课题3　血红蛋白的提取和分离教学创新设计

《血红蛋白提取和分离》

教学设计

陈桃汝

一、教学目标

（一）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

（二）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

（三）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、教学重点和难点：

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、课前准备：

多媒体课件。

四、教学课时：安排2课时

五．教学方法设计：

启发式教学

六．教学过程设计:学习阶段

教师活动

学生活动

意图

四、教学过程

学习过程

教师组织与引导

学生活动

设计意图

创设情境

导入

1、血红蛋白可以运输氧

承上启下

通过放视频，激可见血红蛋白是

听讲、思考，在老师的发学生的学习兴趣。

引入新课

气和二氧化碳，生命中不可缺少的物质。

引导下回忆内容。

教

学

过

程

新

授

讲

解

（一）基础知识

学生看书讨论，小组合作

1、 显示凝胶色谱法

总学习

通过设疑激发学生思考，便于结凝胶色谱法的定义，凝胶的成

新课的讲分是什么？凝胶颗粒本身有何授。

以学生

特征？

为主体，肯定学生的能力，引

发继续学习的兴趣。

讲练2、缓冲溶液

讲述运动员所 结合，巩固所学知识

穿的运动鞋，引导学生思考：缓学生思考回答

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学生填写学案

生

。

3、电泳

通过学案解决电泳

的定义，电泳的方法，以及测定

教

学

过

程

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。（二）实验操

作

1、蛋白质的提取和分离

一般分为哪四个步骤？

2、

本课题为什么选择哺乳动物的

血液来分离血红蛋白？必须这

样选择吗？

总结血液，血红蛋白的有关知识

填写学案中相关内容。

培养学生分析归纳的能力，落实本节课的能力目标。化分析，提升学生的对比分析能力。

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。

扩展学生知识面，并可引导学生预习下一节内容。

帮助学生建立知识框架

3、视频展示蛋白质的样品处理学生书写

以及初分离，引导学生理

解

4、学生分小组的形式讨论学案，

解决问题

小组讨论学习：

学生观察讨论

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水？

搅拌的时候为什么强调“缓慢”？

为什么要强调多次洗涤？

洗涤到什么情况才算干净？

学生思考，分析，讨论

“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？

搅拌的时候为什么强调“充分

搅拌”？

“分离血红蛋白溶液”步骤的原

理是什么？

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

教

学

过

程

课

堂

小

结

的表观特征？

过滤和分液漏斗分别发挥什么作用？

思考：如果高速离心后并未出现预期的分层现象，可能是什么原因？

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？

学生思考

分析

讨论

引导学生评估所学知识掌握情况

以学生为主体，肯定学生的能力，引发断续学习兴趣

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

引导学生自主小结所学知识

反

馈

练

习

学案相关练习巩固

课堂实时强化练习

巩固所学知识点

基础巩固：

1.电泳实现样品中各种分子的分离是利用了(

) A．各种分子带电性质的差异

B．分子本身的大小不同

C．分子形状的不同

D．以上都正确

解析：选D。许多重要的生物大分子，如多肽、核酸等都具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团会带上正电或负电。在电场的作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。电泳利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，使带电分子产生不同的迁移速率，从而实现样品中各种分子的分离。

2.电泳过程中，什么样的分子迁移速度最快(

) A．纤维状、大分子

B．纤维状、小分子

C．球状、大分子

D．球状、小分子

解析：选D。电泳就是利用了连续分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同。一般来说，球形分子比纤维状分子易移动，小分子比大分子易移动。

3.(2012·西工大附中高二检测)关于“血清蛋白的提取和分离”的活动顺序正确的是(

) ①染色

②电泳

③点样

④脱色

⑤制干胶板

A．①②③⑤④

B．⑤②①③④

C．④①②③⑤

D．③②①④⑤

解析：选D。血清蛋白的提取和分离的过程，第一步是用微量加样器吸取样品加到电泳样品槽的胶面上，即点样。第二步是打开电泳仪的电源，进行电泳。第三步是用考马斯亮蓝R250染液进行染色。第四步是用醋酸溶液脱色。第五步是将已脱色的凝胶板浸泡后，自然干燥即获得血清蛋白的电泳带。

