中图版高中生物选修1：生物技术实践蛋白质的提取和分离
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自主思考: 可否利用蛋白质的提取与分离技术快速诊断早期癌变? 提示:可以。只需从早期患者的尿液、血液或细胞裂解液中提取 少量蛋白质样品,采用蛋白质指纹图谱技术,就可以更加快速、简便、 准确地对细胞癌变做出诊断。
探究一
探究二
蛋白质的分离原理
●问题导引●
为年老多病的人注射丙种球蛋白,可以在一定程度上增强其身 体的抵抗力。在动物体内,丙种球蛋白和许多蛋白质混在一起。要获 得纯净的丙种球蛋白,就必须进行提取和分离。你能提供分离蛋白质 的思路吗?
探究一
探究二
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 1.电泳是指带电粒子在电场的作用下向着与其自身所带电荷相 同的电极移动的过程。( ) 提示:× 带电粒子在电场的作用下向着与其自身所带电荷相 反的电极移动。 2.蛋白质分离提纯技术包括离心技术、层析技术和电泳技术等。 电泳技术最为快捷灵敏,简便易行。( ) 提示:√ 3.蛋白质含有游离的氨基和羧基,是两性电解质,在一定 pH 条 件下带有电荷。( ) 提示:√
一二三四
三、血清蛋白的提取和分离
1.新鲜血液在体外凝固后,会析出清亮的淡黄色液体——血清。 血清中含有丙种球蛋白、凝集素等多种蛋白质。
2.过程 (1)点样:取新制血清与蔗糖溶液及溴酚蓝指示剂等体积混匀后, 小心加到电泳样品槽的胶面上。 (2)电泳。 (3)染色:取出凝胶,放入质量分数为 0.05%的考马斯亮蓝 R250 染 色液中。染色与固定同时进行,使染色液没过胶板,染色 30 min。 (4)脱色:用体积分数为 7%的醋酸溶液浸泡漂洗数次,每隔 1~2 h 更换脱色液,直至底色脱净,背景清晰。 (5)制干胶板:将已脱色的凝胶板放在保存液中浸泡 3~4 h,然后 放在两层透气玻璃纸中间,自然干燥即可获得血清蛋白的电泳谱带。
蛋白质的提取和分离
情境导入
课程目标
1.知道蛋白质分离和提取技术的基 本原理。 2.能进行血清蛋白的提取和分离。 3.尝试提取和检测牛奶中的酪蛋 白。 4.尝试卵清蛋白的分离。
一二三四
一、蛋白质分离提纯技术
1.将生物体内的蛋白质提取出来并加以分离,就可以得到高纯 度的、甚至是单一种类的蛋白质。
2.蛋白质分离提纯技术包括离心技术、层析技术和电泳技术等。 其中,电泳技术最为快捷灵敏、简便易行。
探究一
探究二
解析:透析的原理是小分子能够通过半透膜,利用透析技术可 以去除样品中相对分子质量较小的杂质。电泳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。电泳 速度还与电场强度、溶液 pH 有关。不同大小的分子离心时沉降速 度不同也可分离不同的蛋白质。
一二三四
二、电泳技术及分离蛋白质的原理
1.电泳现象:带电粒子在电场中可以向与其自身所带电荷相反 的电极方向移动。电泳常用的支持物是聚丙烯酰胺凝胶,由此而来的 技术称为聚丙烯酰胺凝胶电泳。
一二三四
2.电泳技术分离蛋白质的原理 (1)蛋白质含有游离的氨基和羧基,是两性电解质,在一定 pH 条 件下带有电荷。 (2)蛋白质所带的电荷数越多,移动得越快;电荷数相同时,分子 量越小,则移动越快。 (3)不同蛋白质的混合溶液,在经过同一个电场电泳后,会在凝胶 上形成不同的带纹。每一种带纹可能就是一种蛋白质。将这些带纹 一个一个地剪下来,分别予以洗脱,然后对洗脱液中的蛋白质做进一 步的分离。如果待测洗脱液不能再分离,则这个带纹中很可能含有一 种单纯蛋白质。如果待测洗脱液还能再分离,则这个带纹中含有多种 蛋白质,需要作进一步分离,直至提纯。
探究一
探究二
3.电泳 (1)概念:带电颗粒在电场作用下向着与其电性相反的电极移动 的现象。 (2)原理:不同的物质所带电荷不同,颗粒的大小、形状不同,因此, 在电场中的泳动速度不同。 (3)影响泳动速度的因素:带电颗粒的性质,即颗粒的大小、形状 和所带电荷的多少;此外还有电场强度、溶液的 pH 等因素。 (4)泳动规律:带电颗粒直径越小、越接近于球形,所带净电荷越 多,在电场中的泳动速度越快;反之,越慢。 (5)常用方法:支持物电泳。 (6)支持物:滤纸、醋酸纤维薄膜、大分子凝胶等。
