(完整word版)2017人教版高中生物选修1专题5课题3《血红蛋白的提取和分离》word导学案
高中生物选修一专题5课题35.3血红蛋白的提取与分离剖析.
血红蛋白的提取和分离
课题背景
蛋白质是生命活动不可缺少的物质。随着人类基因组 计划的进展以及多种生物基因组测序工作的完成，人类跨 入了后基因组和蛋白质组时代。对蛋白质的研究与应用， 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。
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和CO2的运偷。在本课题中，我们将以血红 蛋白为实验材抖，学习蛋白质提取和分离的一些基本才技 术
基础知识
根据蛋白质各种特性的差异， 如分子的形状和大小、所带电荷的性质和多少、 溶解度和吸附的性质和对其他分子的亲和力等等， 可以用来分离不同蛋白质。
基础知识 （一） 凝胶色谱法
1、凝胶色谱法：分配色谱法 根据蛋白质相对分子质量的大小，利用具有多孔 结构的凝胶的分子筛作用，来进行分离蛋白质的 方法。
2、凝胶
①性质：一些微小的多孔球体，球内含许多贯穿的通道； ②化学本质：多糖类化合物： ③实例：葡聚糖、琼脂糖：
5、具体过程
原理：当不同的蛋白 质通过凝胶时，相对分子 质量较小的蛋白质容易进 入凝胶内部的通道，路程 较长，移动速度较慢；而 相对分子质量较大的蛋白 质无法进入凝胶内部的通 道，只能在凝胶外部移动， 路程较短，移动速度较快， 相对分子质量不同的蛋白 质因此得以分离。
透析目的是：除去样品中分子量较小的杂质。
说明：透析袋是一种半透膜，能使小分子自由进出，而大 分 子不能通过。
实验操作 （二）凝胶色谱操作 1.凝胶色谱柱的制作
2.凝胶色谱柱的装填
固定色谱柱 垂直固定在支架上
计算所需凝胶量 配凝胶悬液
SDS能使蛋白质发生完全变性。由几条肽链组 成的蛋白质复合体在SDS的作用下会解聚成单条肽 链，因此测定的结果只是单条肽链的分子量。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电荷量。 因而掩盖了不同种电荷间的电荷差别，使电泳迁 移率完全取决于分子的大小。
人教版高二生物选修一专题五课题3《血红蛋白的提取和分离》教学设计(共1课时)
- 题型：请描述血红蛋白的提取和分离实验操作步骤。
- 答案：血红蛋白的提取和分离实验操作步骤包括动物组织的研磨、离心、层析等。首先将动物组织研磨成匀浆，然后通过离心将细胞成分分离，最后通过层析进一步分离血红蛋白和其他蛋白。
3. 血红蛋白的提取和分离实验结果分析
- 题型：请分析血红蛋白的提取和分离实验结果。
5. 实践情景：血红蛋白的模拟与设计
- 引导学生了解血红蛋白的模拟与设计在材料科学领域的应用，如血红蛋白纳米材料、血红蛋白生物材料等。
6. 实践情景：血红蛋白的抗氧化作用
- 引导学生了解血红蛋白的抗氧化作用在生物医学领域的应用，如抗氧化药物的制备、抗氧化保健品的研究等。
7. 实践情景：血红蛋白的环保应用
教学目标
教学目标：
1. 理解血红蛋白的提取和分离的实验原理，如离心、层析等。
2. 掌握血红蛋白的提取和分离的实验操作步骤，例如，如何进行动物组织的研磨、如何进行离心等。
3. 能够运用血红蛋白的提取和分离的实验结果来分析血红蛋白的功能和性质，例如，如何通过实验结果来分析血红蛋白的氧结合能力。
4. 培养学生的实验探究力和科学素养，例如，如何设计实验、如何分析实验结果等。
- 引导学生了解血红蛋白的环保应用在环境科学领域的应用，如重金属离子检测、环境污染治理等。
8. 实践情景：血红蛋白的能源应用
- 引导学生了解血红蛋白的能源应用在能源领域的应用，如燃料电池、光合作用模拟等。
9. 实践情景：血红蛋白的生物信息学
- 引导学生了解血红蛋白的生物信息学在生物信息学领域的应用，如蛋白质结构预测、基因序列分析等。
10. 实践情景：血红蛋白的生物工程
- 引导学生了解血红蛋白的生物工程在生物工程领域的应用，如组织工程、细胞工程等。
人教版高中生物选修一专题5课题3《血红蛋白的提取和分离》 课件 (共41张PPT)
（2）透析的原理是
透析袋能使小分子自由进出，而将 大分子保留在袋内
（3）透析的目的是
去除样品中分子量较小的杂质
。
透析过程动画演示
3、纯化（凝胶色谱）---去除相对分子量 较大的杂质蛋白
（1）凝胶色谱柱的制作
①取长40厘米，内径1.6厘米的玻璃管，两 端需用砂纸磨平。
②底塞的制作： 打孔 挖出凹穴 安装移液管头部 覆盖尼龙网，再用100目尼龙纱包好。
磁力搅拌器
搅拌器转子
搅拌器正在工作
（3）分离血红蛋白溶液：
