课题3　血红蛋白的提取和分离课件配套优秀公开课教案设计

5.3血红蛋白的提取和分离（第一课时）

惠来慈云实验中学 郑晓璇

1、教材分析

“血红蛋白的提取和分离”是人教版选修1专题5“DNA和蛋白质技术”中课题3的内容。蛋白质的结构和功能在必修1已经学习过了，本节课是在必修1的基础上的一个延伸，蛋白质的提取是开展生物学研究的基本技术之一，本课题从基础入手，学习介绍血红蛋白的提取和分离的几种常见的分子生物学技术：凝胶色谱法、电泳法、透析。教材安排先介绍凝胶色谱法和电泳法的原理，再介绍提取和分离血红蛋白的实验步骤和凝胶色谱柱的制作过程，本节课内容多且复杂。目前高中生的实验动手能力相对比较差，如果直接让学生做实验再总结理论知识效果不佳，故本人还是按教材的安排先从理论入手，通过利用动画视频图片等让学生先形象生动的了解凝胶色谱法和电泳法的原理，再通过播放实验视频，让学生观察并领悟实验步骤，让学生根据视频总结实验步骤以及每一步骤的目的，再让学生观看制作凝胶色谱柱的视频，总结其制作要点及注意步骤，最后再让学生通过理论的掌握和视频的印象自己动手做实验，巩固学生的理论知识和动手的实验能力。

通过对本专题的学习，学生不仅能巩固必修1中学习的蛋白质的理论知识，尝试提取蛋白质，还能了解提取生物大分子的基本思路和方法，为今后在该领域的深造打下基础。

2、学情分析

蛋白质的结构和功能在必修1已经学习过了，学生已经有一定的知识基础，已经知道血红蛋白是在红细胞中起到运输O2和CO2的作用，对蛋白质的提取和分离的知识却是非常陌生的，可以从科学研究的角度引起学生的注意，激发学生的研究兴趣，迫切希望掌握对蛋白质的提取和分离的技术。在教学过程中可利用动画视频等直观的让学生对技术的初步了解再加上理论知识容易使学生接受。

2、教学目标

2.1知识目标

了解色谱法、电泳法等分离生物大分子相关技术的基本原理。

2.2能力目标

尝试提取和分离血液中的血红蛋白，体验从复杂体系中提取生物大分子的基本过程和方法；通过了解有关蛋白质研究领域的新进展，以血红蛋白为实验材料，学习提取和分离蛋白质的基本技术，激发学生的学习兴趣，培养学生的实际操作能力。

2.3情感目标

真切体会到真实的科学探究的实践活动，初步形成科学思维的方式，发展其科学素养和人文精神。

3.教学重、难点: 3.1教学重点

凝胶色谱法的原理和方法。

3.2教学难点

①样品的预处理

②色谱柱填料的处理和色谱柱的装填。

4、课时安排：4课时，本节课是第一课时

5、教学过程（第一课时）

5.1凝胶色谱法

展示课件：“纽崔莱蛋白粉”广告图片；“人类基因组计划”图片。解说蛋白质类保健品的主要成分，引导学生说出人类基因组和蛋白质组的含义以及人类基因组计划的意义，并总结无论是蛋白质类保健品的生产还是科学领域的研究，首先应该获得一定纯度的蛋白质，

从而引出实验课题。

通过提问引入生物大分子物质分离的原理：问：DNA粗提取的基本思路是什么？这些思路对你有何启发？怎样来分离某种蛋白呢？

学生阅读教材：根据蛋白质各种特性的差异，如分子的形状、大小、电荷性质和多少、溶解度、吸附性质、对其他分子亲和力等，可用于分离不同蛋白质。并拓展到生物大分子分离的原理：选用一定的物理或化学方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子（如蛋白质、核酸、脂质）。

