2019高中生物人教版选修1导学案设计：专题5课题3 血红蛋白的提取和分离无答案

2019高中生物人教版选修1导学案设计：专题5课题3 血红蛋白的提取和分离无答案

课题3 血红蛋白的提取和分离 (第1课时)

班级

【学习目标】

1．尝识从血液中提取和分离血红蛋白，学习蛋白质提取和分离的一些基本技术 2．了解凝胶色谱法、电泳法等分离生物大分子的基本原理

3．体验血红蛋白提取和分离的实验的严格要求，形成基本的科学试验操作能力 【重点难点】

重点：凝胶色谱法和电泳法的原理和方法

难点：样品的预处理；色谱柱填料的处理和色谱柱的装填 【导学流程】 一、了解感知

自主阅读课本9-10页，独立思考识记下面的问题，并写出相应的答案。 一、基础知识 （一）凝胶色谱法

1、凝胶色谱法也称做 ，是根据 分离蛋白质的有效方法。 2、凝胶实际上是一些微小的 球体，这些小球体大多数是由 构成的，如葡聚糖或琼脂糖。

3、在小球体内部有许多贯穿的通道，相对分子质量不同的蛋白质分子通过凝胶时速度不同，相对分子质量 的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程 ，移动速度 ；而相对分子质量 的蛋白质无法进入凝胶内部的通道，只能在 移动，路程 ，移动速度 。相对分子质量不同的蛋白质分子因此得以分离。 （二）缓冲溶液

1、缓冲溶液的作用是 。 2、缓冲溶液通常由 溶解于水中配制而成的。

3、生物体内进行的各种生物化学反应都是在一定的pH下进行的，为了 ，必须保持体外的pH与体内的 。 （三）电泳

1、电泳是指 。

2、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

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基团会带上

。在电场的作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷 的电极移动。电泳利用了待分离样品中各分子 的差异以及分子本身的 、 的不同，使带电分子产生不同的 ，从而实现样品中各种分子的分离。

3、两种常用的电泳方法是 和 ，在凝胶中加入SDS，电泳速率完全取决于 ，因此，在测定蛋白质分子量时通常使用 。 二、实验操作

蛋白质的提取和分离一般分为四步： 、 、 和 。 （一）样品处理

1、红细胞的洗涤：洗涤红细胞的目的是 ，采集的血样要及时 分离红细胞，分离时采用 离心（500r/min），然后用胶头吸管吸出上层透明的 ，将下层暗红色的

倒入烧杯，再加入 （质量分数为 ），缓慢搅拌 min， 离心，如此重复洗涤三次，直至 ，表明红细胞已洗涤干净。 2、血红蛋白的释放：在 和 作用下，红细胞破裂释放出血红蛋白。 3、分离血红蛋白溶液：将搅拌好的混合溶液离心（2000r/min）后，试管中的溶液分为4层。第一层为无色透明的 ，第2层为白色薄层固体，是 ，第3层是红色透明液体，这是

，第4层是 的暗红色沉淀物。将试管中的液体用滤纸过滤，除去脂溶性沉淀层，于分液漏斗中静置片刻后，分出下层的 。 （二）粗分离：透析

取1mL的血红蛋白溶液装入 中，将透析袋放入盛有300mL的物质的量的浓度为20mmol/L的

（PH7.0）中，透析12h。透析可以去除样品中 的杂质，或用于更换样品的缓冲液。

（三）纯化：凝胶色谱操作 1、制作凝胶色谱柱 2、装填凝胶色谱柱

①装填前将色谱柱 固定在支架上。因为干的凝胶和用缓冲液平衡好的凝胶的体

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积 ，所以装柱前需要根据色谱柱的内体积计算所需要的凝胶量。

②装填时凝胶要 缓慢倒入色谱柱内，装填时要轻轻敲动色谱柱，使凝胶装填 ，色谱柱内不得有 存在，一旦发现，必须重装。

③装填完后， 连接缓冲液洗脱瓶，在约50cm高的操作压下，用300mL物质的量浓度为20mmol/L的 （PH7.0）充分洗涤平衡凝胶12h，使凝胶 。 3、样品的加入和洗脱