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 红色透明液体。
2.粗分离----透析（去除分子量较小的杂质）
（1）用 透析
方法进行粗分离，透析袋由半透膜制 成， 玻璃纸、肠衣、膀胱膜 常用 。将透析袋放入 磷酸缓冲 溶液中进行透析。
思考：说出人体血液中缓冲对。 NaH2PO4 / Na2HPO4 H2CO3 / NaHCO3
三、 电泳---血红蛋白的分离鉴定方法
1.概念： 带电粒子在 电场 作用下发生
迁移 的过程。
2.原理： 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 负电 或 正电 。在电场的作用下，这些带电分子会向着的 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 以及分子本身的 、 的不同，使带电分子产生 带电性质的差异 形状 不同的 大小 ，从而实现样品中各种分子的分离。 迁移速度
杂质
纯度鉴定 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳
1. 用鸡的红细胞提取DNA，用哺乳动物的红细胞 提取血红蛋白的原因是什么？ 鸡的红细胞具有细胞核，含有DNA，便于进行DNA 的提取；人的红细胞无细胞核，结构简单，血红蛋 白含量丰富，便于提取血红蛋白。 2与其他真核细胞相比,红细胞有什 么特点? 这一特点对你进行蛋白质的分离有 什么意义?
专题5 课题3 血红蛋白的提取与分离 课件 人教版高中生物选修一
四、实验操作 蛋 白 质 的 提 取 和 分 离 一 般 分 为 四 步 ： __样__品__处__理____ 、 ___粗__分__离___ 、 __纯__化____和___纯__度__鉴__定___。
2．凝胶色谱操作 (1)凝胶色谱柱的制作：准备材料→加工橡皮塞→安装色谱柱。 (2)凝胶色谱柱的装填。 (3)样品的加入和洗脱。其基本过程是调节缓冲液面→加入蛋白质样品→调 节缓冲液面→洗脱→收集分装蛋白质。至此，血红蛋白即可得到粗分离。 3 ． 纯 度 鉴 定 ： 在 鉴 定 的 方 法 中 ， 使 用 最 多 的 是 __S_D_S_－__聚__丙__烯__酰__胺_____ _凝__胶__电__泳___。
三、电泳 1．概念：指__带__电__粒__子____在电场的作用下发生的__迁__移____的过程。 2．原理：在一定的___p_H____下，__多__肽____、__核__酸____等生物大分子的可解 离基团会带上___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。
(3)分离血红蛋白溶液：把混合液离心后，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 离 出 下 层 的 __红__色__透__明__液__体____。
(4)透析：透析袋能使小分子自由进出，而将大分子物质保留在袋内。
4
核心素养·技能培优
5
问题释疑·探究升华
6
知识构建·条分缕析
7
训练巩固·课堂达标
人教版高中生物选修一专题5课题3《血红蛋白的提取和分离》课件
的提取和分离》课件
2020/9/19
新课导入
下面请看一条新闻
艾滋病研究进展 英国《自然》杂志登论文说，“ＴＲＩＭ ５”蛋白质可有效抑制艾滋病病毒的感染。 此后，世界各地的很多科学家开始研究“ ＴＲＩＭ５”蛋白质的结构，但到目前为止尚 未有人宣称取得突破性进展。
1.发挥学生主观能动性。 2.激发学生学习兴趣，培养学会僧 创新能力。
教学重难点
课题重点
凝胶色谱法的原理和方法。
课题难点
凝胶色谱法的原理和方法。
内容解析
基础知识：
凝胶色谱法
什么是凝胶？
凝胶是一些多糖类构成的
内含许多贯穿的通道的微小多 孔的球体。
凝胶色谱法的原理
相对分子量
较小的蛋白质容 易进入凝胶内部 的通道，在凝胶 的外部移动，路 程较长，移动速 度较慢。
相对分子质量较大的蛋白质分子不能进入 凝胶颗粒内部，只能分布在颗粒之间，通过的 路程较短，移动速度较快；
相对分子质量较小的蛋白质分子比较容易 进入凝胶内的通道，通过的路程较长，移动速 度较慢。
因此，样品中相对分子质量较大的蛋白质 先流出，相对分子质量中等的分子后流出，相 对分子质量最小的分子最后流出，这种现象又 叫分子筛现象。
5. 与其它真核细胞相比，红细胞有什么 特点？这一特点对你进行蛋白质的分离有什么 意义？
答：血红蛋白是有色蛋白，因此在凝胶色 谱分离时可以通过观察颜色来判断什么时候应 该收集洗脱液。这使血红蛋白的分离过程非常 直观，大大简化了实验操作。
