1、生 物 选修 人教版新课标导学专题五 DNA和蛋白质技术 课题3 血红蛋白的提取与分离返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版学 习 目 标课 程 标 准1掌握提取生物大分子的基本过程和方法。(重点)2理解凝胶色谱法、电泳法等分离生物大分子的基本原理。(重、难点)3尝试对血液中的血红蛋白进行提取和分离。尝试蛋白质的提取与分离4 核心素养 5 问题释疑 6 知识构建 7 训练巩固 8 课时作业 1 自主学习 2 新知解读 3 指点迷津 返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版自 主 学 习返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版一、凝胶色谱法1概念：也称做_，
2、是根据_分离蛋白质的有效方法。2原理当_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_，移动速度_，而相对分子质量_的蛋白质无法进入凝胶内部的通道，只能在_移动，路程_，移动速度_，从而使_不同的蛋白质分子得以分离。分配色谱法 相对分子质量大小 相对分子质量 较小 较大 较慢 较大 凝胶外部 短 快 相对分子质量 返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版二、缓冲溶液1作用：在一定范围内，抵制_的_对溶液pH的影响，维持pH_。2配制：由_种缓冲剂溶解于_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。外界 酸和碱 相对稳定 12 水
3、 使用比例 返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版三、电泳1概念：指_在电场的作用下发生的_的过程。2原理：在一定的_下，_、_等生物大分子的可解离基团会带上_或_，在_的作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷_的电极移动。3作用：电泳利用了待分离样品中各种分子_的差异及分子本身的_、_的不同，使带电分子产生不同的_，从而实现样品中_的分离。4方法：常用的电泳方法有_和_。测定蛋白质分子量时通常使用_。带电粒子 迁移 pH 多肽 核酸 正电 负电 电场 相反 带电性质 大小 形状 迁移速度 各种分子 琼脂糖凝胶电泳 聚丙烯酰胺凝胺电泳 SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳 返回导航专题五 D
4、NA和蛋白质技术 生物选修 人教版四、实验操作蛋白质的提取和分离一般分为四步：_、_、_和_。1样品处理(1)红细胞的洗涤：目的是_。采用_离心，吸取血浆后加_洗涤，直至上清液中没有_，表明红细胞已洗涤干净。(2)血红蛋白的释放：在_和_的作用下，红细胞破裂，释放出血红蛋白。样品处理 粗分离 纯化 纯度鉴定 去除杂蛋白 低速短时间 生理盐水 黄色 蒸馏水 甲苯 返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版(3)分离血红蛋白溶液：把混合液离心后，将试管中的液体用滤纸过滤，除去 _，于 分 液 漏 斗 中 静 置 片 刻 后，分 离 出 下 层 的_。(4)透析：透析袋能使小分子自由进出，
5、而将大分子物质保留在袋内。脂溶性沉淀层 红色透明液体 返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版2凝胶色谱操作(1)凝胶色谱柱的制作：准备材料加工橡皮塞安装色谱柱。(2)凝胶色谱柱的装填。(3)样品的加入和洗脱。其基本过程是调节缓冲液面加入蛋白质样品调节缓冲液面洗脱收集分装蛋白质。至此，血红蛋白即可得到粗分离。3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 返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版五、操作提示1红细胞的洗涤：_、_与_十分重要。洗 涤 次 数 过 少，无 法 除 去 _；离 心 速 度 _ 和 时 间_会使_等一同沉淀，达不到分离效果
6、。2色谱柱填料的处理：商品凝胶使用前需直接放在_中膨胀，可以将加入其中的湿凝胶用_，加速膨胀。3凝胶色谱柱的装填：在装填凝胶柱时，不能有_存在。因其能搅乱洗脱液中蛋白质的_，降低分离效果。4蛋白质的分离：如果_，说明色谱柱制作成功。洗涤次数 离心速度 离心时间 血浆蛋白 过高 过长 白细胞 洗脱液 沸水浴加热 气泡 洗脱次序 红色区带均匀一致地移动 返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版红细胞破碎后混合液中含有什么成分？提示：红细胞破碎混合液中不仅含有血红蛋白，而且还含有细胞破碎物、脂质、甲苯等。返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版1相对分子质量较大的蛋白质，无法
7、进入凝胶内部的通道，移动速度较慢。()分析：相对分子质量较大的蛋白质，无法进入凝胶内部的通道，移动速度较快。2在一定范围内，缓冲溶液能够抵制外界的酸和碱对溶液pH的影响，维持pH基本不变。()3电泳法分离样品只取决于蛋白质的相对分子质量大小。()分析：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，从而实现样品中各种分子的分离。判断题 返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版4红细胞的洗涤是为了彻底除去杂蛋白，应快速高速离心。()分析：红细胞的洗涤目的是除去杂蛋白，离心的目的是使红细胞沉淀，而杂蛋白等均在上清液中，应低速缓慢
8、离心，如果高速离心则会导致白细胞等一起沉淀，起不到分离的效果。5纯化蛋白质的原理是根据不同蛋白质之间以及蛋白质与其他分子之间存在电荷差异进行的。()分析：纯化蛋白质的方法是凝胶色谱法，利用的是不同蛋白质之间以及蛋白质与其他分子之间存在分子大小的差异进行的。6样品处理和粗分离的目的都是除去相对分子质量较小的杂质。()分析：样品处理的目的是除去相对分子质量较大的杂质。返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版7透析袋是一种选择透过性膜。()8SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳分离蛋白质的依据是蛋白质分子相对分子质量和带电性质的差异。()分析：SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳是根据大多数蛋白质都能与阴离子表