介绍蛋白质提取和分离的方法：凝胶色谱法和电泳法。

引导学生阅读教材，找出凝胶色谱法的概念。展示模拟凝胶结构图（图1）和模拟分子通过凝胶动画（图2）展示凝胶的结构特点，引导学生总结凝胶色谱法的原理，再播放动画凝胶色谱法分离蛋白质的过程（图3），让学生完成表1凝胶色谱法的原理。

图1 模拟凝胶结构图

图2 模拟分子通过凝胶

图3 凝胶色谱法分离蛋白质的过程

表1：凝胶色谱法的原理

5.2缓冲液

以运动鞋的鞋底为例让学生初步理解缓冲作用，进而引导学生说出缓冲液的概念以及

作用。

回顾旧知识：你还记得人体血液中缓冲物质吗？

引导学生回顾血液中的缓冲对的组成，让学生了解缓冲液的配制通常由（1—2）种缓冲剂溶解于水中配制而成。

展示表2不同pH值的溶液的配制，让学生观察有什么规律？

表2：不同pH值的溶液的配制

引导学生得出结论：调节缓冲剂的使用比例就可以制得在不同pH范围内使用的缓冲液。

5.3电泳

播放电泳原理模拟动画（图4），初步得出电泳的概念：带电粒子在电场作用下发生迁移的过程。并分析其原理：在电场的作用下，带电分子会向着与其所带电荷相反的方向移动。

图4电泳原理模拟动画

教师提问：电泳除了利用分子带电性质的不同对蛋白质进行分离，还利用蛋白质的哪些特性？

学生参照教材图5-15（图5）用了蛋白质本身的大小、形状进行分离。播放动画让学生更好的理解（图6）。

教师提问：电泳可以用来测定蛋白质的分子质量，在电泳的过程中为了使电泳只受蛋白质分子大小的影响而不受带电性质的影响加入了哪种化学试剂？它是怎么做到的？

引导学生阅读课本，找出SDS的作用机理。展示图，具体分析：使用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质的分子量时，可选用一组已知分子量的标准蛋白同时进行电泳，根据已知分子量的标准蛋白的电泳区带位置，可以测定未知蛋白质的分子量（图7）。

图5 正在进行的电泳（左）和凝胶电泳 图6 电泳原理模拟动画

原理示意图（右）

图7 SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质的分子量 5、板书设计

5.3 血红蛋白的提取和分离

（一）蛋白质的提取和分离原理

蛋白质各种特性的差异：分子的形状、大小、电荷性质和多少、溶解度

、吸附性质等。

（二）蛋白质的提取和分离的方法

1、凝胶色谱法

（1）概念

根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。

（2）材料：凝胶

（3）原理

2、缓冲液

（1）概念：具有缓冲作用的溶液 （2）作用：抵制外来的酸或碱对溶液pH的影响. 3、电泳

（1）概念：带电粒子在电场作用下发生迁移的过程。

（2）原理：①基团在一定的PH下带正电或负电

②在电场的作用下带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。

③分子带电性质的差异以及分子本身的大小，形状的不同产生的迁移速度不同

（3）分类：琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳。

6、教学反思

本课题内容属于蛋白质技术的基础内容，内容多且复杂，特别是涉及到蛋白质分离的两种重要的方法：琼脂糖凝胶色谱法和SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳，这两项技术的原理是本节课的难点，因为学生从来没有接触过这两种技术，为后面做实验奠定基础，本人主要利用多媒体制作动画播放，让学生更直观的了解这两种技术的原理，并且通过预设学案，构建知识网络，设置例题等让学生多方面巩固知识，并且通过设置问题串导学的方法，引导学生自主思考理解，激发学生的学习思维，让学生在问题的引领下不断发现问题并且解决问题，体会

科学探究的严谨性，科学成果由来不易。

7、参考文献

[1]孙庆兴.血红蛋白的提取和分离重难点的解析[J].中学生物学,2010,(4):59-60. [2]朱昊.

“血红蛋白的提取与分离”实验教学设计[J].中学生物学,2018,(11):49-51.