温宿县第一中学
古丽胡玛尔·塔依尔 2年级（3）班 2017-4-11
相对分子量较
大的蛋白质无法 进入凝胶内部的 通道，只能在凝 胶外部移动，路 程较短，移动速 度较快。
高二生物人教版选修一教学案：专题5_课题3_血红蛋白的提取和分离_word版有答案
一、蛋白质提取、分离（阅读教材P64～66）1．蛋白质分离的理论依据2．凝胶色谱法(分配色谱法)(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)分离原理相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程较长，移动速度较慢；相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快。
3．缓冲溶液(1)作用：在一定范围内，缓冲溶液能抵制外界酸和碱对溶液pH的影响，维持pH基本不变。
(2)配制：通常由1～2种缓冲剂溶解于水中配制而成，调节缓冲剂的使用比例就可以制得在不同pH范围内的缓冲液。
4．电泳(1)概念：带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。
(2)原理①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。
②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。
③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度，从而实现样品中各种分子的分离。
二、血红蛋白的提取和分离（阅读教材P66～70）1．样品处理(1)红细胞的洗涤①目的：去除杂蛋白，以利于后续步骤的分离纯化。
②过程：分离(低速短时间离心)→用胶头吸管吸出上层透明的黄色血浆→下层暗红色的红细胞用生理盐水洗涤(如此重复三次)。
(2)血红蛋白的释放①目的：使红细胞破裂释放血红蛋白。
②过程(3)分离血红蛋白溶液：离心(以2 000 r/min速度，离心10 min)→观察到离心管中的溶液分为4层，从上往下依次为：第1层：无色透明的甲苯层。
第2层：脂溶性物质的沉淀层——白色薄层固体。
第3层：血红蛋白的水溶液——红色透明液体。
第4层：其他杂质的暗红色沉淀物。
将液体用滤纸过滤，除去脂溶性沉淀层，于分液漏斗中静置片刻后，分出下层的红色透明液体。
2．透析——粗分离过程：取1 mL的血红蛋白溶液装入透析袋中，将透析袋放入盛有300 mL的物质的量浓度为20 mmol·L －1的磷酸缓冲液中(pH＝7.0)，透析12 h。
【精选】人教版高中生物选修一5.3《血红蛋白的提取和分离》word教案-生物知识点总结(精华版)
专题课题5.3 5 DNA 与蛋白质技术血红蛋白的提取和分离一、【课题目标】（一）知识与技能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）过程与方法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、态度与价值观初步形成科学的思维方式，发展科学素养和人文精神二、【课题重点】凝胶色谱法的原理和方法三、【课题难点】样品的预处理；色谱柱填料的处理和色谱柱的装填四、【教学方法】启发式教学五、【教学工具】多媒体课件六、【教学过程】（一）引入新课蛋白质是生命活动的主要承担者，是细胞内含量最高的有机化和物。
对蛋白质的研究有助于人们对生命过程的认识和理解。
所以需要从细胞中提取蛋白质进行研究。
怎样提取蛋白质呢？（二）进行新课1．基础知识蛋白质的物化理性质：形状、大小、电荷性质和多少、溶解度、吸附性质、亲和力等千差万别，由此提取和分离各种蛋白质。
1．1 凝胶色谱法（分配色谱法）：（1）原理：（图5－13a）分子量大的分子通过多孔凝胶颗粒的间隙，路程短，流动快；分子量小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部，路程长，流动慢。
（2）凝胶材料：多孔性，多糖类化合物，如葡聚糖、琼脂糖。
（3）分离过程：（图5－13b）混合物上柱→洗脱→大分子流动快、小分子流动慢→收集大分子→收集小分子＊洗脱：从色谱柱上端不断注入缓冲液，促使蛋白质分子的差速流动。
1．2 缓冲溶液（1）原理：由弱酸和相应的强碱弱酸盐组成（如H2C O3－NaHC O3，HC－NaC，NaH2PO4/N a2HP O4等），调节酸和盐的用量，可配制不同pH 的缓冲液。
（2）缓冲液作用：抵制外界酸、碱对溶液pH的干扰而保pH 稳定。
