高中生物 4.1 生物成分的分离与测定技术同步课件 苏教版选修1.ppt

第一节生物成分的分离与测定技术 课程标准 具体内容标准 1 尝试蛋白质的提取和分离 2 研究从生物材料中提取某些特定成分 活动建议 1 以动物血清为材料 提取其中的乳糖脱氢酶并分离其同工酶 2 设计一种简单装置 从芳香植物材料 如橘皮 玫瑰花 薄荷叶等 中提取芳香油 课标解读 1 简述蛋白质提取和分离的基本原理 2 尝试蛋白质的提取和电泳分离 3 了解提取植物芳香油的基本原理和基本方法 4 初步学会植物芳香油的提取技术 蛋白质的分离方法通常根据细胞的 选择不同的方法破碎细胞 常用的有 法 超声波法 法等 使各种蛋白质被释放出来 再根据蛋白质的不同特性 选择不同的 进行抽提 蛋白质的分离与纯化 1 结构特点 研磨 酶解 溶剂 例如 酸性蛋白质可以用 抽提 水溶性蛋白质可以用 中性缓冲液 抽提 脂溶性蛋白质则可以用 抽提等 抽提出来的粗提取物 一般是 所以必须进一步纯化 稀碱性溶液 透析液 有机溶剂 多种蛋 白质的混合物 蛋白质的纯化 1 原理主要是根据蛋白质之间以及蛋白质与其他物质之间在 溶解度 等方面存在的差异进行的 2 方法 透析法 利用蛋白质分子 的特性 可采用透析法使蛋白质与其他 开来 离心沉降法 通过控制 使得分子大小 密度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 2 分子 大小 所带电荷的多少 吸附性质 不能透过半透膜 小分子化合物分离 离心速率 电泳法a 概念 带电颗粒在 作用下向着与其电性 的电极移动的现象 称为电泳 电泳大多是在固定化的介质中将样品放入流动相中进行分离 所涉及的固体支持物种类很多 如 醋酸纤维薄膜 琼脂凝胶 凝胶等 其中应用最广泛的采用 薄膜作为支持物 b 泳动速度的影响因素 泳动速度主要取决于带电颗粒的性质 即 和 一般来说 带电颗粒直径越 越接近于 形 所带净电荷越 则在电场中的泳动速度越快 反之 则越慢 此外 电场强度 溶液的ph等因素对泳动速度也有影响 c 血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳的步骤 配制试剂 架滤纸桥 浸泡薄膜 细心 实施 染色 电场 相反 滤 纸 聚丙烯酰胺 醋酸纤维 颗粒的大小 形状 所带净电荷的多少 小 多 点样 平悬薄膜 电泳 漂洗 脱色 球 透析法如何使蛋白质与其他杂质分离开来 其遵循的原理是什么 提示透析法是利用小分子物质在溶液中可通过半透膜 而大分子物质不能通过半透膜的性质 达到分离的目的 例如分离和纯化皂甙 蛋白质 多肽 多糖等物质时 可用透析法以除去无机盐 单糖 双糖等杂质 反之也可将大分子的杂质留在半透膜内 而将小分子的物质通过半透膜进入膜外溶液中 而加以分离精制 思维激活1 蛋白质的纯化方法 1 透析法 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 目的 去除小分子化合物杂质 如无机盐 单糖 双糖 氨基酸等 常用的半透膜 肠衣 玻璃纸等 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 1 2 离心沉降法 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 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 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 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 影响泳动速度的因素 带电颗粒的性质 即颗粒的大小 形状和所带净电荷的多少 此外还有电场强度 溶液的ph等因素 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 则在电场中的泳动速度越快 反之 则越慢 常用方法 支持物电泳 支持物 滤纸 醋酸纤维薄膜 大分子凝胶等 