课题3　血红蛋白的提取和分离教学设计实例

《血红蛋白的提取和分离》教学设计

一、

教材分析

本课题是人教2003版教材-----选修1专题5《DNA和蛋白质技术》课题3的内容。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，并了解凝胶谱法等分离生物大分子的基本原理，为今后学习运用这些技术打下基础。

教材原有内容的安排为第一课时完成基础知识的教学。不但要求教师用直观、易懂的方式讲解凝胶色谱法和电泳的基本原理，缓冲溶液的组成及作用机理，还要求学生理解并应用，而这一切略显生硬和突兀。

二、

学情分析及教材内容重组

学生首次接触到生物学中常用的技术手段“凝胶色谱法”、“缓冲溶液”、“电泳”。而面对这些，学生理解起来较困难，教师单一讲述又较枯燥。所以本设计将对教材内容进行重组和整合，以实验设计的四个主要环节为主干，应用到相关技术时再具体讲解相应的原理和方法。这样，不仅有利于学生建立宏观的科学思维，又在学习过程中使学生水到渠成地理解了相应原理。由于重组教材内容，需要教师提前编好学案，学生按照学案提前做好预习。

三、

教学目标

1.知识目标: 了解色谱法等分离生物大分子的基本原理

理解缓冲溶液的组成和作用机理

2.能力目标：尝试从血液中提取和分离血红蛋白实验操作的学习中，体验从复杂体系中提取生物大分子的基本过程和方法。激发学生学习兴趣，培养学生建立宏观的思维观。

3．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。

4、生物核心素养

（1）.搞清原理，提升动手操作能力 实验原理是实验教学的前提与基础，学生只有了解了实验

仪器的原理和取材的特点，才能更深层次地了解实验的原理。

正所谓“只有知其然，才能知其所以然。” （2）.分析现象，深化解决问题能力 实验教学的本质也不只是教会学生如何使用实验仪器，

如何进行实验操作，也应引导学生在实验操作的过程中根据实验现象发现问题，并能够根据实验现象分析问题，利用所学的知识有效地解决问题。

四、

教学重点和难点

重点：凝胶色谱法的原理

难点：样品的预处理

五、

教学过程

1.

第一课时导入

展示课件：回顾蛋白质的相关内容。此内容为预习案，教师课前有批改。学生快速核对答案，复习巩固并及时修正，为新内容的学习做好铺垫。通过学习我们都了解到蛋白质有如此重要的功能，科学家更是早早地意识到这一点，所以从2003年4月14日人类基因组测序工作完成就标志着科学研究进入到了了后基因组和蛋白质组时代(简介后基因组和蛋白质组)。然而，无论是生产实践还是科学领域的研究，首先我们应该获得一定纯度的蛋白质。引出这节课的内容《血红蛋白的提取和分离》。

2.

出示学习目标，使学生了解本节课学习任务，做到有的放矢。

3.

回顾知识，为学生建立宏观思维，完成新课内容学习

复习实验设计的四个主要环节：原理、取材

、.实验步骤

、注意事项，培养学生宏观的探究思路并以此为线索完成本节课的教学任务。

3.1.原理

教师强调本节课的实验原理为：①凝胶色谱法分离蛋白质的原理

②缓冲溶液的组成和作用机理。将在具体实验步骤

涉及之处讲解。这样不但强化了学生对实验原理的印象，又为后续的学习做好铺垫。

3.2取材

教师设置问题：“提取血红蛋白，以什么为实验材料？”学生很容易回答出——血液。继续设问“你认为鸟类血液和哺乳动物血液，最好用哪种血液来提取血红蛋白？为什么？”引导学生得出结论：哺乳动物血液。因为该细胞中没有细胞核（结构简单），血红蛋白含量高。确定好实验材料，请学生阅读66页教材，认识哺乳动物血液组成及血红蛋白性质。思考回答相关问题（出示问题，指导学生阅读）。通过提问的方式检查学生阅读情况，师生共同完成血液成分以及血红蛋白结构的学习，为接下来的实验步骤埋下伏笔。

3.3实验步骤

教师以问题的方式提示：“血红蛋白在什么细胞内？红细胞的细胞外液是什么？血浆中含有什么蛋白？”引导学生总结：如果要获取血红蛋白，首先要获得纯净的红细胞，再使红细胞裂解释放血红蛋白，最后通过一系列纯化得到纯度较高的蛋白质。学生阅读教材找出实验步骤，教师出示幻灯片： 血红蛋白的提取和分离过程