①准备：打开色谱柱下端的流出口，使柱内凝胶面上的的缓冲液与凝胶面 ，关闭出口。

②加样：用吸管小心地将1mL透析后的样品加到色谱柱的顶端，注意 。加样后打开下端出口，直到样品 后，关闭下端出口。

③洗脱：小心加入物质的量的浓度为20mmol/L的 （PH7.0）到适当高度，连接缓冲液洗脱瓶，打开下端出口进行洗脱。待 接近色谱柱 时，用试管收集。

（四）纯度鉴定： 二、深入学习

1、红细胞的洗涤 洗涤次数、离心速度与离心时间十分重要。洗涤次数过少，无法除去 ；离心速度过高和时间过长会使 一同沉淀，达不到分离的效果。 2、色谱柱填料的处理 商品凝胶使干燥的颗粒，使用前需直接放在洗脱液中膨胀。为了加速膨胀，可以将加入洗脱液的湿凝胶用 加热，逐渐升温至接近沸腾，通常只需1—2h。这种方法不但 ，而且可以除去凝胶中可能带有的 ，排除胶粒内的 。

3、凝胶色谱柱的装填 在色谱柱中装填凝胶的时候要尽量 ，以降低凝胶颗粒之间的空隙。在装填凝胶柱时，不得有气泡存在。气泡会 ，降低 。在凝胶色谱操作过程中，不能发生洗脱液 ，露出凝胶颗粒的现象。一旦发生这种情况，凝胶色谱柱需要重新装填。

4、蛋白质的分离 在蛋白质分离过程中，仔细观察红色区带在洗脱过程中的移动情况。如果红色区带 地移动，说明色谱柱制作成功。 三、迁移运用

1．凝胶色谱法是根据（ ）分离蛋白质的有效方法。

A分子的大小 B相对分子质量的大小 C带电荷的多少 D溶解度

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2．缓冲液的作用是：在一定范围内，抵制外界的影响来维持（ ）基本不变。 A温度 B pH C渗透压 D氧气浓度

3．电泳是指带电粒子在电场的作用下向着与其所带电荷（ ）的电极移动。 A相同 B相反 C相对 D相向

4．将搅拌好的混合液转移到离心管中，离心后，可以明显看到识管中的溶液分为4层， 其中第3层是（ ）

A无色透明的甲苯层 B脂溶性物质的沉淀层 C血红蛋白的水溶液 D其他杂质的暗红色沉淀物 5．利用凝胶色谱法分离蛋白质，最先洗脱的蛋白质特点是（ ） A．相对分子质量大的 B．溶解度高的 C．相对分子质量小的 D．所带电荷多的 6. 凝胶色谱法中所用的凝胶化学本质大多是（ ）

A. 糖类化合物 B. 脂质 C. 蛋白质 D. 核酸

7．电泳利用了待分离样品中各种分子 以及 、 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。 8．下列关于DNA和蛋白质提取与分离实验的叙述，正确的有 A．提取细胞中的DNA和蛋白质都需用蒸馏水涨破细胞 B．用不同浓度NaCl溶液反复溶解与析出DNA可去除蛋白质 C．蛋白质提取和分离过程中进行透析可去除溶液中的DNA D．蛋白质和DNA都可以用电泳的方法进行分离纯化

9．红细胞含有大量的血红蛋白，红细胞的机能主要是由血红蛋白完成，血红蛋白的主要功能是携带氧气或二氧化碳，我们可以选用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液进行实验，来提取和分离血红蛋白，请回答下列有关问题：

（1）血红蛋白提取和分离的程度可分为四步：______、______、______和______。 （2）实验前取新鲜的血液，要切记在采血容器中预先加入柠檬酸钠，取血回来，马上进行离心，收集血红蛋白溶液。

①加入柠檬酸钠的目的是__________________。

②以上所述的过程即是样品处理，它包括______、______、收集血红蛋白溶液。 （3）收集的血红蛋白溶液在透析袋中可以经过透析，这就是样品的粗分离。 ①透析的目的是__________________。

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②透析的原理是______________________________。

（4）然后通过凝胶色谱法将样品进一步纯化，最后经SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。

①样品纯化的目的是______________________________。

②血红蛋白有什么特点？______________________________。这一特点对进行蛋白质的分离有什么意义？______________________________________________________。

【合作学习设计】

分小组讨论

1、 科学试验取材的重要性

如人们用鸡的红细胞提取DNA，而用人成熟的红细胞提取血红蛋白的原因是什么? 2、洗涤红细胞时为什么不能用蒸馏水代替生理盐水?

【展示设计】

回家上网收集有关电泳和血红蛋白的提取和分离的视频，带来学校展示给同学观看，加深对电泳以及蛋白质分离步骤的了解

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