持1．3 凝胶电泳法：（1）原理：不同蛋白质的带电性质、电量、形状和大小不同，在电场中受到的作用力大小、方向、阻力不同，导致不同蛋白质在电场中的运动方向和运动速度不同。
［思考］阅读教材后，填写下表：决定运动方向形成库仑力形成阻力决定运动速率电荷性质√电荷量√√分子形状√√分子大小√√（2）分离方法：琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺经胶电泳等。
人教版高二生物选修一：5.3《血红蛋白的提取和分离》导学案.doc
专题5课题3 血红蛋白的提取和分离一、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。
人教版高中生物选修一专题5课题3《血红蛋白的提取和分离》 课件 (共38张PPT)
2、蛋白质提取与分离的依据：不同种类蛋白质的物 理化学性质不同：
蛋白质形状、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千差万别。从而分离 不同种类的蛋白质。
本课题我们将利用血红蛋白与杂质蛋 白哪方面的差异进行提纯？
一、基础知识--蛋白质提取和分离原理 3 、分离不同的蛋白质方法：
（2）目的：去除杂蛋白。
柜式离心机
初次离心后的结果
3次洗涤后的结果
2 、血红蛋白的释放：
洗涤好的红细胞+蒸馏水+甲苯→磁力搅拌器充分搅拌10min →红细胞 破裂释放血红蛋白
蒸馏水的作用是 使红细胞大量吸水胀破 加入甲苯的作用是 溶解红细胞的细胞膜
充分搅磁拌的力目搅的是拌器加速红细胞的破裂
搅拌器转子
成。如H2CO3/NaHCO3，醋酸/醋酸钠， NaH2PO4/Na2HPO4等
2、 缓冲液的作用是什么？
能够抵制外界的酸和碱对溶液PH值的影响，维 持PH基本不变。
3、 缓冲液是如何配制的？
通常由1－2 种缓冲剂溶解于水中配制而成。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。
的电泳迁移率完全取决于
A 电荷的多少 B 分子的大小
C 肽链的多少 D 分子形状的差异
4、在采血容器中加入柠檬酸钠的目的是
A 调节pH
B 维持红细胞的能量供应
C 防止微生物生长 D 防止血液凝固
凹穴底面，否则难以铺实尼龙网，还会导致液体残留，蛋
白质分离不彻底。
③顶塞的制作：打孔→安装玻璃管。 ④组装：将上述三者按相应位置组装成一个整体。 ⑤安装其他附属结构。
《专题5课题3血红蛋白的提取和分离》作业设计方案-高中生物人教版选修1
《血红蛋白的提取和分离》作业设计方案（第一课时）一、作业目标1. 掌握血红蛋白的基本性质与功能。
2. 理解血红蛋白提取和分离的实验原理及操作步骤。
3. 培养实验操作能力和观察能力，提升生物实验素养。
4. 学会团队协作，增强团队合作意识。
二、作业内容1. 理论学习：学生需预习《血红蛋白的提取和分离》相关理论知识，包括血红蛋白的结构、性质、功能及其在生物体内的作用等。
2. 实验准备：学习并理解实验操作步骤，包括实验器材的准备、样品的处理、离心机的使用等。
3. 实验操作：在教师的指导下，学生需亲自操作实验，包括样品的破碎、离心分离、透析等步骤，并记录实验过程中的关键数据和现象。
4. 数据分析：学生需根据实验数据，分析血红蛋白的提取和分离效果，并尝试解释实验结果。
5. 报告撰写：学生需撰写实验报告，包括实验目的、原理、步骤、数据分析和结论等部分，并附上实验过程中的关键照片或视频。
三、作业要求1. 学生需认真预习相关理论知识，并做好笔记。
2. 实验操作过程中，要严格遵守实验室规则，注意安全。
3. 记录实验数据要准确、清晰，不得随意涂改。
4. 实验报告要按照规定的格式和要求撰写，内容要完整、条理清晰。
5. 团队成员需协作完成实验，并相互帮助解决实验中遇到的问题。
四、作业评价1. 教师将根据学生的理论学习情况、实验操作过程、数据分析及报告撰写等方面进行评价。
2. 评价标准包括理论知识的掌握程度、实验操作的规范性、数据的准确性和报告的完整性等。
3. 对于表现优秀的学生，教师将给予表扬和鼓励；对于存在问题的学生，教师将给予指导和帮助。
五、作业反馈1. 教师将在课堂上对作业进行点评，指出学生存在的不足和需要改进的地方。
2. 学生需根据教师的反馈，对作业进行修改和完善。
3. 对于共性问题，教师将在课堂上进行集中讲解和指导。
4. 教师将根据学生的作业情况，调整后续的教学计划和教学方法。
通过以上作业设计旨在通过预习、实验、分析、撰写等环节，帮助学生全面理解和掌握血红蛋白的提取和分离的原理和操作步骤，提高其实验操作能力和生物实验素养，并增强团队协作能力。
