生物分离与纯化技术授课教案
高二生物选修一第六课时 蛋白质的分离和纯化.导学案doc
第六课时蛋白质的分离和纯化【课标要求】：本课题通过尝试对血液中血红蛋白的提取和分离，使学生能够体验从复杂体系中提取生物大分子的基本过程和方法，并了解色谱法、电泳法等分离生物大分子的基本原理，为今后学习运用这些技术打下基础。
【学习目标】：知识：尝识从血液中提取和分离血红蛋白，了解色谱法、电泳法等分离生物大分子的基本原理能力：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学习蛋白质提取和分离的一些基本技术情感：初步形成科学的思维方式，发展科学素养和人文精神【学习重点】：凝胶色谱法的原理和方法【学习难点】：样品的预处理；色谱柱填料的处理和色谱柱的装填【课前导学】一、制备蛋白质的粗制品组织破碎_______________细胞破碎_______________酸性蛋白质：_______________蛋白质抽提水溶性蛋白质：_______________脂溶性蛋白质：_______________去除固体杂质______________蛋白质粗制品:可能是多种蛋白质的混合物，其中还可能混有许多小分子化合物二、蛋白质的分离与纯化1、原理：根据不同的物质其分子的大小、溶解度的大小、所带电荷的多少，吸附性质等方面存在差异进行的。
2、方法：⑴透析法：其原理是___________不能透过半透膜，而其他小分子化合物可以透过_____________。
⑵离心沉降法：通过控制_________，使得___________________不同的蛋白质发生沉降分层，从而达到分离出不同种类蛋白质的目的。
⑶电泳法①概念：带电颗粒在电场作用下向着与其____________________的现象②影响泳动速度的因素：____________________，（一般来说，分子直径_________，越接近于____形，所带净电荷_______，泳动速度越快，反之，则越慢。
）③常用的方法：______________电泳。
分离与纯化技术+整体设计
《分离与纯化技术》课程整体教学设计（2014～ 2015学年第1学期）课程名称：分离与纯化技术所属专业：食品生物技术所属系部：旅游粮油系制定人：杨静秋合作人：制定时间：德州职业技术学院课程整体教学设计一、课程基本信息二、课程目标设计总体目标：本课程根据发酵食品生产企业与功能食品生产企业的实际工作任务项目进行改革。
学生学习本课程后，具备原料处理、目的物提取、纯化等方面的知识，能在上述企业中从事预处理、提取、纯化、精制、加工等分离与纯化岗位的工作，并具备自主学习的能力，同时将良好的操作习惯内化，为下一步顶岗实习做好铺垫，缩短学生从学校到企业的适应期。
能力目标:①学生通过分离制备番茄红素，能够运用锤式旋风磨对植物性原料进行干燥和研磨，依据产品要求，运用粗脂肪测定仪粗提目标物，运用有机溶剂萃取精制目标物，运用旋转蒸发技术浓缩目标物。
②学生通过分离制备猪肝中的DNA，能够使用匀浆器研磨处理动物性物料，利用有机溶剂沉淀蛋白质，运用密度梯度离心技术分离目标物，并利用溶解差异性提取目标物。
③学生通过从谷丙棒状杆菌发酵液中分离制备谷氨酸钠晶体，能够运用絮凝剂、助滤剂对发酵液进行预处理，运用等电点沉淀法粗提目标物，运用活性炭对目标物脱色，利用离子交换树脂脱除金属离子，创造过饱和条件制备谷氨酸钠结晶，进行晶体干燥。
知识目标:①了解分离与纯化技术的应用场合，现状和发展趋势；②掌握文献查询的方法；③掌握匀浆、研磨、絮凝、离心等预处理技术的原理与操作方法，并判断其应用场合；④掌握盐析、等电点沉淀、有机溶剂沉淀、结晶等提取技术的原理与操作方法，并判断其应用场合；⑤掌握活性炭脱色、离交脱金属离子、萃取等精制技术的原理与操作方法，并判断其应用场合；⑥掌握浓缩、干燥等成品加工技术的原理与操作方法，并判断其应用场合。
素质目标：①树立节约意识：原料、药品不浪费，吸水性药品用后盖紧盖子；可再生耗材用后即时处理；带塞玻璃仪器清洗后干燥裹纸，放回原处；②树立节约意识：盛装过有毒试剂瓶集中交有资质的部门处理，不得挪做他用；破损玻璃仪器先包裹后处理；③树立保护意识：药品配臵注意安全，取强酸强碱戴手套操作；实训着装规范，女生须束发，不得穿凉拖进入实训室；牢记设备开关顺序，以免发生危险；④树立维护意识：通电仪器及时断电，分析天平洁净干燥；易锈仪器用后及时排水。
生化分离与纯化技术课程标准
生化分离与纯化技术课程标准分离与纯化技术课程标准【课程名称】分离与纯化技术【课程代码】0913113【总学时数】60学时【适用于专业】食品生物技术专业一、课程概述(一)课程的性质本课程是食品生物技术专业中的一门职业能力核心课程，必修。
分离与纯化技术是实现生物工程产业化的关键问题。
本课程结合食品生物技术的行业特点，对当前生物分离与纯化技术领域的大分子物质提取、分离及纯化技术、沉淀技术、浓缩技术、膜分离技术、生物反应器技术、各种色谱技术、各种电泳技术等做了较全面、较详细的阐述，并通过案例教学等方法培养学生科学而实际的思想方法，提高分析实际技术问题和因地制宜处理这些问题的能力，使之更加容易胜任生物技术产业中新产品和新工艺的开发，生产工艺过程技术管理和高技术生产岗位的实际技术工作。
（二）课程定位通过本课程的自学，认知拆分与提纯技术的基本分析方法；掌控拆分与提纯的基础技术和设备；并使学生具有专门从事食品生物拆分提纯技术所所需的基本知识和基本技能，初步构成化解实际问题的能力，为将来专门从事本专业工作和稳步自学奠定一定基础；以行业和岗位市场需求为导向，以职业能力培育为课程教学重点和中心环节，体现职业性、实践性和开放性的建议。
