高中生物 5.3 血红蛋白的提取和分离 新人教版选修1

课题3

血红蛋白的提取和分离高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1课标领航1．概述凝胶色谱法、电泳法等分离大分子的基本原理。2．能根据凝胶色谱过程中的现象和结果，评价实验操作的过程是否规范，分析实验结果。3．尝试对血液中血红蛋白的提取和分离，体验从复杂的体系中提取生物大分子的基本过程和方法。【重点】凝胶色谱法、电泳法基本原理。【难点】实验操作的过程及分析。高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1情境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合在一起。要获得纯净的丙种球蛋白制品，就必须进行提取和分离。电泳利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现了样品中各种分子的分离。高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1基础自主梳理一、凝胶色谱法1．概念：也称作分配色谱法，是根据__________质量的大小分离蛋白质的有效方法。2．原理(1)由微小的多孔球体构成的凝胶，内部有许多贯穿的通道。相对分子高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1(2)由相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶时，相对分子质量_____的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程较长，移动速度较慢，而相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道，只能在________移动，路程较短，移动速度较快，从而使相对分子质量不同的蛋白质分子得以分离。二、缓冲溶液1．作用：在一定范围内，抵制外界的________对溶液pH的影响，维持pH基本不变。较小凝胶外部酸和碱高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修12．配制：由1～2种缓冲剂溶解于水中配制而成，通过调节缓冲剂的________就可以得到不同pH范围内使用的缓冲液。三、电泳1．概念：指________在电场的作用下发生迁移的过程。2．原理：在一定的pH下，多肽、核酸等生物大分子的可解离基团会带上正电或负电，在电场的作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷_____的电极移动。使用比例带电粒子相反高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修13．作用：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、____的不同，使带电分子产生不同的____________，从而实现样品中各种分子的分离。4．方法：常用的电泳方法有琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳。四、实验操作1．样品处理：通过_______________、____________________、分离血红蛋白溶液等操作收集血红蛋白溶液。(1)红细胞的洗涤：目的是去除杂蛋白。分离时采取低速短时间离心，直至上清液中没有黄色，表明红细胞已洗涤干净。形状迁移速度红细胞的洗涤血红蛋白的释放高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1思考感悟

1．洗涤红细胞时为什么不能用蒸馏水代替生理盐水？【提示】生理盐水能保持红细胞的渗透压稳定而不至于破裂。在未洗净血浆中的杂质蛋白前，红细胞如果提前破裂，就可能使血红蛋白与杂质血浆蛋白混在一起，加大了分离的难度。高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1(2)血红蛋白的释放：在蒸馏水和________的作用下，红细胞破裂，释放出血红蛋白。甲苯高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1思考感悟

2．在血红蛋白释放过程中，加入蒸馏水和甲苯的目的是什么？【提示】

(1)加入蒸馏水使红细胞吸水涨破。(2)细胞膜的主要成分为磷脂，易溶于甲苯等有机溶剂，加入甲苯能加速红细胞破裂并释放出血红蛋白。高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1(3)分离血红蛋白溶液：把搅拌好的混合液离心后,将试管中的液体用滤纸过滤，除去脂溶性沉淀层,于分液漏斗中静置片刻后，分离出下层的红色透明液体。2．粗分离：即透析(1)方法：将血红蛋白溶液装入透析袋，将透析袋放入一定量适宜浓度的___________中，透析12h.(2)目的：将样品中分子较小的杂质除去。(3)原理：透析袋能使小分子自由进出，而将大分子物质保留在袋内。磷酸缓冲液高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修13．纯化：通过凝胶色谱柱将相对分子质量较大的杂质蛋白除去。操作如下：(1)凝胶色谱柱的制作。(2)凝胶色谱柱的装填①材料：本实验使用的是交联葡聚糖凝胶。②方法：凝胶用_______充分溶胀后，配成凝胶悬浮液，一次性缓慢倒入色谱柱内。不能有______存在；不能发生洗脱液流干露出凝胶颗粒的现象。(3)样品的加入和洗脱①a.准备：加样前，打开流出口，使柱内凝胶面上的缓冲液缓慢下降到与________平齐，关闭出口。蒸馏水气泡凝胶面高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1b．加样：用吸管小心地将1mL透析后的样品加到色谱柱的顶端，注意不要破坏凝胶面。c．加样后：打开下端出口，使样品渗入凝胶床内.②洗脱：加入____________，打开下端出口，进行洗脱。4．纯度鉴定：在鉴定的方法中，使用最多的是SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。五、操作提示1．红细胞的洗涤：洗涤次数、________与离心时间十分重要。洗涤次数过少，无法除去血浆蛋白：离心速度过高和时间过长会使_______等一同沉淀，达不到分离效果。磷酸缓冲液离心速度白细胞高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修12．色谱柱填料的处理：商品凝胶使用前需直接放在洗脱液中膨胀，可以将加入其中的湿凝胶用________加热，加速膨胀。3．凝胶色谱柱的装填：在装填凝胶柱时，不得有气泡存在。气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果。4．蛋白质的分离：如果红色区带__________地移动，说明色谱柱制作成功。沸水浴均匀一致高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1核心要点突破要点一解读实验原理1．蛋白质分子在凝胶中的运动情况分析相对分子质量大相对分子质量小直径大小大于凝胶颗粒空隙直径小于凝胶颗粒空隙直径运动方式垂直向下运动无规则的扩散运动运动速度较快较慢运动路程较短较长洗脱次序先从凝胶柱中洗脱出来后从凝柱中洗脱出来高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修12.电泳方法琼脂糖凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳由于琼脂糖本身不带电荷，各种分子在电场中迁移速率决定于所带电荷性质的差异及分子的大小、形状不同在凝胶中加入SDS，使蛋白质解聚成单链，与各种蛋白质形成蛋白质—SDS复合物，使其迁移速率完全取决于分子的大小高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1 (2011年聊城高二检测)有关凝胶色谱法和电泳法的说法正确的是(