思路清晰后，指导学生阅读教材。分配任务，小组合作，解决相关问题，讨论并完成实验步骤的学习。

3.3.1、

样品的预处理：

①

红细胞的洗涤

教师提问，洗涤的目的是什么？洗涤过程通过课件展示完成，并由任务小组1代表到黑板前讲述过程。教师就洗涤过程提问：为什么加入柠檬酸钠？为什么低速短时间离心？为什么要缓慢搅拌？洗涤过程为什么用生理盐水而不是清水？红细胞洗涤干净的标准是什么？师生共同总结，并强化实验注意事项。

②

血红蛋白的释放

教师利用课件展示血红蛋白的释放过程，由任务小组2代表到黑板前讲述过程。教师就血红蛋白释放过程提问：释放血红蛋白过程中，在洗涤好的红细胞加入了哪些物质？为了加速释放过程，采取了什么措施？目的分析：蒸馏水的作用是什么？加入甲苯的作用是什么？充分搅拌的目的是什么?对学生的讲解给予肯定，不足之处及时纠正和补充，并总结注意事项：搅拌的程度（与红细胞洗涤中的缓慢搅拌对比，分析原因）。

提出问题过渡：虽然红细胞破裂，血红蛋白释放，但细胞中的内容物和破碎的细胞膜还与其混杂在一起，引导学生领悟下一步实验的目的，导出分离血红蛋白溶液。

③分离血红蛋白溶液

任务小组3同学代表讲述分离过程：

教师提问：离心后各层的成分是什么？过滤掉的是哪层？为什么4层物质过滤后剩余2层？剩余的两层都是什么？血红蛋白在哪层？用什么方法从剩余的两层中获取血红蛋白？由于学生没有经历过离心技术的实践操作，很难意识到最下层物质贴在试管底部，因此教师需要从“高速，长时间离心”做切入点，补充解析。师生共同总结分离过程的注意事项：高速，长时间离心。 教师出示幻灯片，总结以上三步为样品处理，提出问题过渡：此时的血红蛋白水溶液中还有很多杂质，可以用透析的方法粗分离，除去杂质，以此过渡到透析的教学。

3.3.2血红蛋白的粗分离——透析

教师通过课件展示，提问：透析的过程？透析的目的？透析液的成分？引出缓冲溶液的学习，指导学生阅读教材65 页。由任务小组4完成缓冲溶液的作用和配制的讲解。

教师补充提问在本课题中使用的缓冲液是什么？（磷酸缓冲液）其目的是什么？（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，便于观察和科学研究）为什么缓冲液量远多于血红蛋白溶液量？（有利于杂质分子充分地向外扩散）扩展学生知识范围：缓冲溶液的组成及分类---缓冲溶液由足够浓度的共轭酸碱对组成。其中，能对抗外来强碱的称为共轭酸；能对抗外来强酸的称为共轭碱。这一共轭酸碱通常称为缓冲对、缓冲剂或缓冲系。常见的缓冲对主要有如下三种类型：弱酸及其对应的盐；弱碱及其对应的盐；多元弱酸的酸式盐及其对应的次级盐。

出示幻灯片，展示实际实验操作图片，对学生感官刺激，加深印象。回顾实验步骤，指出：因为透析只能去除小分子的杂质，蛋白质需要用凝胶色谱法进一步纯化。

3.3.3、纯化-----凝胶色谱法

出示问题：指导学生阅读64页教材并回答：凝胶色谱法另一个名称是什么？凝胶色谱法分离蛋白质的依据是什么？

凝胶的实质是什么？凝胶色谱法的原理是什么？是不是所有蛋白质的分离都可以用此方法，为什么？由任务小组5完成问题的回答，教师总结。播放动画，演示凝胶色谱法纯化蛋白质过程，强化原理，加深印象。

4.

本课小结

出示知识网，总结。指出凝胶色谱法的具体操作和电泳法对纯度的鉴定将在下节课学习，布置其为预习作业。强化实验设计四环节（复习实验步骤），总结注意事项。让学生在学习该实验技术时保持清晰的思路，加深学生对实验的认知和理解。教师从生物核心素养方面给出建议，提出希望。出示习题，课堂演练三分钟。

辽宁省 抚顺市

第六中学 王立莉