（三）课程设计思路本课程的设计思路如图所示：第一步，由学校组织专业教师深入企业进行职业岗位调研，获得企业的岗位职业标准；第二步，学校和企业合作，由学校专业教师、企业专家、企业工程技术人员、能工巧匠共同组成课程设计小组，对经过职业岗位调研获得的岗位职业标准，结合生化产品分离纯化工等国家职业标准进行工作任务分析，以岗位需求为依据，以职业能力为主线，得出职业能力需求表，体现职业性的要求；第三步，课程开发小组合作进行基于工作过程的课程开发与设计，以工作过程为基础，以工作实践为起点，体现实践性的要求，设计出生物分离与纯化技术的课程教学标准；第四步，课程开发小组依据课程标准，组织开发设计课程教学所需的各类教学资源，包括：教材、课件、习题、企业生产案例、实训实习项目、学生学习指南、教学指Auron手册、进修教学实验标准及指导手册等，满足用户课程的教学市场需求；第五步，课程研发小组依据课程标准和教学资源展开教学过程设计，实行示范点教学、案例分析、分组讨论、鼓励鼓舞等多种教学方法，鼓励学生积极思考、乐意课堂教学，提升教和学的效果；根据学生的学习效果，融合学生通过真实的生物产品拆分提纯工作体验后对课程教学崭新建议的信息反馈，再展开职业岗位调研、工作任务分析、课程内容设计、教学资源研发、教学过程设计五个步骤新一轮的循环，彰显开放性的建议，并使课程内容维持与企业市场需求的一致性，不断满足用户学生发展的市场需求。
4.1 生物成分的分离与测定技术 教案 (苏教版选修1)
4.1 生物成分的分离与测定技术教案（苏教版选修1）●课标要求1．结合离心沉降法和薄膜透析法分离蛋白质的知识掌握其方法原理和方法要领。
2．结合蒸馏、电泳等相关知识掌握其原理和操作流程。
3．结合提取橘皮中芳香油的知识掌握利用蒸馏法提取橘皮中的芳香油。
●课标解读1．掌握分离与测定生物成分中蛋白质的技术。
2．掌握采用醋酸纤维薄膜电泳的方法分离并纯化蛋白质。
3．掌握采用水蒸气蒸馏法和脂溶性有机溶剂提取法提取脂肪成分。
●教学地位本节内容系统介绍了离心沉降法和薄膜透析法分离蛋白质、蒸馏、血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳、提取橘皮中的芳香油等知识，是本章的核心内容之一，是高考中的常考内容。
●教法指导1．可利用多媒体动画展示离心沉降法和薄膜透析法分离蛋白质的过程。
2．可充分创造实验条件让学生提取橘皮中的芳香油。
●新课导入建议可通过展示相关图片，创设问题情景导入本课。
●教学流程设计学生课前预习：阅读教材P64－72，填写【课前自主导学】，完成“思考交流1、2”。
⇒步骤1：情景导课：以【新课导入建议】引出本章和本节课题。
⇒步骤2：根据创设的情景，通过【课堂互动探究】探究1分析、理解蛋白质分子在凝胶中的运动情况。
通过例1巩固、提高。
⇒步骤3：结合凝胶色谱的原理过渡至醋酸纤维薄膜电泳的教学。
⇓步骤7：回扣基础知识，将检查、批阅【课前自主导学】时学生出错较多的部分进行强化，重点对【正误判断】部分进行辨析。
⇐步骤6：通过【课堂互动探究】探究3帮助学生认识植物芳香油提取的三种提取方法，利用例3验收、巩固。
⇐步骤5：结合芳香油的理化性质过渡至植物芳香油的提取的教学。
⇐步骤4：通过【课堂互动探究】探究2帮助学生认识醋酸纤维薄膜电泳。
利用例2验收、巩固。
⇓步骤8：引导学生通过合作，整理本课题的重点、难点内容，利用【本课知识小结】进行总结，建立知识网络。
理解并记忆【结论语句】。
⇒步骤9：通过【当堂双基达标】进行当堂检测验收。
在提取蛋白质时，可以采用研磨与超声波结合的方法将生物组织或细胞完全破碎，使蛋白质从细胞中释放出来，并使其溶解在适当的抽提液中。
《生物分离与纯化》课件
精细分离的效果取决于目标物质 的性质、分离方法和分离条件的 选择，需根据实际情况进行调整
。
纯化与鉴定
纯化与鉴定的目的是进一步去除杂质，提高目标物质的纯度和鉴定其性质 。
常用的纯化方法有超滤、结晶和电泳等。鉴定方法包括光谱分析、质谱分 析和免疫分析等。
纯化与鉴定的效果取决于目标物质的性质、纯化和鉴定方法的选择以及实 验条件，需根据实际情况进行调整。
离心法
离心法
利用不同物质在离心力场中的沉降速度不同 ，将悬浮液中的物质进行分离的方法。
速率区带离心法
利用不同颗粒在离心力场中的运动轨迹不同 ，将颗粒按大小和密度进行分离。
差速离心法
通过逐渐增加离心力，将不同大小的颗粒分 离开。
密度梯度离心法
在离心管中加入密度梯度介质，使不同密度 的颗粒在离心力场中分离。
实验效率的提高
提高实验效率是生物分离与纯化的关 键，可以缩短实验时间并降低成本。
优化实验流程，如减少样品处理时间 、提高自动化程度等，也可以提高实 验效率。
选择高效的分离方法，如高效液相色 谱、快速色谱等，可以显著提高实验 效率。
06
生物分离与纯化的未来发展
新技术的应用
1 2
人工智能与机器学习
初步分离的目的是将破碎后的细胞混合物分离成 各个组分，如蛋白质、核酸和脂质等。
常用的初步分离方法有离心分离、过滤分离和沉 淀分离等。
初步分离的效果取决于分离方法和分离条件的选 择，需根据实际情况进行调整。
精细分离
精细分离的目的是从初步分离后 的组分中进一步分离出目标物质
，如蛋白质、酶和核酸等。
常用的精细分离方法有亲和色谱 、离子交换色谱、凝胶色谱和排
电泳法
《生物分离与纯化技术》授课教案.
