(完整word版)2017人教版高中生物选修1专题5课题3《血红蛋白的提取和分离》word导学案

一、蛋白质提取、分离（阅读教材P64～66）1．蛋白质分离的理论依据2．凝胶色谱法(分配色谱法)(1)概念：根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。

(2)分离原理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；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，缓冲溶液能抵制外界酸和碱对溶液pH的影响，维持pH基本不变。

(2)配制：通常由1～2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范围内的缓冲液。

4．电泳(1)概念：带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。

(2)原理①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，在一定的pH下，这些基团会带上正电或负电。

②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。

③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。

二、血红蛋白的提取和分离（阅读教材P66～70）1．样品处理(1)红细胞的洗涤①目的：去除杂蛋白，以利于后续步骤的分离纯化。

②过程：分离(低速短时间离心)→用胶头吸管吸出上层透明的黄色血浆→下层暗红色的红细胞用生理盐水洗涤(如此重复三次)。

(2)血红蛋白的释放①目的：使红细胞破裂释放血红蛋白。

②过程(3)分离血红蛋白溶液：离心(以2 000 r/min速度，离心10 min)→观察到离心管中的溶液分为4层，从上往下依次为：第1层：无色透明的甲苯层。

第2层：脂溶性物质的沉淀层——白色薄层固体。

第3层：血红蛋白的水溶液——红色透明液体。

第4层：其他杂质的暗红色沉淀物。

将液体用滤纸过滤，除去脂溶性沉淀层，于分液漏斗中静置片刻后，分出下层的红色透明液体。

2．透析——粗分离过程：取1 mL的血红蛋白溶液装入透析袋中，将透析袋放入盛有300 mL的物质的量浓度为20 mmol·L －1的磷酸缓冲液中(pH＝7.0)，透析12 h。

专题课题5.3 5 DNA 与蛋白质技术血红蛋白的提取和分离一、【课题目标】（一）知识与技能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（二）过程与方法体验血红蛋白提取和分离的实验的严格要求，注意按照操作提示进行相关步骤（三）情感、态度与价值观初步形成科学的思维方式，发展科学素养和人文精神二、【课题重点】凝胶色谱法的原理和方法三、【课题难点】样品的预处理；色谱柱填料的处理和色谱柱的装填四、【教学方法】启发式教学五、【教学工具】多媒体课件六、【教学过程】（一）引入新课蛋白质是生命活动的主要承担者，是细胞内含量最高的有机化和物。

对蛋白质的研究有助于人们对生命过程的认识和理解。

所以需要从细胞中提取蛋白质进行研究。

怎样提取蛋白质呢？（二）进行新课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＊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H2C O3－NaHC O3，HC－NaC，NaH2PO4/N a2HP O4等），调节酸和盐的用量，可配制不同pH 的缓冲液。

（2）缓冲液作用：抵制外界酸、碱对溶液pH的干扰而保pH 稳定。

持1．3 凝胶电泳法：（1）原理：不同蛋白质的带电性质、电量、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。

专题5课题3 血红蛋白的提取和分离一、基础知识（一）凝胶色谱法1、凝胶色谱法也称做，是根据分离蛋白质的有效方法。

2、凝胶实际上是一些微小的球体，这些小球体大多数是由构成的，如葡聚糖或琼脂糖。

3、在小球体内部有许多贯穿的通道，相对分子质量不同的蛋白质分子通过凝胶时速度不同，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。

相对分子质量不同的蛋白质分子因此得以分离。

（二）缓冲溶液1、缓冲溶液的作用是。

2、缓冲溶液通常由溶解于水中配制而成的。

3、生物体内进行的各种生物化学反应都是在一定的pH下进行的，为了，必须保持体外的pH与体内的。

（三）电泳1、电泳是指。

2、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，在一定的pH下，这些基团会带上。

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。

电泳利用了待分离样品中各分子的差异以及分子本身的、的不同，使带电分子产生不同的，从而实现样品中各种分子的分离。

3、两种常用的电泳方法是和，在凝胶中加入SDS，电泳速率完全取决于，因此，在测定蛋白质分子量时通常使用。

二、实验操作蛋白质的提取和分离一般分为四步：、、和。

（一）样品处理1、红细胞的洗涤：洗涤红细胞的目的是，采集的血样要及时分离红细胞，分离时采用离心（500r/min），然后用胶头吸管吸出上层透明的，将下层暗红色的倒入烧杯，再加入（质量分数为），缓慢搅拌 min，离心，如此重复洗涤三次，直至，表明红细胞已洗涤干净。

