课题3　血红蛋白的提取和分离教案教学设计导入整理

选修一 5.3《血红蛋白的提取和分离》教学设计

一、教学目标

知识目标

（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

能力目标

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

情感目标

初步形成科学的思维方式，发展科学素养和人文精神

二、教学重难点：

教学重点：（1）掌握《血红蛋白提取和分离》的基本过程和方法，细化过程

（2）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

。

三．教学方法设计：

启发式教学

四．教学过程设计：

学习阶段

教师活动

学生活动

教学意图

视频导入

听讲、思承上启下

在视频中，血红蛋白可以运输氧气和二氧化考，在老通过放视频，导入

碳，可见血红蛋白是生命中不可缺少的物质。

师的引导激发学生的学

下回忆内习兴趣。

容。

一、基础知识

1、蛋白质分子的差异性讲解

蛋白质的理化性质、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，由此提取和学生看书

讲授新课

分离各种蛋白质。

讨论，小

组合作学

2、动画显示凝胶色谱法

习。

通过设疑激发提问：总结凝胶色谱法的定义，凝胶的成分是什

学生思考，便

么？凝胶颗粒本身有何特征？

于新课的讲总结：（1）原理：（图5－13a）分子量大的分子通过

授。

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。

学生思

（2）凝胶材料：多孔性，多糖类化合物，如葡聚糖、考，回答

琼脂糖。

1

教学过程

（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。

3、缓冲溶液

提问：讲述运动员所穿的运动鞋，引导学生思考：缓冲溶液的缓冲作用体现在哪里？请写出维持血液PH稳定的两对缓冲物质提问学生

总结：（1）原理：由弱酸和相应的强碱弱酸盐组成（如H2CO3－NaHCO3，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。

3、电泳

提问：通过学案解决电泳的定义，电泳的方法，以及测定蛋白质分子常用的SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳的原理。讲解电泳中凝胶和凝胶色谱法中凝胶的不同点，并强调SDS—聚丙烯酰胺凝胶的原理。

总结：（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。

（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。

二、实验操作

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？

不是。因为蛋白质的来源和性质不同，分离方法差别很大。

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？

哺乳动物血液。因为该细胞中没有细胞核，血红蛋白含量高。

2

学生填写学案

学生观察、讨论

以学生为主体，肯定学生的能力，引发继续学习的兴趣。

讲练结合，巩固所学知识。

教学过程

（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

学生思两部分组成。

考、分析、血细胞中

细胞数量最多，细胞的含量最高的讨论作答

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？

除去血浆蛋白的杂蛋白，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10min→低速短时

离心→吸出上清液→反复洗涤直至上清液无黄色

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？

防止血液凝固；防止白细胞沉淀；防止红细胞破裂释

放出血红蛋白。

思考：你有什么方法将红细胞中的血红蛋白释放出

来？

加入蒸馏水，用玻璃棒快速搅拌一段时间。

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（2000r/min×

10min）→滤纸过滤除去脂质→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？。

透析。半透膜的选择透过性，大分子物质不能通过半

透膜，离子和小分子能够通过半透膜。

在透析过程中，血红蛋白溶液中的离子和小分子不断

通过半透膜扩散进入到pH＝7的磷酸缓冲液中。

思考：为何使用pH＝7的磷酸缓冲液？为什么缓冲液

量远多于血红蛋白溶液量？

维持血红蛋白的正常特性。有利于杂质分子充分地向

外扩散。

总结：通过以上四个基本过程，红细胞中的血红蛋白

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――

3 培养学生应用所学知识的能力，巩固所学知识。

通过小组合作方式学习知识，培养学生利用所学知识解决实际问题的能力。

（4）色谱柱成功标志：红色区带均匀一致地移动。

小组讨论学习：

◆红细胞洗涤”环节的目的是？

◆采集的血样为什么要加入柠檬酸钠？

◆采集的血样在离心的时候为什么是“低速短

时

”？

◆洗涤时为什么用的是生理盐水而不是蒸馏

学生了解水？

习惯知识，思考◆搅拌的时候为什么强调“缓慢”？

并做初步分析

◆为什么要强调多次洗涤？

粗分离（凝胶色谱操作）。

2.5凝胶色谱分离蛋白质包括：制作色谱柱、装填色谱柱、样品加入和洗脱。

根据教材图5－19，说出制作色谱柱需要的材料。

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。

色谱柱的制作过程：准备材料→加工橡皮塞→安装色谱柱

下面进行第二步――凝胶色谱柱的装填。请阅读教材：

色谱柱的装填过程。

样品加入和洗脱。其基本过程是：

调节缓冲液面→加入蛋白质样品→调节缓冲液面→洗脱→收集分装蛋白质

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：

（1）红细胞的洗涤：

洗涤次数不能过少；低速、短时离心。

（2）凝胶的预处理：

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

◆洗涤到什么情况才算干净？

◆“血红蛋白的释放”环节的目的是？

◆在烧杯中加入蒸馏水和甲苯的目的是？

◆离心后溶液分为4层，从上到下分别是何种物质？各有什么样的表观特征？

◆粗分离利用的是什么技术？主要的目的是什么？为什么透析袋外面用的是磷酸缓冲液？如果在透析袋外面的缓冲溶液中加入双缩脲试剂或出现什么现象？

课堂小结

总结本节课知识点及联系，强调本节课的重点和难点。

学生呼应

反馈练习

学案相关练习巩固

学生演巩固所学知识

练，并回答

点。

课后思考

1、你能描述血红蛋白分离的完整过程吗？

2、与其他真核细胞相比较，红细胞有什么特点？这对你进行蛋白质的分离和提取有什么意义？

附：知识框架

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