《生物分离与纯化技术》授课教案第五章过滤与膜分离技术教学目的：掌握常用的过滤介质和过滤方法，了解常用过滤装置；了解膜的种类和特性及各种膜组件相应的优缺点，掌握膜组件的种类；熟悉微滤的分离范围、分离机理和应用；了解超滤的发展、原理及超滤设备，掌握超滤膜的分类、特性及其选择方法，掌握超滤膜操作及过程中常见问题的处理；掌握透析技术的操作和影响透析的因素，了解透析技术的原理及常用的透析设备。
了解反渗透的原理，熟悉反渗透膜的特性；掌握反渗透操作及其影响因素；熟悉电渗析技术的特点、操作和影响因素，熟悉离子交换膜的分类和要求；了解纳滤技术、膜蒸馏技术的原理、特点和应用。
教学重点：常用的过滤介质和过滤方法，微滤的分离范围、分离机理和应用，超滤膜的分类、特性及其选择方法，反渗透操作及其影响因素。
教学难点：电渗析技术的特点、操作和影响因素；纳滤技术、膜蒸馏技术的原理、特点和应用。
教学课时：10学时教学方法：多媒体教学教学内容：第一节概述一、过滤的基本概念过滤是在某一支撑物上放过滤介质，注入含固体颗粒的溶液，使液体通过，固体颗粒留下，是固液分离的常用方法之一。
二、过滤介质1、无定形颗粒：颗粒活性炭、沙、无烟煤2、成形颗粒：烧结金属、烧结塑料3、非金属织物：尼龙、玻璃纤维4、金属织物：不锈钢丝网5、无纺品：纸、石棉三、过滤设备1、板框压滤机优点：结构简单、过滤面积大、操作压力高、适用范围广缺点：设备笨重、间歇操作、劳动强度大、辅助时间长2、旋转过滤机可实现连续操作四、过滤方法根据推动力的不同可分为四类（a）重力过滤自然过滤（b）加压过滤板框过滤（c）真空过滤真空过滤器（d）离心过滤离心过滤器五、影响凝聚作用的主要因素简单电解质降低胶体间的排斥力。
从而范德华引力起主导作用，聚合成较大的胶粒，粒子的密度越大，越易分离。
1、无机盐的种类2、无机盐的化合价3、无机盐的用量第二节膜与膜组件1、膜分离的概念利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。
高二生物选修一 《4.1蛋白质的分离与纯化方法》教案
高二年级第二学期生物学科总第课时教案课题一蛋白质的分离与纯化方法使用时间：____________ 主备人：_设计定电荷的蛋白质在其中泳动时，到达各自等电点的pH位置就停止，此法可用于分析和制备各种蛋白质。
2.实验原理:醋酸纤维薄膜电泳(CAME)是以醋酸纤维薄膜(CAM)作支持物的一种区带电泳技术，将血清样品点样于醋纤膜上，在pH 为8. 6的缓冲液中电泳时，血清蛋白质均带负电荷移向正极。
由于血清中各蛋白组分等电点不同而致表面净电荷量不等，加之分子大小和形状各异，因而电泳迁移率不同，彼此得以分离。
电泳后，CAM 经染色和漂洗，可清晰呈现清蛋白、一球蛋白、一球蛋白、8球蛋白、丫一球蛋白5条区带，比色即可计算出血清各蛋白组分的相对百分数。
布置学生课堂检测，并重点提示。
学生完成课堂检测课后: 学生完成课外作业及下一节布置课外作业及下一节预习提纲。
(见导学案)生物成分的分离与测定技术蛋白质的分离常用的细胞破碎的方法:预习。
抽提方法: 纯化主要是根据: 常用的方法:三、其他补充教学资料（各位教师根据各班教学特点选择补充资料，可另附纸）高二生物生物成分的分离与测定技术导学案使用时间： _______ 编制人：_一、学习目标：知道蛋白质的分离常用的细胞破碎的方法，蛋白质抽提方法，掌握蛋白质的分离与纯化方法。
二、知识构成：1.________________________________________________________________________ 蛋白质的分离常用的细胞破碎的方法有：__________________________________________________________ 根据蛋白质的不同特性，分别可选择哪些抽提方法？________________________________________________ 、蛋白质的纯化主要是根据____________________________ 之间以及__________________________ 之间在 ______________ 、_____________ 、_________ 、___________ 等方面存在的差异进行的。
生物分离与纯化技术授课教案
《生物分离与纯化技术》授课教案第四章色谱分离技术教学目的：了解色谱分离技术的特点和应用；熟悉吸附色谱分离技术的概念、分类、特点及其应用；熟悉离子交换色谱技术的概念、特点及其应用；掌握凝胶色谱分离技术的操作及应用；掌握亲和色谱分离技术常用载体和配基及其制备方法，掌握亲和色谱分离技术的操作；掌握高效液相色谱分离技术常用的固定相、流动相及其选择方法，掌握高效液相色谱分离技术的操作。
教学重点：离子交换色谱技术的概念、特点及其应用，凝胶色谱分离技术的操作及应用，亲和色谱分离技术常用载体和配基及其制备方法，高效液相色谱分离技术的操作。
教学难点：亲和色谱分离技术的操作；高效液相色谱分离技术常用的固定相、流动相及其选择方法。
