高中人教版生物选修1课件专题5课题3血红蛋白的提取和分离

课题3血红蛋白的提取和分离课标阐释思维脉络1.阅读教材,归纳概括分离蛋白质的基本方法。2.明确凝胶色谱法、电泳法分离蛋白质的基本原理,认同技术对科学发展的促进作用。3.根据实验方案,运用凝胶色谱法对血液中的血红蛋白进行提取与分离,提高动手操作能力。

一二三一、凝胶色谱法(也称做分配色谱法)

四一二三四二、缓冲溶液

一二三四三、电泳

一二三四一二三四四、血红蛋白的提取和分离的实验操作

一二三四一二三四探究点一探究点二当堂检测本课必记蛋白质的分离原理和方法问题导引分离蛋白质的原理和方法是什么?蛋白质是生命活动不可缺少的物质。对蛋白质的研究和应用,首先需要获得纯度较高的蛋白质。因此,从复杂的细胞混合物中提取、分离高纯度的蛋白质是生物科学研究中经常要做的工作。(1)根据蛋白质的哪些特性,可将不同种类的蛋白质分离?(2)依据相对分子质量的大小来分离蛋白质常用的有效方法是什么?下面4个图中,哪个图能表示用该方法分离蛋白质时,相对分子质量不同的蛋白质在凝胶中的行进过程?(a、b均为蛋白质,c为凝胶颗粒)探究点一探究点二当堂检测本课必记(3)利用各种分子带电性质的差异以及分子大小和形状的不同来分离各种分子的方法叫

。

答案:(1)根据蛋白质各种特性的差异,如分子的大小、所带电荷的性质和多少等,来分离不同种类的蛋白质。(2)凝胶色谱法。②。(3)电泳探究点一探究点二当堂检测本课必记名师精讲蛋白质的分离原理(1)凝胶色谱法比较项目蛋白质相对分子质量大蛋白质相对分子质量小直径大小大于凝胶颗粒空隙直径小于凝胶颗粒空隙直径运动方式直接向下无规则扩散运动运动路程较短较长洗脱次序先从凝胶柱中洗脱出来后从凝胶柱中洗脱出来探究点一探究点二当堂检测本课必记(2)电泳法①在一定pH下,一些生物大分子(如多肽、核酸等)可解离的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。②待分离样品中各种分子带电性质的差异及分子本身的大小、形状不同,使带电分子产生不同的迁移速度,从而实现样品中各种分子的分离。琼脂糖凝胶电泳SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳琼脂糖本身不带电荷,各种分子在电场中的迁移速度取决于分子所带电荷性质的差异及分子的大小、形状的不同在凝胶中加入SDS,使蛋白质解聚成单条肽链,SDS能与各种蛋白质形成蛋白质—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,使电泳迁移率完全取决于分子的大小探究点一探究点二当堂检测本课必记实验操作及结果分析与评价问题导引血红蛋白提取和分离的过程分为几步?从哪些方面评价血红蛋白提取和分离的实验操作是否成功?某生物兴趣小组在“蛋白质的提取和分离”实验中,准备从猪的血液中初步提取血红蛋白,设计的“血红蛋白提取、分离流程图”如下。请据流程图回答下列问题。探究点一探究点二当堂检测本课必记实验准备(配制缓冲液、血细胞悬液)→样品处理(洗涤、破碎、离心等)

→蛋白质粗分离(透析)

→纯化→纯度鉴定(电泳)(1)血红蛋白的提取和分离一般分为四步:

、

、

和

。

(2)①实验时要对采集到的血液中的红细胞用

反复洗涤,洗涤的目的是

。

②在

的作用下,红细胞会破裂,释放出血红蛋白。

③将释放出的血红蛋白收集到透析袋中透析,这是样品的

,目的是

。

④通过

法可将血红蛋白样品进一步纯化。

⑤实验最后经过SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行

。

探究点一探究点二当堂检测本课必记(3)凝胶色谱技术是20世纪60年代初发展起来的一种快速而又简单的分离技术,由于设备简单,操作方便,不需要有机溶剂,对高分子物质有很好的分离效果,目前已经被广泛应用于多个领域,请回答下列有关问题。①装填凝胶色谱柱时,要注意色谱柱内不能有气泡存在,一旦发现气泡必须重装,这是因为

。

②洗脱用的液体应尽量与浸泡凝胶所用的液体

(填“相同”或“不同”)。洗脱时,对洗脱液的流速要求是

。

探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:(1)样品处理粗分离纯化纯度鉴定(2)生理盐水去除杂蛋白蒸馏水和甲苯粗分离去除相对分子质量较小的杂质凝胶色谱纯度鉴定(3)气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序,降低分离效果相同保持稳定探究点一探究点二当堂检测本课必记名师精讲1.血红蛋白的提取和分离(1)样品处理↓(2)粗分离——透析、(去除小分子杂质)↓(3)纯化——凝胶色谱法(除去相对分子质量较大的蛋白质)↓(4)纯度鉴定——SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳探究点一探究点二当堂检测本课必记2.结果分析与评价

项

目分

析血液样品的处理①分层明显→样品处理完成凝胶色谱柱的装填加入大分子有色物质如蓝色葡聚糖-2000或红色葡聚糖,若色带均匀、狭窄、平整,则装填成功;如果色谱柱出现纹路或气泡,要重新装填血红蛋白的分离①血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整,随洗脱液缓慢流出→分离成功②血红蛋白的红色区带歪曲、散乱、变宽→分离效果不好,可能与凝胶色谱柱的装填有关探究点一探究点二当堂检测本课必记规律总结(1)红细胞洗涤过程中,洗涤三次后,上清液仍有黄色,可增加洗涤次数,否则无法除去血浆蛋白;离心时转速要低,时间要短,否则会使白细胞等一同沉淀,达不到分离效果。(2)血红蛋白释放过程中,蒸馏水的作用是涨破红细胞,甲苯的作用主要是溶解细胞膜。探究点一探究点二当堂检测本课必记典例剖析类型一

