课题3　血红蛋白的提取和分离教案2

血红蛋白的提取和分离

一、课题目标

本课题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。

二、课题重点与难点

1、课题重点：

凝胶色谱法的原理和方法。

2、课题难点：

样品的预处理；色谱柱填料的处理和色谱柱的装填。

三、教学过程：

（一）、基础知识：

1、

凝胶色谱法（分配色谱法）：

（1）、概念：根据被分离蛋白质的分子大小，利用具有网状结构的凝胶的分子筛作用，来分离蛋白质的有效方法。

（2）、原理：当不同的蛋白质通过凝胶时，相对分质量小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程长，移动速度慢，而相对分子量大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶颗粒外移动，路程近，移动速度快，相对分子质量不同的蛋白质因此得以分离。

2、缓冲溶液：

（1）、概念：在一定的范围内，能对抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释不引起溶液PH发生明显变化的作用叫做缓冲作用，具有缓冲作用的溶液叫做缓冲溶液。

（2）、作用：能够抵制酸或者碱对溶液的pH值的影响，维持PH基本不变。

思考：说出人体血液中缓冲对？

思考：在血红蛋白整个实验室中用的缓冲液是什么？它的目的是什么？

使用的是磷酸缓冲液，目的是利用缓冲液模拟细胞内的PH环境，保证血红蛋白的正常结构和功能，便于观察（红色）和材料的科学研究（活性）

3、电泳：

（1）、概念：指带电微粒在电场中发生迁移的过程。

（2）、原理：许多重要的生物大分子，如蛋白质、核酸等都具有

在一定pH值条件下，这些基团会带上电荷。在电场的作用下，这些带电分子会向着与其

移动。电泳利用了待分离样品中各种分子带电性质和带电量以及分子本身大小、性状

的不同使带电分子产生不同的速度移动，从而实现样品中各种分子的分离。

。

（二）实验操作（要求学生看书并填空）

蛋白质的提取和分离一般分为四步：样品处理——粗分离——纯化——纯度鉴定

1.样品处理

(1)红细胞的洗涤

①目的：去除

②方法：

离心（速度越高和时间越长会使白细胞和淋巴细胞等一同沉淀达不到分离的效果），然后用胶头吸管吸出上层透明的

，将下层

的红细胞液体倒入

再加入用

的

质量分数为0.9％的氯化钠溶液洗涤

④低速离心（低速短时间）

⑤重复4、5步骤

次，直至上清液中已没有

，表明洗涤干净。利于后续血红蛋白的分离纯化，不可洗涤次数过少。

(2)血红蛋白的释放

加

到

体积，再加40％体积的

溶解细胞膜）

，置于

上充分搅拌10分钟（加速细胞破裂）, 细胞破裂释放出血红蛋白. (3)分离血红蛋白溶液：将搅拌好混合液转移到离心管内，以2000r/min的速度离心10 min ，试管中的溶液分为4层: 第1层（最上层）：

甲苯层

第2层（中上层）：

的沉淀层，

色薄层固体

第3层（中下层）：

的水溶液层，

的液体

第4层（最下层）：其它杂质

的沉淀层

(4)透析

2.凝胶色谱制作

1））凝胶色谱柱的制作

①取长40厘米，内径1.6厘米的玻璃管，两端需用砂纸磨平。

②底塞的制作：打孔

挖出凹穴

安装移液管头部

覆盖尼龙网，再用100目尼龙纱包好。

a、选择合适的的橡皮塞，中间打孔；

b、在橡皮塞顶部切出锅底状的

，在0.5ml的

头部切下

长的一段，插入橡皮塞孔内，上部不得超过橡皮塞的凹穴底面。

c.剪尼龙网小圆片覆盖在

上，用

的尼龙纱将橡皮塞

包好，插到玻璃管一端。

d、色谱柱下端用移液头部做

，连接一细的

，并用螺旋夹控制尼龙管的

，另一端放入收集

的收集器内。

③顶塞的制作：

插入安装了玻璃管的橡皮塞

④组装：将上述三者按相应位置组装成一个整体。

⑤安装其他附属结构。

2）凝胶色谱柱填料的处理

（1）凝胶的选择：

。

（2）方法：

配置凝胶悬浮液：计算并称取一定量的凝胶浸泡于

中充分溶胀后，配成

。

（3）凝胶色谱柱的装填方法

①

固定：将色谱柱处置固定在支架上

②装填：将

一次性的缓慢倒入

内，装填时轻轻敲动色谱柱，使凝胶填装均匀。

③洗涤平衡

装填完毕后，立即用缓冲液洗脱瓶，在

高的操作压下，用300ml的20mmol/l的磷酸缓冲液（pH为7.0）充分

12小时。

3）样品加入与洗脱

（1）加样前：打开下端出口，使柱内凝胶面上的

缓慢下降到与

平齐，关闭出口

（2）加透析样品

①调整缓冲液面：与凝胶面平齐

②滴加透析样品：用

将1ml

的样品加到色谱柱的

③样品渗入凝胶床：

④洗脱：打开下端，用磷酸缓冲液洗脱

⑤收集：待

接近色谱柱底端时，用试管收集流出液，每

收集一试管连续收集

思考：与其它真核细胞相比，红细胞有什么特点？这一特点对你进行蛋白质的分离有什么意义？

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洗脱液。这使血红蛋白的分离过程非常直观，大大简化了实验操作。

思考：你能描述血红蛋白分离的完整过程吗？

血红蛋白提取和分离的程序可分为四大步，包括：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定。首先通过洗涤红细胞、血红蛋白的释放、离心等操作收集到血红蛋白溶液，即样品的处理；再经过透析去除分子量较小的杂质，即（

）；然后通过凝胶色谱法将相对分子质量较大杂质蛋白除去，即样品的（

）；最后经聚丙烯酰胺凝胶电泳进行（

）。

3.SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳

判断

的蛋白质是否达到要求，需要进行蛋白质纯度的鉴定。

SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定血红蛋白纯度

电泳方法步骤

1)根据厂家说明书安装电泳用的玻璃板

2）SDS—聚丙烯酰胺凝胶制备

3）样品处理：

4）把凝胶固定于电泳装置上

5)加样：按顺序加样，加样量通常为10—25 μL。样品可以多加几个，例如，血浆样品红细胞破碎后(即进行凝胶色谱分离之前)的样品和凝胶色谱分离之后的样品

6)电泳

7）剥胶

8）染色

9)脱色

10)观察结果

SDS电泳的成功关键之一是电泳过程中，待别是样品制备过程中蛋白质与SDS的结合程度。