教学课时：16学时教学方法：多媒体教学教学内容：第一节概述一、色谱分离技术的概念色谱技术是一组相关分离方法的总称，色谱柱的一般结构含有固定相（多孔介质）和流动相，根据物质在两相间的分配行为不同（由于亲和力差异），经过多次分配（吸附-解吸-吸附-解吸…），达到分离的目的。
二、色谱分离系统的组成三、色谱分离技术的分类但常用于生物大分子分离的色谱方法，按机理分，有以下几种：吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、凝胶色谱等四、色谱分离技术的特点1.分离效率高，每米柱长可达几千至几十万的塔板数；2.应用范围广，从极性到非极性、离子型到非离子型、小分子到大分子、无机到有机及生物3.活性物质，以及热稳定到热不稳定的化合物，尤其是对生物大分子样品的分离，是其他方法无法代替的；4.选择性强；5.高灵敏度的在线检测，可采用不同的高灵敏度检测器进行连续的在线检测；6.快速分离；7.过程自动化操作。
第二节吸附色谱分离技术1、原理：利用溶质与吸附剂之间的分子吸附力(范德华力，包括色散力、诱导力、定向力以及氢键)的差异而实现分离2、关键要素：吸附剂（固定相）和展开剂（流动相）的选择3、吸附剂：氧化铝、硅胶、聚酰胺等，均含有不饱和的氧原子或氮原子以及能够形成氢键的基团，如-OH和-NH24、常用的吸附剂：氧化铝、硅胶、活性炭、纤维素、聚酰胺、硅藻土5、展开剂的选择展开剂极性越大，对同一化合物的洗脱能力越大因此，可以根据实验结果调整展开剂的极性以获得最佳的分离的效果展开剂选择的原则：（1）对被分离组分应具有一定的解吸附能力，极性应比被分离物质的极性略小（2）展开剂应对被分离物质具有一定的溶解能力6、吸附色谱的操作程序（1）根据要分离组分的性质（包括极性、分子量、分子结构）选择合适的固定相和流动相（2）吸附操作：选择合适的操作条件（温度、pH值、流速），进行装柱、平衡、上样，测定穿透样品含量以调整操作参数（3）洗脱：采用有机溶剂洗涤、调节pH值以及体系离子强度，最大限度地回收目标产物第三节离子交换色谱分离技术1、概念：以离子交换树脂作为固定相，选择合适的溶剂作为流动相，使溶质按照其离子交换亲合力的不同而得到分离的方法2、常用的离子交换树脂（1）葡聚糖凝胶型DEAE-Sephadex A-25，QAE-Sephadex A-25，CM-Sephadex C-25，SP-Sephadex C-25（2）纤维素系列离子交换剂DEAE-Sephacel Cellex系列（3）琼脂糖系列离子交换剂Sepharose系列Sepharose CL-6B, Sepharose Fast FlowBio-Gel A 系列交联琼脂糖离子交换剂（4）Source 系列离子交换剂特点：介质均匀、分辨率高、流速快、反压低阳离子交换树脂S系列阴离子交换树脂Q系列（5）MonoBeads 系列离子交换剂（Pharmacia）特点：介质为亲水性聚醚，具有和Source系列相同的优点，但动态载量更大，寿命更长。
生物分离与纯化技术(生化工艺)第4章 固相析出分离技术
★等电点沉淀法
1.0
在低的离子强度下，调 pH至等电点，使蛋白质 所带净电荷为零，降低 了静电斥力，而疏水力 能使分子间相互吸引， 形成沉淀的操作称为等 电点沉淀 不同的两性电解质具有 不同的等电点，以此为 基础可进行分离。 生产胰岛素时，在粗提 液中先调PH8.0去除碱性 蛋白质，再调PH3.0去除 酸性蛋白质。
3 pH值对盐析的影响
一般来说，蛋白质所带净电荷越多溶解度越大，
净电荷越少溶解度越小，在等电点时蛋白质溶解 度最小。 为提高盐析效率，多将溶液PH值调到目的蛋白的 等电点处。 注意在水中或稀盐液中的蛋白质等电点与高盐浓 度下所测的结果是不同的，需根据实际情况调整 溶液PH值，以达到最好的盐析效果。
PH＞PI，带负电荷， 又有水膜是稳定的 亲水胶体
+ + +
+
+
+ + + +
H
+
+
_ _
+
_
OH
-
+ +
OH H+
-
+
+ +
中性盐 破坏水膜
_
_ _ _ _ _ _ _ _
中性盐 破坏水膜
中性盐 破坏水膜
+ + + + +
+ + + +
中性盐中和其电荷
中性盐中和其电荷 NH4+或Na+等
SO4 等
高浓度蛋白溶液可以节约盐的用量，若蛋白浓度过高，
会发生严重共沉淀作用，除杂蛋白的效果会明显下降。 在低浓度蛋白质溶液中盐析，所用的盐量较多，共沉淀 作用比较少，但回收率会降低。 分步分离提纯时，宁可选择稀一些的蛋白质溶液，多加 一点中性盐，使共沉淀作用减至最低限度。 一般认为2.5%-3.0%的蛋白质浓度比较适中。相当于25 mg/mL～30mg/mL。
论文生物分离与纯化技术授课教案
《生物分离与纯化技术》授课教案第六章萃取技术教学目的：掌握萃取技术的概念；熟悉萃取技术的分类和特点；了解萃取技术的应用。
掌握溶剂萃取技术的原理；熟悉溶剂萃取的工艺流程和影响因素；了解溶剂萃取的常用设备。
掌握双水相萃取技术的基本理论及常用的双水相体系；熟悉双水相萃取的特点和影响因素；了解双水相萃取的基本工艺流程及应用。
