高中生物教學(xué) 血紅蛋白的提取和分離人教選修

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1、會(huì)計(jì)學(xué)1高中生物教學(xué)高中生物教學(xué) 血紅蛋白的提取和分離人血紅蛋白的提取和分離人教選修教選修第1頁/共32頁思考思考1 1 分離生物大分子的基本思路是什么？分離生物大分子的基本思路是什么？選用一定的物理或化學(xué)的方法分離具有選用一定的物理或化學(xué)的方法分離具有不同物理或化學(xué)性質(zhì)的生物大分子。不同物理或化學(xué)性質(zhì)的生物大分子。思考思考2 2 蛋白質(zhì)的分離和提取的原理是什么？蛋白質(zhì)的分離和提取的原理是什么？根據(jù)蛋白質(zhì)各種特性的差異，如分子的根據(jù)蛋白質(zhì)各種特性的差異，如分子的形狀和大小、所帶電荷的性質(zhì)和多少、形狀和大小、所帶電荷的性質(zhì)和多少、溶解度和吸附的性質(zhì)和對(duì)其他分子的親溶解度和吸附的性質(zhì)和對(duì)其他分子的

2、親和力等等，可以用來分離不同蛋白質(zhì)。和力等等，可以用來分離不同蛋白質(zhì)。第1頁/共32頁第2頁/共32頁一、基礎(chǔ)知識(shí)：一、基礎(chǔ)知識(shí)： 凝膠色譜法（分配色譜法）：凝膠色譜法（分配色譜法）：2 2、凝膠：、凝膠： 一些微小的一些微小的多孔球體多孔球體（內(nèi)含（內(nèi)含許多貫穿的通道，由多糖類構(gòu)成許多貫穿的通道，由多糖類構(gòu)成如葡聚糖、瓊脂糖）如葡聚糖、瓊脂糖） 1 1、概念：、概念： 根據(jù)根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量的大小相對(duì)分子質(zhì)量的大小分離蛋白質(zhì)的方法分離蛋白質(zhì)的方法第2頁/共32頁第3頁/共32頁 當(dāng)不同的蛋白質(zhì)通過凝膠時(shí)，（當(dāng)不同的蛋白質(zhì)通過凝膠時(shí)，（ ）的蛋白質(zhì)容易進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道，）的蛋白質(zhì)容易進(jìn)入凝膠內(nèi)

3、部的通道，路程（路程（ ），移動(dòng)速度（），移動(dòng)速度（ ），），而（而（ ）的蛋白質(zhì)無法進(jìn)入凝）的蛋白質(zhì)無法進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道，只能在（膠內(nèi)部的通道，只能在（ ）移動(dòng)）移動(dòng)，路程（，路程（ ），移動(dòng)速度（），移動(dòng)速度（ ），），相對(duì)分子質(zhì)量不同的蛋白質(zhì)因此得以分相對(duì)分子質(zhì)量不同的蛋白質(zhì)因此得以分離。離。相對(duì)分子質(zhì)量較小相對(duì)分子質(zhì)量較小較長(zhǎng)較長(zhǎng)較慢較慢相對(duì)分子質(zhì)量較大相對(duì)分子質(zhì)量較大凝膠外部凝膠外部較短較短較快較快3 3、原理：、原理：第3頁/共32頁第4頁/共32頁第4頁/共32頁第5頁/共32頁第5頁/共32頁第6頁/共32頁 能夠抵制（能夠抵制（ ) )對(duì)溶液的（對(duì)溶液的（ ）的影響，維持的

4、影響，維持PH PH 基本不變?；静蛔?。 緩沖溶液：緩沖溶液：1 1、作用、作用：外界的酸或堿外界的酸或堿PHPH值值2 2、緩沖溶液的配制、緩沖溶液的配制通常由（通常由（ ）種緩沖劑溶解于水中配制）種緩沖劑溶解于水中配制而成。調(diào)節(jié)緩沖劑的（而成。調(diào)節(jié)緩沖劑的（ ）就可以制得）就可以制得（ ）使用的緩沖液。）使用的緩沖液。1 12 2使用比例使用比例在不同在不同PHPH范圍內(nèi)范圍內(nèi)第6頁/共32頁第7頁/共32頁3.3.為什么在本實(shí)驗(yàn)中實(shí)用為什么在本實(shí)驗(yàn)中實(shí)用緩沖溶液緩沖溶液? ? 在血紅蛋白整個(gè)實(shí)驗(yàn)室中用的緩沖在血紅蛋白整個(gè)實(shí)驗(yàn)室中用的緩沖液是液是磷酸緩沖液磷酸緩沖液，目的是利用緩沖液模，