9、面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)按重量比结合成复合物，使蛋白质分子所带的负电荷远远超过天然蛋白质分子的电荷量，消除了不同蛋白质间的电荷差别，使蛋白质分子电泳迁移率完全取决于相对分子质量的大小。返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版新 知 解 读返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版1依据蛋白质的特性的差异蛋白质的理化性质(如形状、大小、电荷性质和多少、溶解度、吸附性质、亲和力等)千差万别，由此可提取和分离各种蛋白质。2蛋白质的分离方法：凝胶色谱法(1)概念：凝胶色谱法也称做分配色谱法，是根据相对分子质量大小分离蛋白质的有效方法。知识点1 血红蛋白提取和分离的方法返回
10、导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版(2)原理：大多数凝胶由糖类化合物构成的小球体，内部有许多贯穿的通道，当不同的蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较小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；而相对分子量较大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快。3缓冲溶液(1)作用：在一定范围内，缓冲溶液能够抵制外界的酸和碱对溶液pH的影响，维持pH基本不变。(2)配制：通常由12种缓冲剂溶解于水中配制而成。调节缓冲剂的使用比例就可以制得在不同pH范围内使用的缓冲液。返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版4电泳(1)概念：带电粒子在电
11、场的作用下发生迁移的过程。(2)原理：许多重要的生物大分子，如多肽、核酸等都具有可解离的基团，在一定pH下，这些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相反的电极移动。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，从而实现样品中各种分子的分离。返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版电泳利用了除哪些性质外使样品中各种分子分离()A带电性质差异 B分子的大小 C分子的形状 D分子的变性温度解析 电泳是指带电粒子在电场作用下发生迁移的过程，带电性质不同、分子的大小和形状不同都会影响带电粒子在电场中的
12、迁移速度。D 返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版变式训练1 利用凝胶色谱法，什么样的蛋白质先洗脱出来()A相对分子质量大的 B溶解度高的C相对分子质量小的 D所带电荷多的解析 凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。相对分子质量较小的蛋白质能进入凝胶内部通道，路程较长，移动速度较慢；相对分子质量大的蛋白质，路程较短，移动速度较快，首先洗脱出来。A 返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版知识点2 提取和分离血红蛋白的实验操作蛋白质的提取和分离一般分为四步：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定。1样品处理的过程红细胞洗涤目的：去除杂蛋白方法：低速短时间离
13、心 返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版血红蛋白释放将洗涤好的红细胞倒入烧杯中，加蒸馏水到原血液的体积，再加40%体积的甲苯置于磁力搅拌器上充分搅拌10min分离血红蛋白溶液第一层：无色透明的甲苯层第二层：脂溶性物质的沉淀层，白色薄层固体第三层：血红蛋白的水溶液，红色透明第四层：其他杂质的暗红色沉淀物。返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版透析取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。返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版2凝胶色谱操作的主要步骤返回导航专题五
14、 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版3纯度鉴定SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳判断纯化的蛋白质是否达到要求，需要进行蛋白质纯度的鉴定。鉴定的方法中，使用最多的是SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳。4结果分析与评价项目分析血液样品的处理分层明显样品处理完成分层不明显的原因洗涤次数少，未能除去血浆蛋白离心速度过高或时间过长返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版项目分析凝胶色谱柱的装填放一支与凝胶柱垂直的日光灯直接检查凝胶是否装填得均匀加入大分子有色物质如蓝色葡聚糖2000或红色葡聚糖，若色带均匀、狭窄、平整装填成功血红蛋白的分离血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整，随洗脱液缓慢流出分离成功血红蛋白的红
15、色区带歪曲、散乱、变宽分离效果不好，可能与凝胶色谱柱的装填有关返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版蛋白质提取和分离分为哪几步()A样品处理、凝胶色谱操作、SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳B样品处理、凝胶色谱操作、纯化C样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定D样品处理、纯化、粗分离、纯度鉴定解析 蛋白质的提取和分离分为样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定四步。A中凝胶色谱操作及SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳为实验操作过程中的技术。C 返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版变式训练2 相对分子质量不同的蛋白质在凝胶中的行进过程，可表示为下图中哪一个()解析 本题考查对凝胶色谱法分离蛋白质原理