了解解超临界流体萃取的原理及设备；熟悉超临界CO2流体及超临界流体萃取的应用；掌握超临界CO2流体萃取的工艺过程；熟悉反胶团萃取的概念、影响因素，了解反胶团萃取的应用；熟悉固体浸取的概念、影响因素和常用浸取方法；熟悉液膜萃取的概念、操作方法、影响因素。
了解液膜萃取的应用教学重点：萃取技术的概念，双水相萃取技术的基本理论及常用的双水相体系，超临界流体萃取的原理及设备，反胶团萃取的概念、影响因素。
教学难点：固体浸取的概念、影响因素和常用浸取方法；液膜萃取的概念、操作方法、影响因素。
教学课时：8学时教学方法：多媒体教学 教学内容：一、萃取过程利用在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不同，从而达到分离的目的物理萃取、化学萃取 二、物理萃取利用溶剂对需分离组分有较高的溶解能力，分离过程纯属物理过程溶质：被萃取的物质原溶剂：原先溶解溶质的溶剂萃取剂：加入的第三组分萃取剂选择原则：使溶质在萃取相中有最大的溶解度1、分配系数：衡量萃取体系是否合理的重要参数-------- X/Y2、萃取分离的基本方程由物化理论可知：萃取操作达到平衡时，溶质在轻相和重相中的化学势相等。
即由上式可知，分配系数的对数值与标准状态下的化学势的差值有关)()(h l μμ=])()(ex p[RTl h x y k θθμμ-==因此，要提高溶质的分配系数，必须提高标准状态下，其在重相与轻相的化学势之差。
可以采取的方法有：（a）改变溶剂（b）改变溶质的特性●生成有用离子对－－可溶于萃取剂的离子对将强酸弱碱盐或强碱弱酸盐生成弱酸弱碱盐●通过改变原溶剂中的pH值，改变溶质的解离3、单级萃取：使含溶质的溶液（h）和萃取剂（L）解出混合，静止后分成两层。
《纯净的目标微生物可通过分离和纯化获得》第2课时示范公开课教学课件【高中生物浙科版(新课标)】
二、选择培养基
1．如果让你配制一种培养基，将 2．该培养基与普通培养基相比
土壤稀释液中能分解尿素的细菌分 有哪些相同点和不同点？
离出来，培养基的配方如何设计？
相同点：都含有碳源、氮
设计以尿素为唯一氮源的选择 源、水和无机盐；
培养基，就可以将分解尿素的细菌
不同点：选择培养基只是
分离出来。
用尿素作为唯一氮源。
一、微生物的数量测定
2．显微镜直接计数
注意事项
➢ 滴加菌液时，一方面 要避免菌液滴到盖玻 片上，另一方面要注 意防止产生气泡，以 免影响计数结果。
于盖玻片边缘滴加菌液 盖玻片
一、微生物的数量测定
2．显微镜直接计数
注意事项 ➢ 从试管中吸出培养液进行计数之前，为什么要轻轻
震荡几次试管？ 目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，以减小误差。 ➢ 如果一个小方格中的酵母菌过多，难以数清，应当 采取什么措施？ 应当稀释培养液重新计数，以每个小方格含有 4~5个酵母菌细胞为宜。
一、微生物的数量测定
2．显微镜直接计数
注意事项 ➢ 对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎么计数？
应当只计数每一小方格上方和左侧线条上的细胞数 （即“数上不数 下”“数左不数右”）
小格 中格（双线边） 酵母细胞
一、微生物的数量测定
易错辨析 稀释涂布平板法和显微计数法对微生物计数产生的实验误差
如何？试分析原因。
计数 对象
优点 缺点
菌体本身
计数方便、操作简单 死菌、活菌都计算在内
培养基上菌落数
计数的是活菌 操作较复杂，有一定误差
课堂小结
项目 公式
直接计数法
间接计数法(稀释涂布平板法)
每mL原液含菌数＝每小格 每g样品中的菌落数=
生物分离与纯化技术-绪论（邱玉华版）
⽣物分离与纯化技术-绪论（邱⽟华版）第⼀章绪论第⼀节⽣物分离纯化的概念与原理学习⽬标熟悉⽣物物质的概念、种类和来源；了解分离纯化技术并掌握其基本原理。
突飞猛进，⽇益成熟的现代⽣物技术，正在成为推动世界新技术⾰命的重要⼒量，其产业化发展必将对⼈类社会的经济发展和⽣活⽅式产⽣越来越⼤的影响。
⽣物技术产业主要制备具有⽣活活性的⽣物物质并使其商品化，利⽤专门的设备和技术将⽣物物质从⽣物原料中分离纯化出来并保持其活性，其中以复杂、周期长、影响因素多。
分离纯化技术是现代⽣物技术产业下游⼯艺过程的核⼼，是决定产品的安全、效⼒、收率和成本的技术基础，在⽣物技术产业中起着重要的作⽤。
⼀、⽣物物质及其来源1.⽣物物质“⽣物物质”这个词汇是在20世纪末随着⽣物技术的发展逐渐出现的，它指的是来源于⽣物中天然的或利⽤现代⽣物⼯程技术以⽣物为载体合成的，从氨基酸、多肽等低分⼦化合物到病毒、微⽣物活体制剂等具有复杂结构和成分的⼀类物质。
它们存在于⽣物体内直接参与⽣物机体新陈代谢过程，并能与⽣物各种机能产⽣⽣物活化效应，因此也称为⽣物活性物质，⽽在产业中的⽣物物质的制成品被称为⽣物产品。
⽣物物质的种类繁多，分布⼴。
按照其化学本质和特性分类，常见的有如下⼀些类型。
（1）氨基酸及其衍⽣物类主要包括天然氨基酸及其衍⽣物，这是⼀类结构简单、分⼦量⼩、易制备的⽣物物质，约有60多种。