生物人教版高二选修1成长训练：专题5课题3_血红蛋白的提取和分离_word版含解析
主动成长夯基达标1.凝胶色谱法中所用的凝胶的化学本质大多是（A.糖类化合物B.C.蛋白质D.核酸解析：凝胶实际上是一些微小的多孔球体，这些微小的球体，大多是由多糖类化合物构成的。
答案：A2.分离血红蛋白溶液时，离心后试管中的溶液分四层，血红蛋白在第层（A.一B.C.三D.四解析：答案：C3.凝胶色谱法分离蛋白质的依据是（A. B. C. D.相对分子质量的大小解析：凝胶色谱法分离蛋白质的依据是相对分子质量的大小。
相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内答案：D4.血红蛋白由条肽链组成（A.2B.4C.3D.5解析：血红蛋白由四条肽链组成，即两条α肽链和两条β答案：B5.将搅拌好的混合液转移到离心管中，离心后，可以明显看到试管中的溶液分为4层，其中第3层是（）A. B.C. D.其他杂质的暗红色沉淀物解析：试管中的第一层是有机溶剂，第二层是脂类物质，第三层是血红蛋白溶液，第四层是红细胞破碎物答案：C6. 的蛋白质能进入凝胶内部通道（A相对分子质量大的 B.C.相对分子质量小的D.溶解度低的解析：当相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道。
答案：C7.透析时取血红蛋白溶液装入透析袋内，放入缓冲溶液中（A.2 mLB.1.5 mLC.0.5 mLD.1mL解析：考查样品处理的操作。
透析时，取1 mL答案：D8.洗涤红细胞时，分离所用方法为（A.低速长时间离心B.C.高速长时间离心D.高速短时间离心解析：答案：B9.SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳法中加入SDS的作用是（A. B.C. D.减少蛋白质的相对分子质量解析：SDS（十二烷基硫酸钠）—聚丙烯酰胺凝胶电泳法加入SDS的目的是使蛋白质完全变性，SDS所带负答案：C10.制作凝胶色谱柱时，橡皮塞顶部凹穴内插入的移液管的部位及长度是（A.移液管头部5 cmB.移液管尾部 5 cmC.移液管头部 3 cmD.移液管尾部 3 cm解析：凝胶色谱柱制作时，将橡皮塞上部用刀切出锅底状的凹穴，将0.5 mL的移液管头部切下5 cm长的答案：A11.对血红蛋白的研究结果表明，血红蛋白实际上是由珠蛋白、原卟啉和二价铁离子（Fe2+）所组成的结合蛋白质。
人教版高二生物选修1专题5课题3血红蛋白的提取和分离(教案)
选修1专题5课题3血红蛋白的提取和分离教学设计一、课题目标1.知识目标a.说出从血液中初步获取血红蛋白的原理和方法。
b.说明凝胶色谱法的原理和方法。
c.说出电泳的基本原理和方法。
2.能力目标运用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离纯化。
3.情感目标通过运用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离纯化，锻炼科学的思维方法，培养实事求是的科学态度。
二、课题重点凝胶色谱法的原理和方法。
三、课题难点样品的预处理；色谱柱填料的处理和色谱柱的装填。
四教学流程引导学生回忆蛋白质的物理化学性质，指出其是蛋白质提取与分离的依据。
1.分子的形状、大小2.电荷性质和多少3.溶解度4.吸附性质5.对其他分子亲和力（二）方法及原理概述蛋白质分离的两种常用方法和原理，再分别详细讲解。
凝胶色谱法：根据相对分子质量的大小分离蛋白质电泳法：根据分子带电性质的差异以及分子本身大小、形状的不同分离蛋白质1.凝胶色谱法（1）材料：凝胶展示图解，讲解种类和特点。
多孔性，多糖类化合物，如葡聚糖、琼脂糖。
（2）原理：指导学生观察教材图5-13凝胶色谱法分离蛋白质的原理，讲解分离过程。
步骤：混合物上柱→洗脱→大分子流动快、小分子流动慢→收集大分子→收集小分子原理：当相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程较长，移动速度较慢；相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快。
相对分子质量不同的蛋白质因此得以分离。
2.缓冲溶液①材料：实验所用凝胶是交联葡聚糖凝胶。
②方法：凝胶用蒸馏水充分溶胀后，配成凝胶悬浮液，一次性缓慢倒入色谱柱内。
不能有气泡存在。
然后用300mL物质的量浓度为20 mmol/L磷酸缓冲液充分洗涤平衡12h，使凝胶装填紧密。
3.样品的加入和洗脱使吸管管口沿管壁将样品缓慢加入色谱柱内，不要破坏凝胶面。