提示:可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。
探究一
探究二
●名师精讲●
蛋白质的分离方法
1.薄膜透析法 (1)原理:蛋白质水溶液具有亲水胶体溶液性质,不能透过半透膜。 (2)目的:去除小分子化合物杂质,如无机盐、单糖、二糖、氨基 酸等。 (3)常用的半透膜:肠衣、玻璃纸等。 (4)步骤:将待纯化的蛋白质溶液装入透析袋内,再把透析袋放入 透析液中即可。 2.离心沉降法 (1)原理:在离心力的作用下,分子大小、密度不同的分子沉降速 度不同,从而被分离。 (2)目的:使分子大小、密度不同的不同种类的蛋白质彼此分离。
探究一
探究二
【例题 1】生物产品的分离、纯化是现代生物技术中一种常见 的技术。下列关于物质提取、纯化原理的叙述,不正确的是( )
A.使用透析技术可以去除样品中相对分子质量较大的杂质 B.电泳技术是利用样品中各种分子带电性质和数量以及样品 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 C.电泳速度受颗粒大小、形状和所带净电荷多少影响,还与电场 强度、溶液 pH 有关 D.离心技术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
一ຫໍສະໝຸດ Baidu三四
四、其他蛋白质的提取与分离
1.牛奶中酪蛋白的提取与检测 当 pH=4.8 时,酪蛋白的溶解度降低,并析出沉淀。用酒精除去酪 蛋白沉淀中的脂肪后,即得到纯的酪蛋白。 酪蛋白中含有酪氨酸,能与米伦试剂起颜色反应,首先生成白色 沉淀,加热后变成红色。 2.卵清蛋白质的分离 选取鸡、鸭、鹅、鹌鹑等动物的新鲜卵清作实验材料。采用电 泳法分离卵清蛋白质。
答案:A
探究一
探究二
实验中应注意的一些问题
●问题导引●
血清蛋白提取和分离的步骤是什么? 提示:点样、电泳、染色、脱色、制干胶板。
探究一
探究二
●名师精讲●
1.由于制备凝胶的聚丙烯酰胺和双丙烯酰胺具有很强的神经毒 性,并且容易被皮肤吸收,因此操作必须在通风橱内或通风处进行。
2.将电泳凝胶片放在考马斯亮蓝 R250 染色液中染色 30 分钟后, 多次更换脱色液至背景清晰。脱色后,可将凝胶浸于保存液中,长期 封装在塑料袋内使其不会降低染色强度。为保存永久性记录,可对凝 胶进行拍照,或将凝胶干燥成胶片。
探究一
探究二
蛋白质的分离原理
●问题导引●
为年老多病的人注射丙种球蛋白,可以在一定程度上增强其身 体的抵抗力。在动物体内,丙种球蛋白和许多蛋白质混在一起。要获 得纯净的丙种球蛋白,就必须进行提取和分离。你能提供分离蛋白质 的思路吗?
探究一
探究二
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 1.电泳是指带电粒子在电场的作用下向着与其自身所带电荷相 同的电极移动的过程。( ) 提示:× 带电粒子在电场的作用下向着与其自身所带电荷相 反的电极移动。 2.蛋白质分离提纯技术包括离心技术、层析技术和电泳技术等。 电泳技术最为快捷灵敏,简便易行。( ) 提示:√ 3.蛋白质含有游离的氨基和羧基,是两性电解质,在一定 pH 条 件下带有电荷。( ) 提示:√
一二三四
三、血清蛋白的提取和分离
1.新鲜血液在体外凝固后,会析出清亮的淡黄色液体——血清。 血清中含有丙种球蛋白、凝集素等多种蛋白质。
2.过程 (1)点样:取新制血清与蔗糖溶液及溴酚蓝指示剂等体积混匀后, 小心加到电泳样品槽的胶面上。 (2)电泳。 (3)染色:取出凝胶,放入质量分数为 0.05%的考马斯亮蓝 R250 染 色液中。染色与固定同时进行,使染色液没过胶板,染色 30 min。 (4)脱色:用体积分数为 7%的醋酸溶液浸泡漂洗数次,每隔 1~2 h 更换脱色液,直至底色脱净,背景清晰。 (5)制干胶板:将已脱色的凝胶板放在保存液中浸泡 3~4 h,然后 放在两层透气玻璃纸中间,自然干燥即可获得血清蛋白的电泳谱带。
蛋白质的提取和分离
情境导入
课程目标
1.知道蛋白质分离和提取技术的基 本原理。 2.能进行血清蛋白的提取和分离。 3.尝试提取和检测牛奶中的酪蛋 白。 4.尝试卵清蛋白的分离。
一二三四
一、蛋白质分离提纯技术
1.将生物体内的蛋白质提取出来并加以分离,就可以得到高纯 度的、甚至是单一种类的蛋白质。