2、血红蛋白的释放：在和作用下，红细胞破裂释放出血红蛋白。

3、分离血红蛋白溶液：将搅拌好的混合溶液离心（2000r/min）后，试管中的溶液分为4层。

第一层为无色透明的，第2层为白色薄层固体，是，第3层是红色透明液体，这是，第4层是的暗红色沉淀物。

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，分出下层的。

《血红蛋白的提取和分离》作业设计方案（第一课时）一、作业目标1. 掌握血红蛋白的基本性质与功能。

2. 理解血红蛋白提取和分离的实验原理及操作步骤。

3. 培养实验操作能力和观察能力，提升生物实验素养。

4. 学会团队协作，增强团队合作意识。

二、作业内容1. 理论学习：学生需预习《血红蛋白的提取和分离》相关理论知识，包括血红蛋白的结构、性质、功能及其在生物体内的作用等。

2. 实验准备：学习并理解实验操作步骤，包括实验器材的准备、样品的处理、离心机的使用等。

3. 实验操作：在教师的指导下，学生需亲自操作实验，包括样品的破碎、离心分离、透析等步骤，并记录实验过程中的关键数据和现象。

4. 数据分析：学生需根据实验数据，分析血红蛋白的提取和分离效果，并尝试解释实验结果。

5. 报告撰写：学生需撰写实验报告，包括实验目的、原理、步骤、数据分析和结论等部分，并附上实验过程中的关键照片或视频。

三、作业要求1. 学生需认真预习相关理论知识，并做好笔记。

2. 实验操作过程中，要严格遵守实验室规则，注意安全。

3. 记录实验数据要准确、清晰，不得随意涂改。

4. 实验报告要按照规定的格式和要求撰写，内容要完整、条理清晰。

5. 团队成员需协作完成实验，并相互帮助解决实验中遇到的问题。

四、作业评价1. 教师将根据学生的理论学习情况、实验操作过程、数据分析及报告撰写等方面进行评价。

2. 评价标准包括理论知识的掌握程度、实验操作的规范性、数据的准确性和报告的完整性等。

3. 对于表现优秀的学生，教师将给予表扬和鼓励；对于存在问题的学生，教师将给予指导和帮助。

五、作业反馈1. 教师将在课堂上对作业进行点评，指出学生存在的不足和需要改进的地方。

2. 学生需根据教师的反馈，对作业进行修改和完善。

3. 对于共性问题，教师将在课堂上进行集中讲解和指导。

4. 教师将根据学生的作业情况，调整后续的教学计划和教学方法。

通过以上作业设计旨在通过预习、实验、分析、撰写等环节，帮助学生全面理解和掌握血红蛋白的提取和分离的原理和操作步骤，提高其实验操作能力和生物实验素养，并增强团队协作能力。

主动成长夯基达标1.凝胶色谱法中所用的凝胶的化学本质大多是（A.糖类化合物B.C.蛋白质D.核酸解析：凝胶实际上是一些微小的多孔球体，这些微小的球体，大多是由多糖类化合物构成的。

答案：A2.分离血红蛋白溶液时，离心后试管中的溶液分四层，血红蛋白在第层（A.一B.C.三D.四解析：答案：C3.凝胶色谱法分离蛋白质的依据是（A. B. C. D.相对分子质量的大小解析：凝胶色谱法分离蛋白质的依据是相对分子质量的大小。

相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内答案：D4.血红蛋白由条肽链组成（A.2B.4C.3D.5解析：血红蛋白由四条肽链组成，即两条α肽链和两条β答案：B5.将搅拌好的混合液转移到离心管中，离心后，可以明显看到试管中的溶液分为4层，其中第3层是（）A. B.C. D.其他杂质的暗红色沉淀物解析：试管中的第一层是有机溶剂，第二层是脂类物质，第三层是血红蛋白溶液，第四层是红细胞破碎物答案：C6. 的蛋白质能进入凝胶内部通道（A相对分子质量大的 B.C.相对分子质量小的D.溶解度低的解析：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。