5、目的是利用緩沖液模擬細(xì)胞內(nèi)的擬細(xì)胞內(nèi)的PHPH環(huán)境，保證血紅蛋白的正環(huán)境，保證血紅蛋白的正常結(jié)構(gòu)和功能，便于觀察（常結(jié)構(gòu)和功能，便于觀察（紅色紅色）和材）和材料的科學(xué)研究（料的科學(xué)研究（活性活性）思考：人體血液中緩沖液思考：人體血液中緩沖液? NaH2PO4 / Na2HPO4 H2CO3 / NaHCO3第7頁/共32頁第8頁/共32頁（三）（三） 電泳：電泳：1.1.概念：概念： 帶電離子在帶電離子在電場(chǎng)電場(chǎng)作用作用下發(fā)生下發(fā)生遷移遷移的過程。的過程。2.2.原理：原理：許多重要的生物大分子，如多肽、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(tuán)，在一定核酸等都具有可解離的基團(tuán)，在

6、一定的的PHPH下，這些基團(tuán)會(huì)帶上正電或負(fù)電下，這些基團(tuán)會(huì)帶上正電或負(fù)電。在電場(chǎng)的作用下，這些帶電分子會(huì)在電場(chǎng)的作用下，這些帶電分子會(huì)向著與其所帶向著與其所帶電荷相反電荷相反的的電極移動(dòng)電極移動(dòng)。第8頁/共32頁第9頁/共32頁電泳利用了電泳利用了待分離樣品待分離樣品中各種中各種分子帶分子帶電性質(zhì)電性質(zhì)的差異以及分子本身的大小，形的差異以及分子本身的大小，形狀的不同，使帶電分子產(chǎn)生不同的遷移狀的不同，使帶電分子產(chǎn)生不同的遷移速度，從而實(shí)現(xiàn)樣品中各種分子的分離速度，從而實(shí)現(xiàn)樣品中各種分子的分離。3.3.類型類型: :瓊脂糖凝膠電泳、瓊脂糖凝膠電泳、聚丙稀酰胺凝膠電泳聚丙稀酰胺凝膠電泳。測(cè)定（測(cè)定

7、（ ）通常用通常用 SDSSDS聚丙稀酰胺凝膠電泳聚丙稀酰胺凝膠電泳蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量第9頁/共32頁第10頁/共32頁使用使用SDS-SDS-聚丙烯酰胺電泳過程中，不同蛋聚丙烯酰胺電泳過程中，不同蛋白質(zhì)的電泳遷移率完全取決于白質(zhì)的電泳遷移率完全取決于A A 電荷的多少電荷的多少 B B 分子的大小分子的大小C C 肽鏈的多少肽鏈的多少 D D 分子形狀的差異分子形狀的差異第10頁/共32頁第11頁/共32頁二二 實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)操作-蛋白質(zhì)的提取和分離：蛋白質(zhì)的提取和分離：樣品處理樣品處理粗分離粗分離純化純化純度鑒定純度鑒定第11頁/共32頁第12頁/共32頁蛋白質(zhì)的提取和分離

8、：蛋白質(zhì)的提取和分離：（1）樣品處理）樣品處理洗滌洗滌紅細(xì)胞紅細(xì)胞血紅蛋白血紅蛋白釋放釋放分離分離血紅蛋白溶液。血紅蛋白溶液。（2）粗分離（透析）粗分離（透析）目的目的步驟步驟第12頁/共32頁第13頁/共32頁a a過程：過程：b b目的：目的：c c原理：原理：除去樣品中分子量較小的雜質(zhì)除去樣品中分子量較小的雜質(zhì)透析袋能使小分子自由進(jìn)出，而大分透析袋能使小分子自由進(jìn)出，而大分子保留在袋內(nèi)。子保留在袋內(nèi)。第13頁/共32頁第14頁/共32頁(3)純化：純化：（4）純度鑒定：）純度鑒定：通過凝膠色譜法將分子量通過凝膠色譜法將分子量較大的雜質(zhì)蛋白質(zhì)除去。較大的雜質(zhì)蛋白質(zhì)除去。通過聚丙烯酰胺凝膠電

9、泳鑒定。通過聚丙烯酰胺凝膠電泳鑒定。第14頁/共32頁第15頁/共32頁第15頁/共32頁第16頁/共32頁血血液液血血漿漿水分水分其他：其他：血漿蛋白、無機(jī)鹽、血漿蛋白、無機(jī)鹽、磷脂、葡萄糖等磷脂、葡萄糖等血血細(xì)細(xì)胞胞白細(xì)胞白細(xì)胞血小板血小板紅細(xì)胞紅細(xì)胞（最多最多）血紅血紅蛋白蛋白（9090）兩個(gè)兩個(gè) 肽鏈肽鏈兩個(gè)兩個(gè) 一肽鏈一肽鏈四個(gè)亞鐵紅四個(gè)亞鐵紅素基團(tuán)素基團(tuán)第16頁/共32頁第17頁/共32頁2. 2. 你認(rèn)為鳥類血液和哺乳動(dòng)物血液你認(rèn)為鳥類血液和哺乳動(dòng)物血液中，最好用哪種血液來提取血紅蛋中，最好用哪種血液來提取血紅蛋白？為什么？白？為什么？ 雞雞的的紅細(xì)胞紅細(xì)胞具有細(xì)胞核，含有具有細(xì)