⽬前主要⽣产的品种有⾕氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、精氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸和⾊氨酸等，其中⾕氨酸的产量最⼤，约占氨基酸总量的80%左右。
（2）活性多肽类活性多肽是由多种氨基酸按⼀定顺序连接起来的多肽链化合物，分⼦量⼀般较⼩，多数⽆特定空间构像。
多肽在⽣物体内浓度很低，但活性很强，对机体⽣理功能的调节起着⾮常重要的作⽤，主要有多肽类激素，⽬前应⽤于临床的多肽药物已达20多种以上。
（3）蛋⽩质类这类⽣物物质主要由简单蛋⽩和结合蛋⽩（包括糖蛋⽩、脂蛋⽩、⾊蛋⽩等）。
微生物的分离与纯化- 从土壤中分离纯化微生物
1)超净工作台、恒温培养箱、酒精灯 2）1000ul及100ul移液枪、1000ul及100ul枪头、无菌
1.5ml的离心管、离心管架 3）无菌平皿、涂布棒、接种环 实验试剂:无菌水;
实验内容
1、采土样:
选择肥沃土壤,去表层土,挖5－20cm深度的土壤数10g, 装入已灭菌的牛皮纸袋,封好袋口,带回实验室。
所有菌落数均不在30~300间 以最接近30或300的平均菌落数乘稀释倍数
6、挑菌划线分离
挑取单个菌落（细菌菌落），分别在平板上做分区和 连续划线。
370C培养48h检查菌落是否单纯。
划线方法：详见实验指导书P72、P237
无菌操作（ 近火焰处操作）： 接种环 Nhomakorabea烧灭菌、冷却
微生物的分离与纯化技术的应用：分离具有特殊功能的微生物、优良菌 种及纯化被污染的菌种等。
土壤是微生物的大本营，混杂着大量的微生物，从中分离可得到只含有 这一种微生物的纯培养。
稀释分离法有倾注法和涂布法两种；菌种被其他杂菌污染时或混合菌悬 液常用划线法进行纯种分离。
要获得某种微生物的纯培养，还需提供有利于该微生物生长繁殖的最适 培养基及培养条件。
微生物四大类菌的分离培养基、培养温度、培养时间详见实验指导书P67 表格。细菌常用牛肉膏蛋白胨培养基，在30-37℃ 温度下培养1-2天。
平板菌落计数——活菌计数
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0.9ml
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分离纯化 基本流程
实验一 土壤中微生物的分离纯化(1)
4)要使平板菌落计数准确，需要掌握哪几个关 键?为什么?
5)当你的平板上长出的菌落不是均匀分散的而 是集中在一起时，你认为问题出在哪里?
6)用倒平板法和涂布法计数，其平板上长出的
菌落有何不同?为什么要培养较长时间(48h)
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菌落记数仪
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一般选择每个平板上长有30~300个菌落的 稀释度计算每毫升的含菌量较为合适。同一
稀释度的三个重复对照的菌落数不应相差很
大，否则表示试验不精确。实际工作中同一
稀释度重复对照平板不能少于三个，这样便 于数据统计，减少误差。由10-4、10-5、 10-6三个稀释度计算出的每毫升菌液中菌 落形成单位数也不应相差太大。
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常用的划线方法有下列二种：
1）用接种环以无菌操作挑取土壤悬液一环，先在 平板培养基的一边作第一次平行划线3—4条，再 转动培养皿约70°角，并将接种环上剩余物烧掉 ，待冷却后通过第一次划线部分作第二次平行划线 ，再用同法通过第二次平行划线部分作第三次平行 划线和通过第三次平行划线部分作第四次平行划线 划线完毕后，盖上皿盖，倒置于温室培养。
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（4）培养 将高氏1号培养基平板和马丁氏培养 基平板倒置于28℃温室中培养3—5日，肉膏 蛋白胨平板倒置于37℃温室中培养2—3日。
（5）挑菌落 将培养后长出的单个菌落分别挑取 接种到上述三种培养基的斜面上，分别置 28℃和37℃温室中培养，待菌苔长出后，检 查菌苔是否单纯，也可用显微镜涂片染色检查 是否是单一的微生物，若有其他杂菌混杂，就 要再一次进行分离、纯化，直到获得纯培养。
《生物分离与纯化技术》授课教案
《生物分离与纯化技术》授课教案第一章绪论教学目的：熟悉生物物质的概念、种类和来源；了解分离纯化技术及其基本原理；熟悉分离纯化工艺的优化、放大和验证工作；掌握分离纯化的特点与一般步骤；了解生物分离纯化技术的发展历史；熟悉生物分离纯化技术的发展趋势。
教学重点：生物物质的概念、种类和来源；分离纯化工艺的优化、放大和验证工作；分离纯化的特点与一般步骤；生物分离纯化技术的发展趋势。
教学难点：分离纯化技术及其基本原理；分离纯化工艺的优化、放大和验证工作。
教学课时：4学时教学方法：多媒体教学教学内容：第一节生物分离与纯化的概念与原理一、生物物质的概念、种类和来源1.生物物质：氨基酸及其衍生物类、活性多肽类、蛋白质、酶类、核酸及其降解物、糖、脂类、动物器官或组织制剂、小动物制剂、菌体制剂。