)A．它们都是分离蛋白质的重要方法B．它们的原理相同C．使用凝胶色谱法需要使用缓冲溶液而电泳不需要D．以上说法都正确【尝试解答】

__A__例1高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1【解析】凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的一种有效方法；电泳法是利用待测样品中各种分子带电性质的差异和分子本身的大小、形状不同，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。这两种方法都用到缓冲溶液，以调节溶液的酸碱度。【误区警示】不同的蛋白质在凝胶色谱中有三种运动情况：(1)分子很小，可进入凝胶全部内孔隙；(2)分子很大，完全不能进入凝胶的任何内孔隙；(3)分子大小适中，能进入凝胶内孔隙中孔径大小相应部分。高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1跟踪训练下列各项中，一般不影响凝胶色谱法分离蛋白质的分离度的是(

)A．层析柱的高度B．层析柱的直径C．缓冲溶液D．样品的分布解析：选B。分离度取决于柱高，为分离不同组分，凝胶柱必须有适宜的高度，分离度与柱高的平方根相关。样品的分布也影响分离度，缓冲溶液的pH影响蛋白质所带的电荷，因此也影响分离度。只有层析柱的直径一般不会影响分离度。高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1要点二血红蛋白的提取和分离蛋白质的提取和分离一般分四步：样品处理→粗分离→纯化→纯度鉴定。1．样品处理高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1(1)红细胞的洗涤①采集血样→②低速短时间离心→③吸取血浆→④盐水洗涤→⑤低速离心→⑥重复④⑤步骤三次。特别提醒(1)洗涤红细胞的目的是去除杂蛋白，以利于后续步骤的进行。(2)离心时转速要低，时间要短，一般为500r/min，离心2min。(3)洗涤三次后，如上清液仍有黄色，可增加洗涤次数。高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1特别提醒(1)将试管中的液体用滤纸过滤，除去脂溶性沉淀层。(2)将滤液于分液漏斗中静置片刻后，分出下层的血红蛋白水溶液层。高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1(4)透析取1mL的血红蛋白溶液装入透析袋中，将透析袋放入盛有300mL的物质的量浓度为20mmol/L的磷酸缓冲液中(pH为7.0)，透析12h。目的是除去样品中相对分子质量较小的杂质。高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修12．凝胶色谱操作(1)凝胶色谱柱的制作①取长40cm，内径为1.6cm的玻璃管，两端需用砂纸磨平。②底塞的制作：打孔→挖出凹穴→安装移液管头部→覆盖尼龙网，再用100目尼龙纱包好。③顶塞的制作：打孔→安装玻璃管。④组装：将上述三者按相应位置组装成一个整体。⑤安装其他附属结构。高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1特别提醒底塞中插入的玻璃管的上部不得超出橡皮塞的凹穴底面，否则难以铺实尼龙网，还会导致液体残留，蛋白质分离不彻底。高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1(2)凝胶色谱柱的装填(本实验使用的凝胶是交联葡聚糖凝胶)①固定：将色谱柱垂直固定在支架上

②装填：将凝胶悬浮液一次性装填入色谱柱内

③洗涤：用磷酸缓冲液充分洗涤平衡凝胶12h高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1(3)样品的加入和洗脱①调整缓冲液面：与凝胶面平齐

②滴加透析样品：用量为1mL

③样品渗入凝胶床：样品完全渗进凝胶层

④洗脱：打开下端出口，用磷酸缓冲液洗脱

⑤收集：待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，用试管收集流出液，每5mL收集一管，连续收集高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1特别提醒(1)滴加样品时，吸管管口贴着管壁环绕移动加样，同时注意不要破坏凝胶面。(2)在蛋白质分离过程中，仔细观察红色区带在洗脱过程中的移动情况。如果红色区带均匀一致的移动，说明色谱柱制作成功。高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1

下面是凝胶色谱法分离血红蛋白时样品的加入(图Ⅰ)和洗脱(图Ⅱ)示意图，请据图回答下列问题。例2高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1(1)在加样示意图中，正确的加样顺序是________________________________________________________________________。(2)用吸管加样时，应注意正确操作，分别是①______________、②贴着管壁加样、③______________。(3)等样品__________时，才加入缓冲液，待______________________接近色谱柱底端时，用试管收集流出液，每______________mL收集一管，连续收集。高中生物5.3血红蛋白的提取和分离新人教版选修1【尝试解答】

(1)④→①→②→③(2)不要破坏凝胶面使吸管管口沿管壁环绕移动(3)完全进入凝胶层红色的蛋白质5【解析】加样品时应严格按要求进行操作，吸管应贴着管壁，管口沿着管壁环绕移动，还应注意不要破坏凝胶面。等样