待红色的蛋白质接近色谱柱低端时，用试管收集流出液，每5mL收集一管，连续收集。
人教版高中生物选修一5.3《血红蛋白的提取和分离》
你认为在血红蛋白整个实验中用的缓
冲液是什么？目的是什么？ 本实验使用的是磷酸缓冲液，目的是利用缓冲液
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（红色）和科学研究（活性）。
（三）电泳
1、概念：指带电粒子在电场作用下发生迁移过程。 2、原理： ①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。
3.分离血红蛋白 分离过程 红细胞 混合液
高速离心 10Βιβλιοθήκη in离心管脂类物质 有机溶剂
滤纸 过滤
烧杯
血红蛋白
（二）凝胶色谱操作
1、 凝胶色谱柱的制作 打孔→挖穴→安管→覆网→纱包→插管
2、凝胶色谱柱的装填
固定色谱柱→配凝胶悬液→装填色谱柱→洗涤平衡
3、样品的加入和洗脱
调节缓冲液面→滴加透析样品→样品渗入凝胶床→
D．洗脱液接近色谱柱底端时开始收集流出液
退 出
3. 你能观察到蛋白质的分离过程中，红色区带的
移动吗？请描述红色区带的移动情况，并据此判断分
离效果？ 若凝胶色谱柱装填得很成功、分离操作也正确的 话，能清楚地看到血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、 平整，随着洗脱液缓慢流出；如果红色区带歪曲、散 乱、变宽，说明分离的效果不好，这与凝胶色谱柱的
装填有关。
3、具体过程
（二）缓冲溶液
1、概念：在一定的范围内，能对抗外来少量强酸、
强碱或稍加稀释不引起溶液pH发生明显变化的溶液。
2、作用：能够抵制外界的酸或碱的对溶液的pH的影 响，维持pH基本不变。 3、配制：通常由1－2种缓冲剂溶解于水中配制而成。 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。
人教版生物选修一5.3血红蛋白的提取和分离教案
《血红蛋白的提取和分离》教学设计一、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，学习血红蛋白的提取和分离应用的几种常用的分子生物学技术：透析、琼脂糖凝胶色谱法、电泳。
教材先介绍这几项技术的基本原理，再结合实验操作介绍实验方法，这样学生理解比较困难，容易混淆，所以本设计采用分组合作学习的方法，激发学生学习兴趣，讨论交流中突破难点。
由于本课题内容较多且复杂，所以要求学生按照提前编好的导学案学习。
通过对本专题的学习，学生巩固必修课中学习的有关蛋白质的理论知识，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。
二、教学目标（一）知识与技能尝试从血液中提取和分离血红蛋白；了解凝胶色谱法、电泳法等分离生物大分子的基本原理。
（二）过程与方法尝试提取和分离血液中的血红蛋白，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、态度与价值观初步形成科学的思维方式，发展科学素养和人文精神。
三、教学重难点1、重点：掌握血红蛋白提取和分离的基本过程和方法，细化过程；凝胶色谱法的原理和方法。
2、难点：样品的预处理；色谱柱填料的处理和色谱柱的装填四、教学方法：自主学习、小组合作学习、六、板书设计七、教学反思优点：1、设计问题情境，培养合作学习教学设计思路符合教学内容实际，结合学生现有的认知结构，然后在现有的基础水平上建构新的知识，培养了学生自主学习和合作学习的能力。
首先是展示血红蛋白空间结构图片，从而引出课题血红蛋白的提取和分离。
再通过学生自主学习、分组合作学习和师生的共同探讨完成本节课的学习。
2、学习安排合理，注重知识联系在教学中，从基础知识凝胶色谱法、缓冲溶液、电泳法到实验操作样品处理、透析、纯化等层层推进，让学生分组合作学习后再归纳总结，从而形成知识框架，体验成功之感。
精品人教版高中生物选修1课后训练：专题5课题3血红蛋白的提取和分离 Word版含解析
课后训练一、选择题1．使用凝胶色谱法分离蛋白质实验中，相对分子质量不同的蛋白质在凝胶中的行进过程，可表示为图中（）。
2．关于凝胶色谱柱的装填，除哪项外均为正确解释（）。
A．交联葡聚糖凝胶（Sephadx G75）“G”表示凝胶的交联程度、膨胀程度及分离范围，75表示凝胶得水值B．色谱柱内不能有气泡存在，一旦发现有气泡，必须重装C．用300 mL物质的量浓度为20 mmol·L－1的磷酸缓冲液充分洗涤平衡凝胶12 hD．凝胶用自来水充分溶胀后，配成凝胶悬浮液3．下列对在凝胶柱上加入样品和洗脱的操作，不正确的是（）。