蛋白质的分离原理例1生物大分子的分离、纯化是一种常见的现代生物技术。下列关于物质提取、纯化原理的叙述,不正确的是(

)A.采用凝胶色谱法分离果胶酶的原理是蛋白质分子的相对分子质量不同,在色谱柱中的移动速度不同B.使用透析法可以去除样品中相对分子质量较大的杂质C.电泳法是利用样品中各种分子带电性质及样品分子大小不同,产生的迁移速度不同而实现样品中各种分子的分离D.离心法分离蛋白质的依据是不同大小的分子离心时沉降速度不同探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:B解析:凝胶色谱法分离果胶酶(蛋白质),是依据蛋白质分子的相对分子质量不同:相对分子质量较大的蛋白质只能在凝胶外部移动,路程较短,移动速度较快;相对分子质量较小的蛋白质能进入凝胶内部移动,路程较长,移动速度较慢。透析的原理是小分子能够通过半透膜,而大分子不能,利用透析法可以去除样品中相对分子质量较小的杂质。电泳法利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异及分子本身的大小、形状的不同,使带电分子产生不同的迁移速度,从而实现样品中各种分子的分离。离心法分离蛋白质的依据是不同大小的分子离心时沉降速度不同。探究点一探究点二当堂检测本课必记反思总结

凝胶色谱法与电泳法的比较

分离方法凝胶色谱法电泳法分离依据分子的相对分子质量大小分子带电性质的差异、分子的大小和形状等分离动力重力电场力探究点一探究点二当堂检测本课必记利用凝胶色谱法分离蛋白质时,下列哪种蛋白质先被洗脱出来?(

)A.相对分子质量较大的 B.溶解度高的C.相对分子质量较小的 D.所带电荷多的答案:A解析:相对分子质量较小的蛋白质能进入凝胶内部通道,路程较长,移动速度较慢;相对分子质量较大的蛋白质在凝胶外部移动,路程较短,移动速度较快,先被洗脱出来。探究点一探究点二当堂检测本课必记类型二

血红蛋白的提取和分离例2下图表示血红蛋白提取和分离的部分实验装置,请回答下列问题。探究点一探究点二当堂检测本课必记(1)血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分,其在红细胞中的作用体现了蛋白质具有

功能。

(2)甲装置中,B是血红蛋白溶液,则A是

;乙装置中,C溶液的作用是

。

(3)甲装置用于

,目的是

。用乙装置分离蛋白质的方法叫

,是根据

分离蛋白质的有效方法。

(4)用乙装置分离血红蛋白时,待

时,用试管收集流出液,每5mL收集一管,连续收集。

探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:(1)运输(2)磷酸缓冲液洗脱血红蛋白(3)透析(粗分离)去除样品中相对分子质量较小的杂质凝胶色谱法相对分子质量的大小(4)红色的蛋白质接近色谱柱底端解析:血红蛋白具有运输O2和部分CO2的作用。甲装置中,B是血红蛋白溶液,则A是磷酸缓冲液;乙装置中,C溶液的作用是洗脱血红蛋白。甲装置用于透析(粗分离),目的是去除样品中相对分子质量较小的杂质。用乙装置分离蛋白质的方法叫凝胶色谱法,是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。探究点一探究点二当堂检测本课必记规律总结

解答此类问题要弄清各个步骤操作的目的,总结如下:操作步骤目

的红细胞的洗涤去除杂蛋白,如血浆蛋白血红蛋白的释放使红细胞破裂,释放血红蛋白分离血红蛋白溶液经过离心使血红蛋白与其他杂质分离开透析除去样品中相对分子质量较小的杂质纯化除去相对分子质量较大的蛋白质探究点一探究点二当堂检测本课必记下列关于样品的加入和洗脱的操作,不正确的是(

)A.加样前,打开色谱柱下端的流出口,使柱内凝胶面上的缓冲液缓慢下降到凝胶面的下面B.加样后,打开下端出口,使样品渗入凝胶床内C.等样品完全进入凝胶层后,关闭下端出口D.用吸管小心地将1mL透析后的样品加到色谱柱的顶端,不要破坏凝胶面答案:A解析:加样前,打开色谱柱下端的流出口,使柱内凝胶面上的缓冲液缓慢下降到与凝胶面平齐。探究点一探究点二当堂检测本课必记1.SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳法中加入SDS的作用是(

)A.增大蛋白质的相对分子质量B.改变蛋白质分子的形状C.掩盖不同蛋白质分子间的电荷差别D.减小蛋白质分子的相对分子质量答案:C解析:SDS所带的负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量,这样就掩盖了不同分子间的电荷差异,使电泳迁移率完全取决于分子的大小。探究点一探究点二当堂检测本课必记2.血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分,负责血液中O2及部分CO2的运输。请根据血红蛋白的提取和分离流程图回答问题。探究点一探究点二当堂检测本课必记(1)将实验流程补充完整:A为

,B为

,C为

。

(2)洗涤红细胞的目的是去除

,洗涤次数过少,无法除去

;离心速度过高和时间过长会使

等一同沉淀,达不到分离的效果。洗涤干净的标志是

。释放血红蛋白的过程中起作用的是

。

(3)在洗脱过程中加入物质的量浓度为20mmol/L的磷酸缓冲液(pH为7.0)的目的是

。如果红色区带

,说明色谱柱制作成功。

探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:(1)血红蛋白的释放透析样品的加入和洗脱(2)杂蛋白(血浆蛋白)血浆蛋白白细胞离心后的上清液中没有黄色