蛋白质分离与纯化教学设计

蛋白质分离与纯化教学设计

一、教学背景分析

【教材分析】

“蛋白质的分离与纯化”实验是《高中生物》选修1生物技术实践 5.3血红蛋白的提取与分离中的内容。本节课的主要内容包括蛋白质的提取、分离纯化等基本知识，主要要求学生掌握凝胶电泳的实验原理以及操作方法。“血红蛋白分离与纯化”实验不仅是学习血红蛋白的提取、分离纯化方法，而且也是进一步掌握蛋白质的组成、结构和功能的基础。

【学情分析】

到目前为止，学生已经学习了蛋白质的相关知识，对蛋白质有了一定的了解，“蛋白质的分离与纯化”实验目的是使学生体验从复杂细胞混合物体系中提取和纯化生物大分子的基本原理、过程和方法，虽然操作难度较大，但原理清晰，动手机会较多，学习兴趣很高。学生有必修“生命活动的主要承担者——蛋白质”的基础，在一定程度上掌握了蛋白质的组成、结构和功能等基础知识，学生在进行实验前还是能大概了解影响蛋白质分离纯化的因素的，再者经过老师的指导，实验能取得良好的结果的。

二、教学目标

【知识目标】

1.了解从血液中提取蛋白质的原理与方法。

2.说出凝胶电泳的基本原理与方法。

【能力目标】

运用凝胶电泳对蛋白质进行分离纯化。

【情感态度与价值观目标】

1.培养学生科学实验的观点。

2.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

【教学重点】

从血液中提取蛋白质；凝胶电泳分离纯化蛋白质。

【教学难点】

样品预处理，色谱柱的装柱，纯化分离操作。

四、实验实施准备

【教师准备】

1.分组。学生按学科能力的强中弱平均分组，各组尽量平衡，各组自行分工，并由实验员统一安排实验过程。

2.实验材料：血液

仪器：试管、胶头滴管、烧杯、玻璃棒、离心机、研磨器、透析袋、电泳仪等。

试剂：20mmol/L磷酸缓冲液（pH为8．6）、蒸馏水、聚丙烯酸铵、生理盐水、5％醋酸水溶液等。

【学生准备】

1.预习实验“蛋白质分离纯化”，了解蛋白质的相关信息。

2.进行分组。

五、教学方法

【教法】分析评价法、任务驱动法、直观演示法

【学法】自主学习法、合作交流法

六、教学媒体

黑板、多媒体

七、课时安排

两个课时（80min）

一个课时用来讲述理论部分知识：样品处理与色谱柱分离纯化蛋白质的原理与方法；

另一课时用来进行实验。

九、教学设计反思

本实验重在让学生了解生物科学在蛋白质领域的进展，说明分离、纯化高纯度的蛋白质的重要性和必要性，并学习一些蛋白质分离和纯化的基本技术。可以发挥学生的主动性，让学生介绍当前有关蛋白质研究的新进展，激发学生的学习兴趣，让学生初步体会分离纯化蛋白质的过程和方法。

本节课的教学主要是教师讲授知识并演示实验操作过程，让学生更形象的了解蛋白质分离纯化实验的要点。

当然通过这节课的教学，我也收获了不少，让我对今后的实验课的教学有了更深刻的认识，更明确了上好一节科学课的基本模式，同时我也在思考一个问题：怎样在实验室上好科学课？我想这将是我们所有科学老师今后都要思考的问题，值得探究。只有把这些问题解决了，才能在以后的教学中更上一层楼。

十、本实验近十年参考文献

[1]《蛋白质纯化与鉴定实验指南》[J]．生物技术通讯，2004，(2)．

[2]张轶华，杨更亮，张小乐，赵菊敏，蔡丽萍，陈义．阴离子交换整体柱对蛋白质的分离与纯化[J]．色谱，2005，（3）．

[3]卜春苗，朱金霞,龚波林．强阳离子交换树脂在蛋白质分离纯化中的应用[J]．宁夏工程技术，2006，(1)．

[4]刘兴华，赵浩如．天然糖蛋白的提取、分离与纯化[J].．药学进展，2006，(12)．

[5]朱正威，孙万儒，赵占良．选修一生物技术实践．北京：人民教育出版社，2007,7:64-70．

[6]王镜岩，朱圣庚，徐长法．生物化学．北京：高等教育出版社，2005,4:298-312．

十一、近十年相关考题

（2008山东）34(8分) 科学家发现家蝇体内存在一种抗菌活性蛋白。这种蛋白质具有极强的抗菌能力，受到研究者重视。 (1)分离该抗菌蛋白可用电泳法，其原理是根据蛋白质分子的__________、大小及形状不同，在电场中的___________不同而实现分离。

答案：所带电荷的性质，迁移速度

【解析】（1）电泳法是常用的蛋白质的分离技术。电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。因为多肽具有可解离的基团，在一定的pH下基团会带上电荷。因此，在电场的作用下会向与所带电荷相反的电极移动。因为待分离样品种各种分子的所带电荷的性质以及本身分子大小不同，使得带电分子产生不同的迁移速度，从而达到分离的目的。

（2009江苏） 23．下列关于DNA和蛋白质提取与分离实验的叙述，正确的有（）

A．提取细胞中的DNA和蛋白质都需用蒸馏水胀破细胞

B．用不同浓度NaCl溶液反复溶解与析出DNA可去除蛋白质

C．蛋白质提取和分离过程中进行透析可去除溶液中的DNA

D．蛋白质和DNA都可以用电泳的方法进行分离纯化

答案BD

【解析】A选项，在提取DNA时，如果是用动物的细胞需要用蒸馏水涨破，如果用植物细胞则不需要，而是用洗涤剂溶解细胞膜；B中，用2 mol／L的NaCl溶液溶解DNA，然后过滤出蛋白质，再降低NaCl溶液的浓度，析出DNA。DNA和蛋白质样品都是带负电荷的，从负极向正极移动，移动的距离都和样品的分子量有关。C中透析用以出去小分子物质，DNA是大分子物质。D是常规方法，比如用十二烷基磺酸钠，可以根据其分子大小及所带电荷性质进行分离纯化。

（2009江苏） 30．回答下列与细胞有关的实验问题。

(1)下列4项实验中，需保持细胞生理活性的有_____(填序号)。

①观察叶绿体和原生质的流动

②观察洋葱鳞片叶内表皮细胞中DNA的分布

③探究酵母菌的呼吸方式

④红细胞中血红蛋白的提取和分离

【答案】⑴①③

【解析】本题考查几个大纲实验的相关知识。⑴①观察叶绿体和原生质的流动，③探究酵母菌的呼吸方式，都需保持生理活性；④提取红细胞中的血红蛋白需要破坏细胞结构，②观察细胞内的DNA分布需要杀死后染色，均会导致细胞活性丧失。

（2011广东）5．以下关于猪血红蛋白提纯的描述，不正确的是( )

A．洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止红细胞破裂

B．猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少

C．血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测

D．在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比相对分子量较小的杂蛋白移动慢

答案D 【解析】生理盐水和红细胞内的溶液为等渗溶液；各种细胞器和细胞核中都含有蛋白质，所以不含有细胞器和细胞核的红细胞内，蛋白质种类较少，提纯时杂蛋白较少；血红蛋白有颜色，所以在凝胶色谱法分离过程中易分辨，可用于监测；凝胶色谱法分离蛋白质，