课题3血红蛋白的提取和分离导学案及答案.pdf

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1、课题3血红蛋白的提取和分离【学习目标】1、尝试从血液中提取和分离血红蛋白2、了解色谱法、电泳法等分离生物大分子的基本原理【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1．基础知识蛋白质的物化理性质：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，由此提取和分离各种蛋白质。1．1凝胶色谱法（分配色谱法）：（1）原理：（图5－13a）分子量大的分子通过多孔凝胶颗粒的间隙，路程短，流动快；分子量小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部，路程长，流动慢。（2）凝胶

2、材料：多孔性，多糖类化合物，如葡聚糖、琼脂糖。（3）分离过程：（图5－13b）混合物上柱→洗脱→大分子流动快、小分子流动慢→收集大分子→收集小分子【补充】洗脱：从色谱柱上端不断注入缓冲液，促使蛋白质分子的差速流动。1．2缓冲溶液（1）原理：由弱酸和相应的强碱弱酸盐组成（如HCO－NaHCO，HC－NaC，233NaHPO4/NaHPO等），调节酸和盐的用量，可配制不同pH的缓冲液。224（2）缓冲液作用：抵制外界酸、碱对溶液pH的干扰而保持pH稳定。1．3凝胶电泳法：（1）原理：不同蛋白质的带电性质、电

3、量、形状和大小不同，在电场中受到的作用力大小、方向、阻力不同，导致不同蛋白质在电场中的运动方向和运动速度不同。［思考］阅读教材后，填写下表：决定运动方向形成库仑力形成阻力决定运动速率电荷性质√电荷量√√分子形状√√分子大小√√（2）分离方法：琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺经胶电泳等。（3）分离过程：在一定pH下，使蛋白质基团带上正电或负电；加入带负电荷多的SDS，形成“蛋白质－SDS复合物”，使蛋白质迁移速率仅取决于分子大小。2．实验设计2.1蛋白质的提取和分离一般分为哪些基本步骤？样品处理、粗分离、纯化、

4、纯度鉴定。【思考】：是否所有种类的蛋白质的提取和分离都是这样的？为什么？不是。因为蛋白质的来源和性质不同，分离方法差别很大。2.2选择实验材料（1）你认为鸟类血液和哺乳动物血液中，最好哪种血液来提取血红蛋白？为什么？哺乳动物血液。因为该细胞中没有细胞核，血红蛋白含量高。（2）请阅读教材，认识哺乳动物血液组成及血红蛋白性质。并思考回答下列问题：血液由血浆和各种血细胞两部分组成。血细胞中红细胞细胞数量最多，细胞的含量中，除水以外，最高的化合物是血红蛋白。该化合物是由两条α-肽链和两条β-肽链构成的，其中每个

5、亚基中都含有一个能与O和CO结合的亚铁血红素基团。222.3从红细胞中分离出血红蛋白的过程为：洗涤红细胞、释放血红蛋白、分离血红蛋白、透析。洗涤红细胞的目的是什么？除去血浆蛋白的杂蛋白，有利于后续步骤的分离纯化。红细胞的洗涤过程为血液＋柠檬酸钠→低速短时离心→吸出上层血浆→红细胞＋5倍体积生理盐水→缓慢搅拌10min→低速短时离心→吸出上清液→反复洗涤直至上清液无黄色【思考】：加入柠檬酸钠有何目的？为什么要低速、短时离心？为什么要缓慢搅拌？防止血液凝固；防止白细胞沉淀；防止红细胞破裂释放出血红蛋白。【思

6、考】：你有什么方法将红细胞中的血红蛋白释放出来？加入蒸馏水，用玻璃棒快速搅拌一段时间。【补充】：加入蒸馏水后红细胞液体积与原血液体积要相同。加入甲苯的目的是溶解细胞膜，有利于血红蛋白的释放和分离。2.4如何除无机盐离子和小分子有机物质呢？透析。半透膜的选择透过性，大分子物质不能通过半透膜，离子和小分子能够通过半透膜。思考：为何使用pH＝7的磷酸缓冲液？为什么缓冲液量远多于血红蛋白溶液量？维持血红蛋白的正常特性。有利于杂质分子充分地向外扩散。2.5凝胶色谱分离蛋白质包括：制作色谱柱、装填色谱柱、样品加入和

7、洗脱。（1）根据教材图5－19，说出制作色谱柱需要的材料。（2）色谱柱的制作过程：准备材料→加工橡皮塞→安装色谱柱（3）凝胶色谱柱的装填。请阅读教材：色谱柱的装填过程。步骤操作要求①操作要求色谱柱垂直固定在支架上②计算称量凝胶根据色谱柱体积计算凝胶用量凝胶颗粒＋蒸馏水→充分溶胀③配制悬浮液凝胶颗粒＋洗脱液→沸水浴④装填悬浮液一次性缓慢倒入；轻轻敲打⑤缓冲液洗涤平衡立刻用磷酸缓冲液洗涤平衡12h（4）样品加入和洗脱。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3.操作提示

8、（1）红细胞的洗涤：洗涤次数不能过少；低速、短时离心。（2）凝胶的预处理：沸水浴法时间短，还能除去微生物和气泡（3）色谱柱的装填：装填尽量紧密，降低颗粒间隙；无气泡；洗脱液不能断流。（4）色谱柱成功标志：红色区带均匀一致地移动。【实例探究】例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.相对分子量小的D.所代电荷多的例2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