2.生物物质来源：动物器官与组织、植物器官与组织、微生物及其代谢产物、细胞培养产物、血液、分泌物及其代谢物二、生物分离纯化概念指从发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液或动植物组织细胞与体液等中分离、纯化生物产品的过程。
三、生物分离纯化技术生物技术上游：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程及组织工程；下游：生物产品的回收——生物分离与纯化技术，主要包括离心技术、细胞破碎技术、萃取技术、固相析出技术、色谱技术和膜分离技术等。
四、分离纯化基本原理有效识别混合物中不同组分间物理、化学和生物学性质的差别，利用能够识别这些差别的分离介质或扩大这些差别的分离设备来实现组分间的分离或目标产物的纯化。
第二节分离纯化策略一、生物分离纯化技术的特点1.环境复杂、分离纯化困难2.含量低、工艺复杂3.稳定性差、操纵要求严格4.目标产物最终的质量要求很高5.终极产品纯度的均一性与化学分离上纯度的概念并不完全相同二、分离纯化方法选择的原则1.技术路线、工艺流程尽量简单化；2.尽可能采用低成本的材料与设备；3.将完整工艺流程划分为不同的工序；4.注意时效性；5.采用成熟技术和可靠设备；6.准备好书面标准操作程序等技术文件；7.检测纯化过程中产物产量和活性三、分离纯化的原材料选择与成品保存1.原材料的选择(1)来源(2)与目标产物含量相关的因素①合适的生物品种②合适的组织器官③生物材料的种属特异性④合适的生长发育阶段⑤合适的生理状态2.天然生物材料的采后处理天然生物材料需要处理的原因①细胞自溶导致目标产物失活或降解；②易受微生物污染导致目标产物失活或降解。
3.1生物分离纯化技术及其选择(选材与破碎)
请进入第五章 浓缩技术
二、细胞破碎技术及其应用
（一）细胞破碎的意义 （二）细胞壁的成分与结构 （三）细胞破碎过程的检测 （四）细胞破碎技术及其应用
（一）细胞破碎的意义
细胞破碎技术是分离纯化细胞内合成的非 分泌型成分的基础。 分泌型成分的基础。 细胞破碎与上游和下游工艺设计的关系 细胞破碎过程中必须考虑的因素 细胞壁的坚韧程度 、目标产品的性质 、 破碎的规模、 破碎的规模、方法 、费用等
生物体不同组织中酶的含量
生物体不同发育期酶含量的变化
分布于细胞核的酶
定位区域 核被膜 染色质 酶 酸性磷酸酶、葡萄糖-6-磷酸酶 三磷酸核苷酶、RNA核苷酸转移酶Ⅱ、 RNA核苷酸转移酶Ⅲ、DNA核苷酸转移 酶、尼克酰胺核苷酸腺苷酰转移酶 RNA核苷酸转移酶I、RNA甲基转移酶、 核糖核酸酶 酵解酶系、磷酸戊糖途径酶系。精氨 酸酶、乳酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、 异柠檬酸脱氢酶
原核细胞的结构
酵母细胞的结构
植物细胞的结构
（三）细胞破碎过程的检测
①用革兰氏染色剂进行染色：破壁的酵母呈 粉红色，而未破壁的酵母呈兰紫色，采用0.05% 美蓝染色，破壁的酵母呈蓝色，而未破壁的酵母 美蓝染色 呈无色状态，分别计数，并采用相同的稀释度用 血球记数板进行镜检记数，计算破壁率。
α---破壁率（100%） ---破壁率（100%） 破壁率 ---破壁前的细胞数 相同稀释倍数） 破壁前的细胞数（ C---破壁前的细胞数（相同稀释倍数） ---破壁后的细胞数 C’---破壁后的细胞数（相同稀释倍数） ---破壁后的细胞数（相同稀释倍数） n1-----染色后呈紫色细胞数 n1---染色后呈紫色细胞数 n2-----染色后呈粉红色细胞数 n2---染色后呈粉红色细胞数
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《生物分离与纯化技术》授课教案
第一章绪论
教学目的：
熟悉生物物质的概念、种类和来源；
了解分离纯化技术及其基本原理；
熟悉分离纯化工艺的优化、放大和验证工作；
掌握分离纯化的特点与一般步骤；
了解生物分离纯化技术的发展历史；
熟悉生物分离纯化技术的发展趋势。
教学重点：
生物物质的概念、种类和来源；分离纯化工艺的优化、放大和验证工作；分离纯化的特点与一般步骤；生物分离纯化技术的发展趋势。
教学难点：
分离纯化技术及其基本原理；分离纯化工艺的优化、放大和验证工作。
教学课时：4学时
教学方法：多媒体教学
教学内容：
第一节生物分离与纯化的概念与原理
一、生物物质的概念、种类和来源
1.生物物质：氨基酸及其衍生物类、活性多肽类、蛋白质、酶类、核酸及其降解物、糖、脂类、动物器官或组织制剂、小动物制剂、菌体制剂。
2.生物物质来源：动物器官与组织、植物器官与组织、微生物及其代谢产物、细胞培养产物、血液、分泌物及其代谢物
二、生物分离纯化概念
指从发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液或动植物组织细胞与体液等中分离、纯化生物产品的过程。
三、生物分离纯化技术
生物技术