4.SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳中决定蛋白质或多肽移动速度的主要因素是(

) A．蛋白质分子所带的电荷

B．蛋白质分子的形状

C．蛋白质分子的相对分子质量

D．缓冲溶液的pH 解析：选C。在样品和凝胶中加入还原剂和SDS后，分子被解聚成单条肽链，解聚后的氨基酸侧链和SDS结合成蛋白质—SDS复合物，SDS所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量，这样就消除了不同分子间的电荷差异和结构差异，从而达到仅根据蛋白质相对分子质量的不同来分离蛋白质的目的。

5.如图为某些氨基酸在pH＝6时进行电泳的结果，请回答：

(1)由图示可知，pH＝6时带正电荷的氨基酸是________，带负电荷的氨基酸是

________________。请说明理由_______________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)假设谷氨酸和赖氨酸所带电荷数相同，它们到达两极的速度一样吗？________，为什么？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)若把氨基酸换成蛋白质，会出现什么现象？

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

解析：氨基酸是一种两性电解质，在一定pH条件下带电荷，作为带电粒子，氨基酸向与其自身所带电荷相反的电极运动，即向正极运动的氨基酸带负电荷，向负极运动的氨基酸带正电荷，在原点不动的氨基酸，所带正电荷和负电荷相等。蛋白质也是一种两性电解质。