10、胞核，含有DNADNA，便于進(jìn)行，便于進(jìn)行DNADNA的提取的提取。 人人的的紅細(xì)胞紅細(xì)胞無細(xì)胞核，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無細(xì)胞核，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，血紅蛋白含量豐富便于血紅蛋白含量豐富便于提取血紅蛋白提取血紅蛋白。第17頁/共32頁第18頁/共32頁有機(jī)溶劑有機(jī)溶劑 （無色透明的甲苯層）（無色透明的甲苯層）脂類物質(zhì)脂類物質(zhì) （白色白色脂溶性物質(zhì)沉淀層）脂溶性物質(zhì)沉淀層）血紅蛋白溶液血紅蛋白溶液 （紅色透明液體）（紅色透明液體）紅細(xì)胞破碎物沉（暗紅色沉淀物）紅細(xì)胞破碎物沉（暗紅色沉淀物）第18頁/共32頁第19頁/共32頁通過凝膠色譜法將相對(duì)分子質(zhì)量大的雜質(zhì)蛋白除去通過凝膠色譜法將相對(duì)分子質(zhì)量大的雜質(zhì)蛋白除去 血

11、紅蛋白呈現(xiàn)紅色，在凝膠色譜分離時(shí)，可以通過觀血紅蛋白呈現(xiàn)紅色，在凝膠色譜分離時(shí)，可以通過觀察顏色來判斷什么時(shí)候應(yīng)該收集洗脫液；這使血紅蛋察顏色來判斷什么時(shí)候應(yīng)該收集洗脫液；這使血紅蛋白的分離過程非常直觀，大大簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)操作。白的分離過程非常直觀，大大簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)操作。 第19頁/共32頁第20頁/共32頁D第20頁/共32頁第21頁/共32頁BCD第21頁/共32頁第22頁/共32頁D D第22頁/共32頁第23頁/共32頁第23頁/共32頁第24頁/共32頁A A第24頁/共32頁第25頁/共32頁第25頁/共32頁第26頁/共32頁 能夠抵制（能夠抵制（ ) )對(duì)溶液的（對(duì)溶液的（ ）的影響

12、，維持的影響，維持PH PH 基本不變?；静蛔?。 緩沖溶液：緩沖溶液：1 1、作用、作用：外界的酸或堿外界的酸或堿PHPH值值2 2、緩沖溶液的配制、緩沖溶液的配制通常由（通常由（ ）種緩沖劑溶解于水中配制）種緩沖劑溶解于水中配制而成。調(diào)節(jié)緩沖劑的（而成。調(diào)節(jié)緩沖劑的（ ）就可以制得）就可以制得（ ）使用的緩沖液。）使用的緩沖液。1 12 2使用比例使用比例在不同在不同PHPH范圍內(nèi)范圍內(nèi)第26頁/共32頁第27頁/共32頁3.3.為什么在本實(shí)驗(yàn)中實(shí)用為什么在本實(shí)驗(yàn)中實(shí)用緩沖溶液緩沖溶液? ? 在血紅蛋白整個(gè)實(shí)驗(yàn)室中用的緩沖在血紅蛋白整個(gè)實(shí)驗(yàn)室中用的緩沖液是液是磷酸緩沖液磷酸緩沖液，目的是利

13、用緩沖液模，目的是利用緩沖液模擬細(xì)胞內(nèi)的擬細(xì)胞內(nèi)的PHPH環(huán)境，保證血紅蛋白的正環(huán)境，保證血紅蛋白的正常結(jié)構(gòu)和功能，便于觀察（常結(jié)構(gòu)和功能，便于觀察（紅色紅色）和材）和材料的科學(xué)研究（料的科學(xué)研究（活性活性）思考：人體血液中緩沖液思考：人體血液中緩沖液? NaH2PO4 / Na2HPO4 H2CO3 / NaHCO3第27頁/共32頁第28頁/共32頁二二 實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)操作-蛋白質(zhì)的提取和分離：蛋白質(zhì)的提取和分離：樣品處理樣品處理粗分離粗分離純化純化純度鑒定純度鑒定第28頁/共32頁第29頁/共32頁(3)純化：純化：（4）純度鑒定：）純度鑒定：通過凝膠色譜法將分子量通過凝膠色譜法將分子量較大的雜質(zhì)蛋白質(zhì)除去。較大的雜質(zhì)蛋白質(zhì)除去。通過聚丙烯酰胺凝膠電泳鑒定。通過聚丙烯酰胺凝膠電泳鑒定。第29頁/共32頁第30頁/共32頁BCD第30頁/共32頁第31頁/共32頁第31頁/共32頁第32頁/共32頁