能断流。

（4）色谱柱成功标志：红色区带均匀一致

透析就是样品的粗分离。去除相对分子质量较小的杂质。

教材中图5-22加样示意图应让学生掌握。