中图版高中生物选修1 6.1蛋白质的提取和分离_教案设计1

蛋白质的提取和分离

【教学目标】

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。

【教学重难点】

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。

【教学过程】

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。

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。

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。

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30min。

（4）脱色：用体积分数为7%的醋酸溶液浸泡漂洗数次，每隔1~2h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3~4h，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。

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做实验材料。采用电泳法分离卵清蛋白质。

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：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？

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。

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。

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。

【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

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。

答案：A。

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。

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，多次更换脱色液直到背景清晰。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。

三、易错点排查

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。（）

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。（）

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。（）4．蛋白质作为带电粒子，在电场中可以向与其自身所带电荷相反的电极方向移动。所带的电荷数越多，移动得越快；电荷数相同时，分子量越大，则移动越快。（）5．电泳需要支持物，常用的是聚丙烯酰胺凝胶。（）

6．点样要用血清、蔗糖溶液、溴酚蓝指示剂、醋酸溶液。（）