上游：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程及组织工程；
下游：生物产品的回收——生物分离与纯化技术，主要包括离心技术、细胞破碎技术、萃取技术、固相析出技术、色谱技术和膜分离技术等。
四、分离纯化基本原理
有效识别混合物中不同组分间物理、化学和生物学性质的差别，利用能够识别这些差别的分离介质或扩大这些差别的分离设备来实现组分间的分离或目标
产物的纯化。
第二节分离纯化策略
一、生物分离纯化技术的特点
1.环境复杂、分离纯化困难
2.含量低、工艺复杂
3.稳定性差、操纵要求严格
4.目标产物最终的质量要求很高
5.终极产品纯度的均一性与化学分离上纯度的概念并不完全相同
二、分离纯化方法选择的原则
1.技术路线、工艺流程尽量简单化；
2.尽可能采用低成本的材料与设备；
3.将完整工艺流程划分为不同的工序；
4.注意时效性；
5.采用成熟技术和可靠设备；
6.准备好书面标准操作程序等技术文件；
7.检测纯化过程中产物产量和活性
三、分离纯化的原材料选择与成品保存
1.原材料的选择
(1)来源
(2)与目标产物含量相关的因素
①合适的生物品种
②合适的组织器官
③生物材料的种属特异性
④合适的生长发育阶段
⑤合适的生理状态
2.天然生物材料的采后处理
天然生物材料需要处理的原因
①细胞自溶导致目标产物失活或降解；
②易受微生物污染导致目标产物失活或降解。
③易受光照、氧气等的作用导致其分子结构改变。
一般植物材料需进行适当的干燥后再保存，动物材料需经清洗后速冻、有机溶剂脱水或制成丙酮粉在低温下保存。
3.成品的保存
(1)影响生物产品保存的主要因素
①空气②温度③水分④光线⑤pH⑥保存期
(2)蛋白质和酶制品的保存方法
①低温下保存②制成干粉或结晶保存③保存时添加保护剂
四、分离纯化的准备工作
1.软件材料的准备
2.硬件材料的准备
五、分离纯化的基本步骤
六、分离纯化技术的综合运用与工艺放大
一种合格产品要运用多种分离设备和技术进行纯化，原因为：
①在每个工序中根据现有设备条件和目标产物的性质、规格、用途不同可采用多种分离纯化手段；
②每种分离纯化操作本身各项影响加工效果的因素都直接影响分离纯化的效果和成本；
③各工序间具有复杂的相互影响作用。
1.建立在制品、半制品成品上的检测方法是工艺优化的前提
2.明确优化工艺的评判标准，处理好收率、纯度、经济性之间的平衡
应将处理体积大、加工成本低的工序尽量前置，而价格昂贵、精制工序易放在工艺流程的后段。
随产物纯度的提高，对工艺流程下游加工所用的设备、试剂的要求亦提高。
七、分离纯化的中试放大
1.中试放大具备的条件
①确定并系统鉴定了生物材料的资源
②目标产物的收率稳定即重复性好，质量可靠
③工艺路线和操作条件已经确定，并且已经建立了原料、半制品、产品的的分析检测方法
④已经进行过物料平衡预算，并且建立了“三废”的处理和监测方法
⑤确立了中试规模及所需原材料的规格和数量
⑥建立了教完善的安全生产预警措施和方法
2.中试放大中力求解决及注意的问题
(1)进一步确定生产中所需原辅料的规格和来源
(2)进一步确定生产设备的选型与设备材料的质量
(3)进一步确定分离纯化操作的条件限度
(4)研究和建立原辅材料、中间体及产品质量的分析方法和手段
3.中试放大的方法
经验放大法、相似放大法、数学模型放大法、步步为营法、一竿子插到底法
4.中试放大的关键环节
①工艺路线及各工序操作步骤
②设备材质与型号的选择
③原辅材料、中间体的质量标准
④操作条件
⑤物料衡算
⑥安全生产与“三废”防治
⑦原辅材料、中间体及产品的理化和生物学测定
⑧消耗定额、原料成本、操作工时与生产周期等的计算
八、生物药品生产工艺的验证
1.验证的概念
证明任何程序、生产过程、设备、物料、活动或系统确实能达到预期结果的有文件明的一系列活动。
2.药品生产验证的主要内容
设备与厂房和公用设施验证、工艺验证、清洁验证、分析方法验证、计算机验证3.生产工艺验证
①关键工艺步骤的验证
②关键工艺参数的验证
③工艺一致性验证
第三节生物分离纯化技术的发展
一、生物分离纯化技术的发展历史
1.古代酿造业
包括酿酒、制酱(油)、醋、酸奶和干酪等，都是家庭作坊式的，产物基本不经过后处理而直接使用。
2.原始分离纯化时期（第一代生物技术产品）
主要指19世纪60年代到20世纪40年代青霉素等抗生素出现之前的生物技术产业。
3.传统分离纯化方法推广使用时期(传统第二代生物技术产品)
以青霉素产品的出现为代表。
这一时期的特点是产品类型多，分子结构较为复杂，对分离纯化提出了更高要求。
这期间引进吸收了大量的近代化学工业的分离技术，据报道有80％的化工单元操作技术被引进生物工业。
4. 快速发展时期(第三代生物技术产品)
一般认为以20世纪70年代末崛起的DNA重组技术及细胞融合技术为代表。
如乙肝疫苗、干扰素等一批对人类十分有益的高附加值的产品开始面世，生物下游技术领域的研究和开发力度不断加大，推出新技术。
二、生物分离纯化技术的发展趋势
1.多种分离纯化技术和新、老技术的相互交叉、渗透和融合
2.强化化学作用对分离纯化过程的影响
3.注重上游技术的改进，简化分离纯化过程
4.由环境污染向清洁生产工艺转变。