2019-2020年高中生物選修1血紅蛋白的提取和分離 學案.doc

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2019-2020年高中生物選修1血紅蛋白的提取和分離 學案 [導學誘思] 1．凝膠色譜法 凝膠色譜法也稱做 ，是根據(jù) 分離蛋白質的有效方法。凝膠實際上是一些由 構成的多孔球體，在小球體內(nèi)部有許多貫穿的通道，相對分子質量不同的蛋白質分子通過凝膠時速度不同，相對分子質量較小的蛋白質 進入凝膠內(nèi)部的通道，路程 ，移動速度 ；而相對分子質量 的蛋白質無法進入凝膠內(nèi)部的通道，只能在 移動，路程 ，移動速度 。相對分子質量不同的蛋白質分子因此得以分離。 2．緩沖溶液 緩沖溶液的作用是 。緩沖溶液通常由 溶解于水中配制而成的。生物體內(nèi)進行的各種生物化學反應都是在一定的pH下進行的，例如：血漿的pH是 ，要在實驗條件下準確模擬生物體內(nèi)的過程，必須保持體外的pH與體內(nèi)的基本一致。 3．電泳 電泳是指 。許多重要的生物大分子，如多肽、核酸等都具有可解離的基團，在一定的pH下，這些基團會帶上 。在電場的作用下，這些帶電分子會向著與其所帶電荷 的電極移動。電泳利用了待分離樣品中各分子 以及分子本身的 、 的不同，使帶電分子產(chǎn)生不同的 ，從而實現(xiàn)樣品中各種分子的分離。 兩種常用的電泳方法是 和 ，在測定蛋白質分子量時通常使用 。蛋白質在聚丙烯酰胺凝膠中的遷移率取決于 以及 等因素。 4．蛋白質的提取和分離 蛋白質的提取和分離一般分為四步： 、 、 和 。 5．樣品處理 血液由 和 組成，其中紅細胞最多。紅細胞具有 的特點。紅細胞中有一種非常重要的蛋白質 ，其作用是 ，血紅蛋白有 個肽鏈組成，包括 ，其中每條肽鏈環(huán)繞一個 ，磁基團可攜帶 。血紅蛋白因含有 呈現(xiàn)紅色。 紅細胞的洗滌 洗滌紅細胞的目的是 ，采集的血樣要及時采用 分離紅細胞，然后用膠頭吸管吸出上層透明的 ，將下層暗紅色的 倒入燒杯，再加入 ，緩慢攪拌 ，低速短時間離心，如此重復洗滌三次，直至 ，表明紅細胞已洗滌干凈。 血紅蛋白的釋放 在 和 作用下，紅細胞破裂釋放出血紅蛋白。 分離血紅蛋白溶液 將攪拌好的混合溶液離心后，試管中的溶液分為4層。第一層為無色透明的 ，第2層為白色薄層固體，是 ，第3層是紅色透明液體，這是 ，第4層是其他雜質的暗紅色沉淀物。將試管中的液體用濾紙過濾，除去之溶性沉淀層，于分液漏斗中靜置片刻后，分出下層的紅色透明液體。 透析 取1mL的血紅蛋白溶液裝入 中，將透析袋放入盛有300mL的物質的量的濃度為20mmol/L的 中，透析12h。透析可以去除樣品中 的雜質，或用于更換樣品的 。 6．凝膠色譜操作 第一步要制作 ，第二步要 ，因為 ，所以裝柱前需要根據(jù)色譜柱的內(nèi)體積計算所需要的凝膠量。在裝填凝膠柱時，不得有 存在。因為氣泡會 ，降低分離效果。第三步是 。 [疑難點撥] 1．凝膠色譜法分離蛋白質的原理 凝膠色譜法也稱為分配色譜法，它是根據(jù)分子量的大小分離蛋白質的方法之一。所用的凝膠實際上是一些微小的多孔球體，這些小球體大多數(shù)是由多糖類化合物構成，小球體內(nèi)部有許多貫穿的通道，當一個含有各種分子的樣品溶液緩慢流經(jīng)時，各分子在色譜柱內(nèi)進行兩種不同的運動，即垂直向下的運動和無規(guī)則的擴散運動，相對分子質量較大的蛋白質分子不能進入凝膠顆粒內(nèi)部，只能分布在顆粒之間，通過的路程較短，移動速度較快；相對分子質量較小的蛋白質分子比較容易進入凝膠內(nèi)的通道，通過的路程較長，移動速度較慢。因此，樣品中相對分子質量較大的蛋白質先流出，相對分子質量中等的分子后流出，相對分子質量最小的分子最后流出，這種現(xiàn)象又叫分子篩現(xiàn)象。此外，凝膠本身具有三維網(wǎng)狀結構，相對分子質量大的分子通過這種網(wǎng)狀結構上的空襲時阻力大，而相對分子質量小的分子通過時阻力小，因此不同分子量的蛋白質分子可以獲得分離。 2．與其他真核細胞相比，紅細胞的特點及這一特點對進行蛋白質的分離的意義 哺乳動物及人的成熟的紅細胞是雙面凹圓餅狀，沒有細胞核和細胞器。其含有的血紅蛋白是有色蛋白，因此在凝膠色譜分離時可以通過觀察顏色來判斷什么時候應該收集脫液。這使血紅蛋白的分離過程非常直觀，大大簡化了實驗操作。 3．電泳的作用及其原理 電泳是指帶電粒子在電場的作用下發(fā)生遷移的過程。許多重要的生物大分子，如氨基酸、多肽、蛋白質、核苷酸、核酸等都具有可解離基團，它們在某個特定的pH下會帶上正電或負電；在電場的作用下，這些帶電分子會向著與其所帶電荷相反的電極方向移動。電泳技術就是在電場的作用下，利用待分離樣品中各種分子帶電性質以及分子本身大小、形狀等性質的差異，使帶電分子產(chǎn)生不同的遷移速度，從而達到對樣品進行分離、鑒定或提純的目的。 [典例解析] 用凝膠色譜法分離蛋白質時，分子量大的蛋白質（ D ） A路程較長，移動速度較慢 B路程較長，移動速度較快 C路程較短，移動速度較慢 D路程較短，移動速度較快 解析：在小球體內(nèi)部有許多貫穿的通道，當相對分子質量不同的蛋白質通過凝膠時，相對分子質量較小的蛋白質容易進入凝膠內(nèi)部的通道，路程較長，移動速度較慢；而相對分子質量較大的蛋白質無法進入凝膠內(nèi)部的通道，只能在凝膠外部移動，路程較短，移動速度較快。