A．加样前要使柱内凝胶面上的缓冲液下降到与凝胶面平齐B．让吸管管口沿管壁环绕移动，贴壁加样至色谱柱顶端，不要破坏凝胶面C．打开下端出口，待样品完全进入凝胶层后，直接连接缓冲液洗脱瓶开始洗脱D．待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，每5 mL收集一管，连续收集流出液4．使用十二烷基硫酸钠—聚丙烯酰胺电泳过程中，不同蛋白质的电泳迁移率完全取决于（）。
A．电荷的多少B．分子的大小C．肽链的多少D．分子形状的差异5．凝胶色谱分离法分离蛋白质时，凝胶的种类较多，但其作用的共同点是（）。
A．改变蛋白质分子通过凝胶时的路径B．吸附一部分蛋白质，从而影响蛋白质分子的移动速度C．将酶或细胞固定在凝胶中D．与蛋白质分子进行化学反应，从而影响其移动速度6．将经处理破裂后的红细胞混合液以2 000 r·min－1的速度离心10 min后，离心管中的溶液分为四层，从上到下的顺序依次是（）。
A．血红蛋白、甲苯层、脂溶性物质层、沉淀层B．甲苯层、沉淀层、血红蛋白、脂溶性物质层C．脂溶性物质层、血红蛋白、甲苯层、沉淀层D．甲苯层、脂溶性物质层、血红蛋白、沉淀层7．（2011·江苏南通期末）下列关于血红蛋白提取和分离实验中样品处理步骤的描述，正确的是（）。
A．红细胞的洗涤：加入蒸馏水，缓慢搅拌，低速短时间离心B．血红蛋白的释放：加入生理盐水和甲苯，置于磁力搅拌器上充分搅拌C．分离血红蛋白：将搅拌好的混合液离心、过滤后，用分液漏斗分离D．透析：将血红蛋白溶液装入透析袋，置于pH为4.0的磷酸缓冲液中透析12 h8．在血红蛋白的整个提取过程中，不断用磷酸缓冲液处理的目的是（）。
人教版高中生物选修1 5.3血红蛋白的提取和分离
（四）血红蛋白
水分
血浆蛋白
血
血浆 固体物质
无机盐 磷脂
液
白细胞 葡萄糖等
血细胞
血小板
两条a－肽链
红细胞 （最多）
血红 蛋白 两条β一肽链
（ 90％ ） 共四条肽链
二、实验操作 （一）样品处理及粗分离
1.洗涤红细胞
思考：洗涤的目的是什么？ 洗涤过程：
3g柠檬酸钠
吸出血浆 5倍体积生理盐水
血液 100mL
凝胶色谱法 凝胶电泳法
(一)凝胶色谱法
（1）原理 大分子通过多孔凝胶颗粒的间隙，路程短，流动快； 小分子穿过多孔凝胶颗粒的内部，路程长，流动慢。 （2）材料
多孔性的多糖类化合物，如葡聚糖、琼脂糖。 （3）分离过程
混合物 洗 大分子流动快 收 集 收 集 上 柱 脱 小分子流动慢 大分子 小分子
洗脱：从色谱柱上端不断注入缓冲液，促使蛋白质 分子的差速流动。
凝胶色谱法分离蛋白质的原理
（二）缓冲溶液 缓冲溶液－－洗脱剂 组成：
由弱酸和相应的强碱弱酸盐组成。 如H2CO3/NaHCO3，醋酸/醋酸钠，NaH2PO4/Na2HPO4等
配制：
调节缓冲剂的比例，可配制不同pH的缓冲液。
作用：
抵制外界酸碱对溶液pH的干扰而保持pH稳定。
在血红蛋白整个实验室中用的 缓冲液是磷酸缓冲液，目的是利用 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（红色）和材料的科学研究 （活性）。
低速离心 2 min
血浆 红细胞 红细胞
搅拌10min
重复洗涤3次，直至上清液没有黄色
2.释放血红蛋白
阅读思考： 1. 释放血红蛋白过程中，在洗涤好的红细胞加入
2017人教版高中生物选修一53血红蛋白的提取和分离word教案
专题5 DNA与蛋白质技术课题5.3 血红蛋白的提取和分离一、【课题目标】（一）知识与技能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）过程与方法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、态度与价值观初步形成科学的思维方式，发展科学素养和人文精神二、【课题重点】凝胶色谱法的原理和方法三、【课题难点】样品的预处理；色谱柱填料的处理和色谱柱的装填四、【教学方法】启发式教学五、【教学工具】多媒体课件六、【教学过程】（一）引入新课蛋白质是生命活动的主要承担者，是细胞内含量最高的有机化和物。
对蛋白质的研究有助于人们对生命过程的认识和理解。
所以需要从细胞中提取蛋白质进行研究。
怎样提取蛋白质呢？（二）进行新课1．基础知识蛋白质的物化理性质：形状、大小、电荷性质和多少、溶解度、吸附性质、亲和力等千差万别，由此提取和分离各种蛋白质。