2.蛋白质分离提纯技术包括离心技术、层析技术和电泳技术等。 其中,电泳技术最为快捷灵敏、简便易行。
探究一
探究二
解析:透析的原理是小分子能够通过半透膜,利用透析技术可 以去除样品中相对分子质量较小的杂质。电泳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。电泳 速度还与电场强度、溶液 pH 有关。不同大小的分子离心时沉降速 度不同也可分离不同的蛋白质。
一二三四
二、电泳技术及分离蛋白质的原理
1.电泳现象:带电粒子在电场中可以向与其自身所带电荷相反 的电极方向移动。电泳常用的支持物是聚丙烯酰胺凝胶,由此而来的 技术称为聚丙烯酰胺凝胶电泳。
一二三四
2.电泳技术分离蛋白质的原理 (1)蛋白质含有游离的氨基和羧基,是两性电解质,在一定 pH 条 件下带有电荷。 (2)蛋白质所带的电荷数越多,移动得越快;电荷数相同时,分子 量越小,则移动越快。 (3)不同蛋白质的混合溶液,在经过同一个电场电泳后,会在凝胶 上形成不同的带纹。每一种带纹可能就是一种蛋白质。将这些带纹 一个一个地剪下来,分别予以洗脱,然后对洗脱液中的蛋白质做进一 步的分离。如果待测洗脱液不能再分离,则这个带纹中很可能含有一 种单纯蛋白质。如果待测洗脱液还能再分离,则这个带纹中含有多种 蛋白质,需要作进一步分离,直至提纯。
探究一
探究二
3.电泳 (1)概念:带电颗粒在电场作用下向着与其电性相反的电极移动 的现象。 (2)原理:不同的物质所带电荷不同,颗粒的大小、形状不同,因此, 在电场中的泳动速度不同。 (3)影响泳动速度的因素:带电颗粒的性质,即颗粒的大小、形状 和所带电荷的多少;此外还有电场强度、溶液的 pH 等因素。 (4)泳动规律:带电颗粒直径越小、越接近于球形,所带净电荷越 多,在电场中的泳动速度越快;反之,越慢。 (5)常用方法:支持物电泳。 (6)支持物:滤纸、醋酸纤维薄膜、大分子凝胶等。
提示:可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。
探究一
探究二
●名师精讲●
蛋白质的分离方法
1.薄膜透析法 (1)原理:蛋白质水溶液具有亲水胶体溶液性质,不能透过半透膜。 (2)目的:去除小分子化合物杂质,如无机盐、单糖、二糖、氨基 酸等。 (3)常用的半透膜:肠衣、玻璃纸等。 (4)步骤:将待纯化的蛋白质溶液装入透析袋内,再把透析袋放入 透析液中即可。 2.离心沉降法 (1)原理:在离心力的作用下,分子大小、密度不同的分子沉降速 度不同,从而被分离。 (2)目的:使分子大小、密度不同的不同种类的蛋白质彼此分离。
探究一
探究二
【例题 1】生物产品的分离、纯化是现代生物技术中一种常见 的技术。下列关于物质提取、纯化原理的叙述,不正确的是( )
A.使用透析技术可以去除样品中相对分子质量较大的杂质 B.电泳技术是利用样品中各种分子带电性质和数量以及样品 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 C.电泳速度受颗粒大小、形状和所带净电荷多少影响,还与电场 强度、溶液 pH 有关 D.离心技术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
一ຫໍສະໝຸດ Baidu三四
四、其他蛋白质的提取与分离
1.牛奶中酪蛋白的提取与检测 当 pH=4.8 时,酪蛋白的溶解度降低,并析出沉淀。用酒精除去酪 蛋白沉淀中的脂肪后,即得到纯的酪蛋白。 酪蛋白中含有酪氨酸,能与米伦试剂起颜色反应,首先生成白色 沉淀,加热后变成红色。 2.卵清蛋白质的分离 选取鸡、鸭、鹅、鹌鹑等动物的新鲜卵清作实验材料。采用电 泳法分离卵清蛋白质。
答案:A
探究一
探究二
实验中应注意的一些问题
●问题导引●
血清蛋白提取和分离的步骤是什么? 提示:点样、电泳、染色、脱色、制干胶板。
探究一
探究二
●名师精讲●
1.由于制备凝胶的聚丙烯酰胺和双丙烯酰胺具有很强的神经毒 性,并且容易被皮肤吸收,因此操作必须在通风橱内或通风处进行。
2.将电泳凝胶片放在考马斯亮蓝 R250 染色液中染色 30 分钟后, 多次更换脱色液至背景清晰。脱色后,可将凝胶浸于保存液中,长期 封装在塑料袋内使其不会降低染色强度。为保存永久性记录,可对凝 胶进行拍照,或将凝胶干燥成胶片。