答案：C7.透析时取血红蛋白溶液装入透析袋内，放入缓冲溶液中（A.2 mLB.1.5 mLC.0.5 mLD.1mL解析：考查样品处理的操作。

透析时，取1 mL答案：D8.洗涤红细胞时，分离所用方法为（A.低速长时间离心B.C.高速长时间离心D.高速短时间离心解析：答案：B9.SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳法中加入SDS的作用是（A. B.C. D.减少蛋白质的相对分子质量解析：SDS（十二烷基硫酸钠）—聚丙烯酰胺凝胶电泳法加入SDS的目的是使蛋白质完全变性，SDS所带负答案：C10.制作凝胶色谱柱时，橡皮塞顶部凹穴内插入的移液管的部位及长度是（A.移液管头部5 cmB.移液管尾部 5 cmC.移液管头部 3 cmD.移液管尾部 3 cm解析：凝胶色谱柱制作时，将橡皮塞上部用刀切出锅底状的凹穴，将0.5 mL的移液管头部切下5 cm长的答案：A11.对血红蛋白的研究结果表明，血红蛋白实际上是由珠蛋白、原卟啉和二价铁离子（Fe2+）所组成的结合蛋白质。

选修1专题5课题3血红蛋白的提取和分离教学设计一、课题目标1.知识目标a.说出从血液中初步获取血红蛋白的原理和方法。

b.说明凝胶色谱法的原理和方法。

c.说出电泳的基本原理和方法。

2.能力目标运用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离纯化。

3.情感目标通过运用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离纯化，锻炼科学的思维方法，培养实事求是的科学态度。

二、课题重点凝胶色谱法的原理和方法。

三、课题难点样品的预处理；色谱柱填料的处理和色谱柱的装填。

四教学流程引导学生回忆蛋白质的物理化学性质，指出其是蛋白质提取与分离的依据。

1.分子的形状、大小2.电荷性质和多少3.溶解度4.吸附性质5.对其他分子亲和力（二）方法及原理概述蛋白质分离的两种常用方法和原理，再分别详细讲解。

凝胶色谱法：根据相对分子质量的大小分离蛋白质电泳法：根据分子带电性质的差异以及分子本身大小、形状的不同分离蛋白质1.凝胶色谱法（1）材料：凝胶展示图解，讲解种类和特点。

多孔性，多糖类化合物，如葡聚糖、琼脂糖。

（2）原理：指导学生观察教材图5-13凝胶色谱法分离蛋白质的原理，讲解分离过程。

步骤：混合物上柱→洗脱→大分子流动快、小分子流动慢→收集大分子→收集小分子原理：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；相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快。

相对分子质量不同的蛋白质因此得以分离。

2.缓冲溶液①材料：实验所用凝胶是交联葡聚糖凝胶。

②方法：凝胶用蒸馏水充分溶胀后，配成凝胶悬浮液，一次性缓慢倒入色谱柱内。

不能有气泡存在。

然后用300mL物质的量浓度为20 mmol/L磷酸缓冲液充分洗涤平衡12h，使凝胶装填紧密。

3.样品的加入和洗脱使吸管管口沿管壁将样品缓慢加入色谱柱内，不要破坏凝胶面。

待红色的蛋白质接近色谱柱低端时，用试管收集流出液，每5mL收集一管，连续收集。

《血红蛋白的提取和分离》教学设计一、教材分析“血红蛋白的提取和分离”是人教版选修1专题5“DNA和蛋白质技术”中课题3的内容。

蛋白质的提取是开展生物学研究的基本技术之一，本课题从基础入手，学习血红蛋白的提取和分离应用的几种常用的分子生物学技术：透析、琼脂糖凝胶色谱法、电泳。

教材先介绍这几项技术的基本原理，再结合实验操作介绍实验方法，这样学生理解比较困难，容易混淆，所以本设计采用分组合作学习的方法，激发学生学习兴趣，讨论交流中突破难点。

由于本课题内容较多且复杂，所以要求学生按照提前编好的导学案学习。

通过对本专题的学习，学生巩固必修课中学习的有关蛋白质的理论知识，还能了解提取生物大分子的基本思路和方法，为今后在该领域的深造打下基础。

二、教学目标（一）知识与技能尝试从血液中提取和分离血红蛋白；了解凝胶色谱法、电泳法等分离生物大分子的基本原理。

（二）过程与方法尝试提取和分离血液中的血红蛋白，体验血红蛋白提取和分离的实验的严格要求，注意按照操作提示进行相关步骤。

（三）情感、态度与价值观初步形成科学的思维方式，发展科学素养和人文精神。

三、教学重难点1、重点：掌握血红蛋白提取和分离的基本过程和方法，细化过程；凝胶色谱法的原理和方法。

2、难点：样品的预处理；色谱柱填料的处理和色谱柱的装填四、教学方法：自主学习、小组合作学习、六、板书设计七、教学反思优点：1、设计问题情境，培养合作学习教学设计思路符合教学内容实际，结合学生现有的认知结构，然后在现有的基础水平上建构新的知识，培养了学生自主学习和合作学习的能力。