1．1凝胶色谱法（分配色谱法）：（1）原理：（图5－13a）分子量大的分子通过多孔凝胶颗粒的间隙，路程短，流动快；分子量小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部，路程长，流动慢。
（2）凝胶材料：多孔性，多糖类化合物，如葡聚糖、琼脂糖。
（3）分离过程：（图5－13b）混合物上柱→洗脱→大分子流动快、小分子流动慢→收集大分子→收集小分子＊洗脱：从色谱柱上端不断注入缓冲液，促使蛋白质分子的差速流动。
1．2缓冲溶液（1）原理：由弱酸和相应的强碱弱酸盐组成（如H2CO3－NaHCO3，HC－NaC，NaH2PO4/Na2HPO4等），调节酸和盐的用量，可配制不同pH的缓冲液。
（2）缓冲液作用：抵制外界酸、碱对溶液pH的干扰而保持pH稳定。
1．3凝胶电泳法：（1）原理：不同蛋白质的带电性质、电量、形状和大小不同，在电场中受到的作用力大小、方向、阻力不同，导致不同蛋白质在电场中的运动方向和运动速度不同。
（2）分离方法：琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺经胶电泳等。
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专题5课题3 血红蛋白的提取和分离
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：
三、操作提示
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。
【教材答案】
（一）旁栏思考题
你能从凝胶色谱的分离原理分析为什么凝胶的装填要紧密、均匀吗？
答：凝胶实际上是一些微小的多孔球体，小球体内部有许多贯穿的通道。
相对分子质量较大的蛋白质分子不能进入凝胶颗粒内部，只能分布在颗粒之间，通过的路程较短，移动速度较快；相对分子质量较小的蛋白质分子比较容易进入凝胶内的通道，通过的路程较长，移动速度较慢。
因此，样品中相对分子质量较大的蛋白质先流出，相对分子质量中等的分子后流出，相对分子质量最小的分子最后流出，从而使各种相对分子质量不同的分子得以分离。
如果凝胶装填得不够紧密、均匀，就会在色谱柱内，使本该进入凝胶内部的样品分子从这些空隙中通过，，影响分离的效果。
（二）练习
1．答：凝胶色谱法也称为分配色谱法，它是根据分子量的大小分离蛋白质的方法之一。
所用的凝胶实际上是一些微小的多孔球体，这些小球体大多数是由多糖类化合物构成，小球体内部有许多贯穿的通道，当一个含有各种分子的样品溶液缓慢流经时，各分子在色谱柱内进行两种不同的运动，即垂直向下的运动和无规则的扩散运动。
相对分子质量的蛋白质分子不能进入凝胶颗粒内部，只能分布在颗粒之间，通过的路程，移动速度；相对分子质量的蛋白质分子比较容易进入凝胶内的通道，通过的路程，移动速度。
因此，样品中相对分子质量较大的蛋白质先流出，相对分子质量中等的分子后流出，相对分子质量最小的分子最后流出，这种现象又叫分子筛现象。
2．答：在一定范围内，能对抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释不引起溶液pH发生明显变化的作用叫做缓冲作用，具有缓冲作用的溶液叫做缓冲溶液。
缓冲溶液通常是由1～2缓冲剂溶解于水中制得，调节缓冲剂的配比就可制得不同pH范围的缓冲液。
缓冲溶液的作用是维持反应体系的pH不变。
在生物体内进行的各种生物化学过程都是在精确的pH下进行的，受到氢离子浓度的严格调控。
为了在实验室条件
下，就必须。
3．答：电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。
许多重要的生物大分子，如氨基酸、多肽、蛋白质、核苷酸、核酸等都具有可解离基团，它们在某个特定的pH下会带上正电或负电；在电场的作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷的电极方向移动。
电泳技术就是在电场的作用下，利用待分离样品中各种分子带电以及分子本
身、等性质的差异，使带电分子产生的迁移速度，从而达到对样品进行、或的目的。
4．答：血红蛋白提取和分离的程序可分为四大步,包括：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定。
●首先通过、、等操作收集到血红蛋白溶液，
即样品的处理；
●再经过去除分子量较小的杂质，即样品的粗分离；
●然后通过将相对分子质量大的杂质蛋白除去，即样品的纯化；
●最后经进行纯度鉴定。
5．答：血红蛋白是蛋白，因此在凝胶色谱分离时可以通过观察颜色来判断什么时候应该收集洗脱液。
这使血红蛋白的分离过程非常直观，大大简化了实验操作。