血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳 1 血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳流程 2 2 关键步骤及其技术要求 点样是本实验的关键步骤 点样前 应将薄膜表面多余的缓冲液用滤纸吸去 以免引起样品扩散 但不易太干 否则样品不易进入膜内 造成点样起始参差不齐 影响分离效果 3 结果及其分析 结果 如下图 结果分析 从电泳图谱示意图中可以看出 a 血清蛋白主要包括五种蛋白质 且含量最多的是清蛋白 其他依次是 球蛋白 1 球蛋白 2 球蛋白 球蛋白 b 由五种蛋白质所处的位置可判断出它们均带有负电荷 四种球蛋白在电场中的泳动速度由快到慢依次为 1 球蛋白 2 球蛋白 球蛋白 球蛋白 特别提醒醋酸纤维薄膜电泳所具有的优点 简单 快速 分离清晰 灵敏度高 样品用量少 没有吸附现象 电泳后区带界限清晰等 下列关于蛋白质提取的叙述中 不正确的是 a 分离与纯化蛋白质之前首先要用适当的方法使蛋白质释放出来b 抽提时要依据蛋白质的不同特性选择不同的溶剂c 蛋白质的粗提取物离心可除去一些小分子杂质d 蛋白质的粗制品可能是多种蛋白质的混合物解析对抽提得到的粗提取物离心可除去固体杂质 答案c 巩固1 植物芳香油的特点 1 故可用水蒸气蒸馏法提取 2 易溶于 故可采用萃取法提取芳香油 提取橘皮中的芳香油 1 橘皮芳香油的成分及用途 成分 橘皮芳香油的主要成分是 用途 橘皮芳香油是生产 香精 香精和 香精的优质原料 从生物材料中提取某些特定成分 1 2 挥发性强 有机溶剂 柠檬烯 食用 化妆品 医药 2 提取方法橘皮芳香油存在于果皮的 中 具有一定的挥发性 其沸点 水的沸点 在蒸馏时 随着温度的升高和水分的侵入 果皮油细胞 芳香油流出并随水一起形成蒸气 经 流入收集瓶 由于 静置后分离 用水蒸气蒸馏法提取芳香油时 许多因素会影响产品品质 如蒸馏温度 时间等 为提高产品品质应如何控制蒸馏时间和温度 是否温度越高越好 提示若要提高产品品质 则需延长蒸馏时间和适当提高蒸馏温度 但如果蒸馏温度过高 提取量也会减少 思维激活2 油细胞 低于 涨破 冷凝器 油轻水重 提取方法基本方法有三种 蒸馏法 压榨法和萃取法 具体采用哪种方法要根据植物原料的特点来决定 1 最常用的方法 水蒸气蒸馏法 原理 水和芳香油的沸点不同 利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来 形成水油混合物 再冷却分离 分类 根据蒸馏过程中原料放置的位置 可以将水蒸气蒸馏法划分为水中蒸馏 水上蒸馏和水气蒸馏 1 适用范围 适用于具有挥发性的 能随水蒸气蒸馏而不被破坏 与水不发生反应 且难溶或不溶于水的成分的提取 此类成分的沸点多在100 以上 并在100 左右有一定的蒸气压 中药的挥发油 某些小分子生物碱如麻黄碱 烟碱 槟榔碱以及某些小分子的酚性物质如牡丹酚等的提取可采用水蒸气蒸馏 2 萃取法萃取是有机化学实验中用来提纯和纯化化合物的手段之一 通过萃取从固体或液体混合物中提取出所需要的化合物 液 液萃取法基本原理 利用化合物在两种互不相溶 或微溶 的溶剂中溶解度或分配系数的不同 使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中 经过反复多次萃取 将绝大部分的化合物提取出来 注意事项 在植物芳香油的萃取中 对用于萃取的有机溶剂必须事先精制 除去杂质 否则会影响芳香油的质量 3 压榨法 主要为冷压榨 原理 含芳香油较多的果皮经冷磨或机械冷榨的方法将芳香油压榨出来 经分离水分后可得到冷压精油 优点 此法生产过程在常温下进行 确保了芳香油中萜烯类化合物不发生化学反应 从而使精油质量提高 香气逼人 如含精油较多的柠檬 鲜橘 佛手柚等果皮均可通过压榨或割伤而得到 蒸馏和萃取装置的安装与设计 1 正确安装蒸馏装置安装时需要注意以下要点 固定热源 酒精灯 固定蒸馏瓶 保持蒸馏瓶轴心与铁架台的水平面垂直 安装蒸馏头 使蒸馏头的横截面与铁架台平行 连接冷凝管 保证上端出水口向上 通过橡皮管与水池相连 下端进水口向下 通过橡皮管与水龙头相连 连接接液管 