16、的理解，蛋白质相对分子质量越大，越容易通过凝胶间隙而先被洗脱，蛋白质相对分子质量越小则易进入凝胶内部而后被洗脱。B 返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版指 点 迷 津返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版聚丙烯酰胺凝胶电泳和琼脂糖凝胶电泳的区别1聚丙烯酰胺凝胶电泳(1)凝胶的格子是带有酰胺侧链的碳一碳聚合物，没有或很少带有离子的侧基，因而电泳作用比较小，不易和样品相互作用。(2)由于聚丙烯酰胺凝胶是一种人工合成的物质，在聚合前可调节单体的浓度比，形成不同程度的交联结构，其空隙度可在一个较广的范围内变化，可以根据需分离物质的分子大小，选择合适的凝胶成分，使之既有适宜
17、的空隙度，又有比较好的机械性能。(3)在一定浓度范围内聚丙烯酰胺对热稳定。凝胶无色透明，易观察，可用检测仪直接测定。(4)丙烯酰胺是比较纯的化合物，可以精制，减少污染。返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版2琼脂糖凝胶电泳(1)琼脂糖凝胶电泳操作简单，电泳速度快，样品不需事先处理。(2)琼脂糖凝胶结构均匀，含水量大，近似自由电泳，样 品扩散较自由，电流对样品吸附极微，因此电泳图谱清晰，分辨率高，重复性好。(3)琼脂糖透明，无紫外吸收，电泳过程和结果可直接用紫外灯检测及定量测定。(4)电泳后区带易染色，样品极易洗脱，便于定量测定。制成干膜可长期保存。返回导航专题五 DNA和蛋白质技
18、术 生物选修 人教版下列关于电泳的说法，正确的是()A电泳是指不带电的分子在电场的作用下发生迁移的过程B电泳的过程要在一定的pH下，所以一定要使用缓冲液C葡聚糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳是两种常用的电泳方法D聚丙烯酰胺凝胶电泳中，溶液中加入SDS，电泳的迁移率主要取决于分子所带电荷的多少和分子相对分子质量的大小B 返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版解析 电泳的过程实质上是带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程，A项错误；最常用的电泳方法是琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳，C项错误；聚丙烯酰胺凝胶电泳的过程中，为了消除电荷对迁移率的影响，可在凝胶中加入SDS，SDS可以与各种
19、蛋白质形成蛋白质SDS复合物，SDS所带负电荷的量远远超过蛋白质分子原有的电荷量，因而掩盖了不同种蛋白质之间的电荷差别，使电泳迁移率完全取决于分子的大小，D项错误；电泳过程要在一定的pH条件下进行，所以要在溶液中加入缓冲液，以维持溶液pH的稳定，B项正确。返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版核 心 素 养返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版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
20、分子质量较小的杂蛋白移动慢思维过程 A项，思考生理盐水的作用；B项，思考选用猪成熟红细胞的目的；C项，如何监测凝胶色谱法的分离过程；D项，分离过程中，明确相对分子质量的大小与移动速度的关系。D 返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版解析 生理盐水为猪体细胞的等渗溶液，所以在洗涤红细胞时，使用生理盐水可维持红细胞的正常形态，A项正确；由于哺乳动物成熟的红细胞缺少细胞核和各种细胞器，所以提纯时杂蛋白相对较少，B项正确；如果凝胶色谱柱装填得很成功，分离操作也正确，能清楚地看到血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整，随着洗脱液缓慢流出，所以血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测，C项正
21、确；当相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较小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，后洗脱出来，D项错误。规律总结(1)血红蛋白的收集：利用血红蛋白的颜色，当红色的蛋白质接近色谱柱底端时，就要收集流出液。(2)其他无色蛋白质的收集：可以在实验时加入指示剂以掌握样品的移动位置，确定最佳的收集时机。返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版问 题 释 疑返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版教材P70“旁栏思考题”凝胶实际上是一些微小的多孔球体，小球体内部有许多贯穿的通道。相对分子质量较大的蛋白质分子不能进入凝胶颗粒内部，只能分布在颗粒之间，通
22、过的路程较短，移动速度较快；相对分子质量较小的蛋白质分子比较容易进入凝胶内部通道，通过的路程较长，移动速度较慢。因此，样品中相对分子质量较大的蛋白质先流出，相对分子质量中等的分子后流出，相对分子质量最小的分子最后流出，从而使各种相对分子质量不同的分子得以分离。如果凝胶装填得不够紧密、均匀，就会在色谱柱内形成无效的空隙，使本该进入凝胶内部的样品分子从这些空隙中通过，搅乱洗脱液的流动次序，从而影响分离的效果。返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版知 识 构 建返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版训 练 巩 固返回导航专题五 DNA和蛋白质技术 生物选修 人教版课 时 作 业