关于生物透析实验的跨学科改进的尝试-高一上学期生物浙科版（2019）必修1

1、关于生物透析实验的跨学科改进的尝试一、实验创新背景： 新版浙科版必修一中关于透析袋的实验，利用碘-碘化钾（小分子）溶液和淀粉（大分子）。 蛋白质（大分子）的分离纯化是非常复杂的，蛋白质中常含有杂质，如无机盐（小分子）。要去除杂质，同时保持蛋白质的活性，比较常见的方法就是对蛋白质采取分级盐析，从而初步提纯。 （1）二、蛋白质的盐析和复原的原理： 在水溶液中，蛋白质表面有水化层帮助其亲水，分子上某些基团的离子使得水化层厚度增加，从而形成稳定的亲水胶体。当我们向蛋白质溶液中加入一些浓度较高的非重金属的无机盐溶液（如饱和硫酸铵溶液）后，蛋白质的电荷状态被打破，原来稳定的胶体就会失去水化层而沉淀，这种现

2、象就被称为蛋白质的盐析。 其实对于蛋白质来说，盐析是一个可逆的过程。当除去引起沉淀的因素后（如将盐脱去，或者浓度降低），原来盐析的蛋白质就会重新溶于水中，其性质并不发生变化。（和蛋白质的变性不同）（2）三、实验试剂及材料1、10%稀蛋清溶液 2、饱和硫酸铵溶液 3、氯化钡溶液、稀硝酸溶液4、透析袋、弹珠和透析袋夹子5、双缩脲试剂A、B6、试管、烧杯及玻璃棒7、蒸馏水（或去离子水）8、导线、开关、发光二极管9、学生电源10、TDS仪（便携式电导率仪）（3）蛋清难以形成溶液，查找资料后发现需要用生理然水按一定比例配制鸣谢：化学实验员冯老师帮助配制饱和硫酸铵溶液、氯化钡溶液、稀硝酸溶液鸣谢：总务处赵

3、老师政采云采买鸣谢：生物实验员王老师提供试剂、仪器、场地及协助拍摄鸣谢：物理实验员赵老师提供仪器、采买发光二极管鸣谢：淘宝和物流给力（7）初中物理告诉我们： 纯水是不导电的，只有当水中有溶质（杂质）才会导电，这里的纯水来自娃哈哈牌纯净水赞助，该牌纯净水在实验室里可以代替去离子水使用。验证纯水不导电： 连接如视频所示的电路，然后导线直接插入到纯水中，二极管不发光，直接连接导线，二极管发光。（4）四、实验步骤（一）（8）纸上终觉浅，绝知要躬行 用鸡蛋中的蛋清进行稀释后，直接进行蛋白质的盐析实验，均告失败，没有明显现象。咨询了化学老师也无果。后来查询了资料，发现稀蛋清要按照一定流程来配制。配制生理盐

4、水： 计算、称量，配制一定量的质量分数为0.9%的生理盐水。（5）四、实验过程（二）（9）制备稀蛋清溶液： 选新鲜鸡蛋，将蛋壳击破，用蛋清分离器得到蛋清液，按1份鸡蛋清，兑9份0.9%NaCl溶液的比例配制稀蛋清溶液，混匀，最后用四层纱布过滤（除去不溶的杂质）后备用。（6）四、实验过程（二）（10）验证蛋白质盐析并完成复原： 在烧杯中加入稀蛋清溶液25 mL，再加入饱和硫酸铵溶液25 mL，混匀静置，观察是否有沉淀物产生。如有，再用滴管吸取沉淀物到试管中，然后滴加蒸馏水，观察沉淀物是否重新溶解。 （7）四、实验过程（三）（11）制备蛋白质透析装置 取纯水煮开后的透析袋，一端用专用夹子固定好，在

5、透析袋中加入一定量的盐析后的蛋白质沉淀（袋体积的1/2为宜），在其中加入弹珠，防止浮起来。再在烧杯中加入纯水80mL，装置如视频中所示。 （8）四、实验过程（四）（12）观察蛋白质透析装置一段时间后（约6min），可明显观察到透析袋中液面上升，盐析产生的蛋白质沉淀逐渐溶解，说明纯水通过渗透作用进入到透析袋中。 推测：随着水的进入，同时硫酸铵中的SO42-和NH4+出透析袋，导致透析袋中盐浓度下降，蛋白质重新溶解。如何验证呢？与此同时，如何检测蛋白质有没有出透析袋？ （9）四、实验过程（五）（13） 验证无机盐出透析袋：方法一：取透析袋外，烧杯中的水2 mL于试管中，用BaCl2溶液检验SO42

6、-，发现有不溶于稀硝酸的沉淀，说明SO42-可透过半透膜出来。方法二：利用简易电路和二极管，将导线插入袋外，即烧杯中，发光则说明无机盐从透析袋进入纯水中。 （10）四、实验过程（六）（15）验证无机盐从透析袋中出来：方法三：便携式电导率仪（TDS，极灵敏）测定透析用水中离子的量，数值上升，说明离子透过半透膜出来。 （11）四、实验过程（六）（14）验证蛋白质未从透析袋中出来： 另取烧杯中的透析用水2 mL于试管中，利用双缩脲试剂检测是否有蛋白质出透析袋。先加2 mL 10%NaOH，摇匀，再加1%CuSO4 5滴，和对照组比，没有出现紫色，说明蛋白质未从透析袋中出来，证明透析袋结构完整。 （1

7、2）四、实验过程（七）实验现象（1）蛋白质盐析（2）无机盐出透析袋，使盐析的蛋白质重新溶解（3）SO42-遇BaCl2 出现沉淀（灵敏）（4）蛋白质遇双缩脲试剂变紫色（灵敏） （5）二极管发光（灵敏）（6）便携式电导率仪数值上升（极灵敏）以上的实验现象多为定性，可以从随时间变化，定量测定的角度来优化实验的结果检测。五、实验的优化改进关于浑浊和颜色加深，可以考虑用光电比色计，测定不同时刻的OD值，从而绘制随时间变化，离子出透析袋的相对量。利用台式电导率仪，测定不同时刻的电导率，查表换算出对应离子浓度，从而绘制随时间变化，离子出透析袋的相对量，也可比较不同规格的透析袋的离子出入相对速率。（13）肾脏健康，非常重要 如果小便后，尿中的泡沫