答案：(1)赖氨酸

谷氨酸

氨基酸是一种两性电解质，在一定pH条件下带电荷，作为带电粒子，在进行电泳时氨基酸向与其自身所带电荷相反的电极方向运动

(2)不一样

进行电泳时，若氨基酸带相同的电荷数，相对分子质量越小，则移动越快。由于两者相对分子质量不相等，因此到达两极的速度不同

(3)蛋白质同氨基酸一样，在一定pH条件下带电荷，也会向与其自身所带电荷相反的电极方向运动

培优练习：

1.蛋白质的分离与纯化技术是蛋白质研究的重要技术。下列有关叙述不正确的是(

) ．A．根据蛋白质分子不能透过半透膜的特性，可将样品中各种不同的蛋白质分离

B．根据蛋白质所带电荷性质的差异及分子大小等，可通过电泳分离蛋白质

C．根据蛋白质相对分子质量的大小，可通过层析技术分离蛋白质

D．根据蛋白质的分子大小、密度不同，可通过离心技术分离蛋白质

解析：选A。蛋白质分子不能透过半透膜，据此可利用半透膜除去样品中相对分子质量小的杂质。

2.下列叙述不正确的是(

) ．A．蛋白质所带的电荷数越多，移动得越快

B．蛋白质所带的电荷数越少，移动得越快

C．电荷数相同时，相对分子质量越大，移动越慢

D．电荷数相同时，相对分子质量越小，移动越快

解析：选B。在电泳中，蛋白质所带的电荷数越多，移动越快，电荷数相同时，相对分子质量越小，则移动越快。

3.某蛋白质等电点为7.5，在pH为6.0的缓冲液中进行自由界面电泳，其泳动方向为(

) A．向负极移动

B．向正极移动

C．不运动

D．同时向正极和负极移动

解析：选A。在pH＝6.0的缓冲液中蛋白质带正电荷，其泳动方向为向负极移动。

4.有一混合蛋白质溶液，各种蛋白质的pH分别为4.5、5.2、6.6、7.2，电泳时欲使其中三种泳向正极，缓冲液的pH应该是(

) A．2.0

B．5.0 C．6.0

D．7.0 解析：选D。在缓冲液的pH为7.0的溶液中，pH分别为4.5、5.2、6.6的蛋白质均带负电荷，在电泳时移向正极。

5.在血清蛋白的提取和分离过程中，所使用的染色液是(

) A．新制血清5 μL

B．质量浓度为0.4 g/mL的蔗糖溶液

C．质量分数为0.05%的考马斯亮蓝R250染色液

D．质量分数为0.1%的溴酚蓝指示剂

答案：C 6.(2012·长安一中高二检测)在用电泳法对蛋白质进行提取和分离时，常用的脱色液是(

) A．考马斯亮蓝R250染色液

B．醋酸溶液

C．蔗糖

D．甘油

答案：B 7.下列有关电泳现象的叙述，不正确的是(

) ．A．相同蛋白质的溶液，经过同一个电场电泳后，会在支持物凝胶上形成相同的带纹

B．不同蛋白质的混合溶液，经过同一个电场电泳后，在支持物凝胶上形成不同的带纹

C．每一种带纹可能就是一种蛋白质

D．每一种带纹一定不是一种蛋白质

解析：选D。不同蛋白质的混合溶液，在经过同一个电场电泳后，会在凝胶上形成不同的带纹。不同的蛋白质可以在同一带纹中，但同一种蛋白质一定存在于同一带纹中。

8.如图表示对某蛋白质溶液进行SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳的结果(相似于纸层析法分离色素)，下列相关叙述不正确的是(

) ．

A．蛋白质上某些基团解离后可使蛋白质带电，电场中带电的蛋白质分子(或多肽)会向着与其所带电荷相反的电极移动

B．在SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳中，蛋白质的迁移速度完全取决于其所带净电荷多少

C．在SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳中，蛋白质的迁移速度基本取决于其相对分子质量的大小

D．电泳结果表明溶液中蛋白质可能有两种，但也可能只有一种

解析：选B。蛋白质的氨基与羧基可发生解离，使其带正电或负电，在电场中发生迁移，则A项正确。SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳所加的SDS可完全掩盖蛋白质本身所带的电荷，其移动速度与本身所带的电荷无关，只由其相对分子质量的大小决定，则B项错误，C项正确。此电泳会使蛋白质水解成肽链，结果可能只有一种蛋白质(有两种肽链)，也可能是两种蛋白质，则D项正确。

9.我们通常选用猪、牛、羊等动物的血液进行实验，来提取和分离血清蛋白。请回答下列有关问题：

(1)实验前取新鲜血液，静置凝固后会析出淡黄色的液体——血清，其中含有的蛋白质有________、________等。

(2)血清蛋白提取和分离的活动程序为：__________________________________________ ________________________________________________________________________，

在染色和脱色步骤中，所用试剂分别为_____________________________________________

_______________________、_________________________________________________。

答案：(1)两种球蛋白

凝集素

(2)点样→电泳→染色→脱色→制干胶板

质量分数为0.05%的考马斯亮蓝R250染色液

体积分数为7%的醋酸溶液

10.商品化植酸酶主要来自微生物，首先筛选出产酶的菌株，然后制备植酸酶，请根据下面的流程图回答问题：

(1)Ⅰ中的主要成分有哪些？________。Ⅱ中包含哪些成分？________________。

(2)请写出一种纯化得到植酸酶的方法：________；其依据是________________________________________________________________________。

解析：本题考查了蛋白质粗提取和分离的方法。植酸酶是蛋白质，属于大分子有机物，含酶的发酵液经过透析后，能够除去小分子杂质，这样就能够得到植酸酶。对于粗提取的植酸酶可以用凝胶色谱法进行提纯，由于蛋白质带有电荷，亦可用电泳法进行纯化。

答案：(1)小分子杂质

含植酸酶等多种蛋白质

(2)电泳法

根据蛋白质之间电荷、分子大小等差异进行纯化

小结：

1.蛋白质分离提纯技术包括离心技术、层析技术和电泳技术等。电泳技术最为快捷灵敏，简便易行。

2．蛋白质含有游离的氨基和羧基，是两性电解质，在一定pH条件下带有电荷。

3．蛋白质作为带电粒子，在电场中可以向与其自身所带电荷相反的电极方向移动。所带的电荷数越多，移动得越快；电荷数相同时，分子量越小，则移动越快。

4．电泳需要支持物，常用的是聚丙烯酰胺凝胶。

六、板书设计

血红蛋白提取和分离

（一）凝胶色谱法

（二）缓冲溶液

（三）电泳

二、实验操作 蛋白质的提取和分离一般分为四步

（一）样品处理

（二）粗分离

（三）纯化

（四）纯度鉴定