或称尾接管 将接收瓶瓶口对准尾接管的出口 将温度计固定在蒸馏头上 使温度计水银球的上限与蒸馏头侧管的下限处在同一水平线上 2 2 正确使用萃取装置萃取过程应该避免明火加热 采用水浴加热 这是因为有机溶剂都是易燃物 直接使用明火加热容易引起燃烧 爆炸 为了防止加热时有机溶剂挥发 还要在加热瓶口安装冷凝回流装置 特别提醒 安装装置顺序 从左到右 自下而上 拆卸仪器时与安装时相反 加热时防暴沸 垫石棉网 向液体中加入几片碎石或瓷片 温度计位置 温度计的水银球应与蒸馏烧瓶的支管口下沿保持水平 冷凝管中水流方向 从下方进水 上方出水 与蒸气流向相反 装置安装好后 应先在冷凝管中通水再加热 除水 加入无水na2so4后 放置时间可适当长些 温度及时间 为提高产品质量 要严格控制蒸馏温度 可适当延长蒸馏时间 工业生产上 植物芳香油常采用水蒸气蒸馏法 原因是 a 利用水蒸气可将挥发性强的植物芳香油携带出来b 水蒸气蒸馏法可划分为水中蒸馏 水上蒸馏和水气蒸馏c 植物芳香油挥发性强 易溶于有机溶剂d 操作最简单 成本较低解析在工业生产中 提取芳香油的原理与实验室提取的原理相同 只是在工业生产中 要考虑生产成本和操作过程等问题 在各种提取方法中 水蒸气蒸馏法因成本低 操作简单而常被工业生产采用 答案d 巩固2 仔细观察下图 所带负电荷最少的球蛋白是 例1 示例一蛋白质的分离与纯化方法 a 1 球蛋白b 2 球蛋白c 球蛋白d 球蛋白思维导图 深度剖析对于几种球蛋白来说直径相差不大 引起泳动速度的差异主要来自于所带电荷多少 由图可知球蛋白由右向左泳动 因右侧为负极 且 球蛋白距点样处最近 所以 球蛋白所带负电荷最少 答案d归纳提升电泳的分类 下列关于蛋白质的纯化方法的叙述 错误的是 a 纯化主要是根据蛋白质以及蛋白质与其他物质之间的理化性质的差异进行的b 透析法可去除小分子化合物杂质 原理是不同分子所携带净电荷不同c 通过控制离心速率 可使分子大小 密度不同的蛋白质沉降分层 从而分离不同的蛋白质d 不同的物质在同一电场中的泳动速度不同 因此可用电泳法分离蛋白质解析透析法分离纯化蛋白质是因为蛋白质的分子大 不能透过半透膜 答案b 变式拓展1 下列关于植物芳香油的说法 错误的是 a 可溶于水 所以可以用蒸馏法提取b 具有较强的挥发性 能随水蒸气一起蒸发c 提取方法主要有蒸馏法和萃取法d 蒸馏时 流入收集瓶中的乳浊液分层 上层为芳香油 下层为水思维导图 例2 示例二植物芳香油提取 深度剖析植物芳香油为脂溶性物质 不溶于水 而易溶于有机溶剂 答案a思维深化若从干材料中提取芳香油宜采用有机溶剂萃取法 若有效成分易水解或原料易焦糊 则不宜采用水蒸气蒸馏法 而宜采用压榨法提取芳香油 萃取法利用的是植物芳香油的特点是 a 化学性质稳定b 难溶于水c 易溶于水d 易溶于有机溶剂解析植物芳香油的提取中 不适于用水蒸气蒸馏的原料 可以考虑使用萃取法 萃取法利用的是植物芳香油易溶于有机溶剂的特点 答案d 变式拓展2 下列关于蛋白质的提取的说法中 不正确的是 a 一般用机械方法破碎生物组织b 破碎细胞常用的方法有研磨法 超声波法和酶解法c 一般来说 酸性蛋白质要用酸性溶液抽提d 抽提得到的蛋白质粗提取物可用离心法去除固体杂质解析蛋白质呈溶液状态释放出来后 要根据蛋白质的不同特性 选择不同的溶液进行抽提 如酸性蛋白质可以用稀碱性溶液抽提 答案c 1 离心沉降法是纯化蛋白质的方法之一 在这一过程中蛋白质会分层 这一现象与蛋白质的何种性质有关 a 酸碱性b 所带电荷多少c 分子大小和密度d 种类解析根据蛋白质之间或蛋白质与其他分子之间在分子大小和密度上的不同 采用离心沉降法 使其分层而分离 答案c 2 下列关于植物芳香油的描述 正确的是 a 易挥发 沸点高 易溶于水b 不挥发 沸点高 易溶于有机溶剂c 不挥发 沸点低 易溶于水d 易挥发 沸点低 易溶于有机溶剂解析植物芳香油具有较强的挥发性 其沸点比水低 不溶于水 易溶于有机溶剂 因此可用有机溶剂来提取 答案d 3 橘皮精油的提取过程中 过滤得到水 果蜡和橘皮油的混合物 静止5 7d后 用吸管吸出的物质是 a 上层中的水b 下层中的果蜡c 下层中的水和果蜡d 上层中的橘皮油答案d 4 分析下面的图