首先是展示血红蛋白空间结构图片，从而引出课题血红蛋白的提取和分离。

再通过学生自主学习、分组合作学习和师生的共同探讨完成本节课的学习。

2、学习安排合理，注重知识联系在教学中，从基础知识凝胶色谱法、缓冲溶液、电泳法到实验操作样品处理、透析、纯化等层层推进，让学生分组合作学习后再归纳总结，从而形成知识框架，体验成功之感。

课后训练一、选择题1．使用凝胶色谱法分离蛋白质实验中，相对分子质量不同的蛋白质在凝胶中的行进过程，可表示为图中（）。

2．关于凝胶色谱柱的装填，除哪项外均为正确解释（）。

A．交联葡聚糖凝胶（Sephadx G75）“G”表示凝胶的交联程度、膨胀程度及分离范围，75表示凝胶得水值B．色谱柱内不能有气泡存在，一旦发现有气泡，必须重装C．用300 mL物质的量浓度为20 mmol·L－1的磷酸缓冲液充分洗涤平衡凝胶12 hD．凝胶用自来水充分溶胀后，配成凝胶悬浮液3．下列对在凝胶柱上加入样品和洗脱的操作，不正确的是（）。

A．加样前要使柱内凝胶面上的缓冲液下降到与凝胶面平齐B．让吸管管口沿管壁环绕移动，贴壁加样至色谱柱顶端，不要破坏凝胶面C．打开下端出口，待样品完全进入凝胶层后，直接连接缓冲液洗脱瓶开始洗脱D．待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，每5 mL收集一管，连续收集流出液4．使用十二烷基硫酸钠—聚丙烯酰胺电泳过程中，不同蛋白质的电泳迁移率完全取决于（）。

A．电荷的多少B．分子的大小C．肽链的多少D．分子形状的差异5．凝胶色谱分离法分离蛋白质时，凝胶的种类较多，但其作用的共同点是（）。

A．改变蛋白质分子通过凝胶时的路径B．吸附一部分蛋白质，从而影响蛋白质分子的移动速度C．将酶或细胞固定在凝胶中D．与蛋白质分子进行化学反应，从而影响其移动速度6．将经处理破裂后的红细胞混合液以2 000 r·min－1的速度离心10 min后，离心管中的溶液分为四层，从上到下的顺序依次是（）。

A．血红蛋白、甲苯层、脂溶性物质层、沉淀层B．甲苯层、沉淀层、血红蛋白、脂溶性物质层C．脂溶性物质层、血红蛋白、甲苯层、沉淀层D．甲苯层、脂溶性物质层、血红蛋白、沉淀层7．（2011·江苏南通期末）下列关于血红蛋白提取和分离实验中样品处理步骤的描述，正确的是（）。

A．红细胞的洗涤：加入蒸馏水，缓慢搅拌，低速短时间离心B．血红蛋白的释放：加入生理盐水和甲苯，置于磁力搅拌器上充分搅拌C．分离血红蛋白：将搅拌好的混合液离心、过滤后，用分液漏斗分离D．透析：将血红蛋白溶液装入透析袋，置于pH为4.0的磷酸缓冲液中透析12 h8．在血红蛋白的整个提取过程中，不断用磷酸缓冲液处理的目的是（）。

专题5 DNA与蛋白质技术课题5.3 血红蛋白的提取和分离一、【课题目标】（一）知识与技能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（二）过程与方法体验血红蛋白提取和分离的实验的严格要求，注意按照操作提示进行相关步骤（三）情感、态度与价值观初步形成科学的思维方式，发展科学素养和人文精神二、【课题重点】凝胶色谱法的原理和方法三、【课题难点】样品的预处理；色谱柱填料的处理和色谱柱的装填四、【教学方法】启发式教学五、【教学工具】多媒体课件六、【教学过程】（一）引入新课蛋白质是生命活动的主要承担者，是细胞内含量最高的有机化和物。

对蛋白质的研究有助于人们对生命过程的认识和理解。

所以需要从细胞中提取蛋白质进行研究。

怎样提取蛋白质呢？（二）进行新课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＊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H2CO3－NaHCO3，HC－NaC，NaH2PO4/Na2HPO4等），调节酸和盐的用量，可配制不同pH的缓冲液。

（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。

（2）分离方法：琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺经胶电泳等。