2021_2022学年高中生物专题5DNA和蛋白质技术课题3血红蛋白的提取和分离课件新人教版选修1

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
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
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(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
项目 分 析
①分层明显→样品处理完成
血液样品 的处理
②分层不明
显的原因
洗涤次数少,未能沉淀
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
①血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整,随洗脱液缓慢
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名师精讲 1.血红蛋白的提取和分离
本课必记
(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
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2.结果分析与评价
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
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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)
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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
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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。
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(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
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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
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
。
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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
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。
一二三四
一、凝胶色谱法(也称做分配色谱法)
一二三四
血红蛋白 流出→分离成功
的分离 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
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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。
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4.电泳:指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。根据各种分 子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状不同,使带电分子产 生不同的迁移速度,从而实现各种分子的分离。 5.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。样品处理包括红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离 血红蛋白溶液;粗分离采用透析的方法,除去样品中分子量较小的 杂质;纯化采用凝胶色谱法除去分子量较大的蛋白质;纯度鉴定一 般选用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。
;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5 mL收集一管,连续收集。
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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。
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 在凝胶中加入SDS,使蛋白质解聚成单条
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(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
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名师精讲 蛋白质的分离原理 (1)凝胶色谱法
;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20 mmol/L的磷酸缓冲液(pH 为7.0)的目的 是
。如果红色区带 功。
,说明色谱柱制作成
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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 蒸馏水和甲苯 (3)模拟生物体内的生理环境,保持体外溶液的pH 和体内环境中的pH基本一致 均匀一致地移动
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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。
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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。
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(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
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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
种分子在电场中的迁移 肽链,SDS能与各种蛋白质形成蛋白质—
速度取决于分子所带电 SDS复合物,SDS所带负电荷的量大大超
荷性质的差异及分子的 过了蛋白质分子原有的电荷量,使电泳迁
大小、形状的不同
移率完全取决于分子的大小
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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。
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1.蛋白质分离的原理:蛋白质各种特性的差异,如分子形状和大小、 所带电荷的性质和多少、溶解度、吸附性质和对其他分子的亲和 力等,可以用来分离不同种类的蛋白质。 2.凝胶色谱法:也称分配色谱法,是根据相对分子质量的大小分离蛋 白质的有效方法。相对分子质量较大的蛋白质分子通过多孔凝胶 颗粒的间隙,路程较短,移动较快;相对分子质量较小的蛋白质分子 穿过多孔凝胶颗粒内部,路程较长,移动较慢。 3.缓冲溶液:在一定范围内,能够抵制外界的酸和碱对溶液pH的影 响,维持pH基本不变。
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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1 mL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。
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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。
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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 分子带电性质的差异、
大小
分子的大小和形状等
分离动力
重力
电场力
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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。