血红蛋白的提取和分离
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专题5 DNA与蛋白质技术第三节血红蛋白的提取和分离【课题目标】(一)知识与能力目标1、掌握基本概念:①凝胶色谱法②电泳法③缓冲溶液。
2、说出色谱法、电泳法等分离生物大分子的基本原理。
3、了解大分子蛋白质提取的一般过程:样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定。
(二)学科素养1、基础知识:从血液中提取和分离血红蛋白;色谱法、电泳法等分离生物大分子的基本原理。
2、基本技能:体会从生物组织材料中提取生物大分子的一般流程,培养学生理论联系实际的能力。
3、基本思想:通过科学发现和科学探究,初步形成科学的思维方式,发展科学素养和人文精神。
4、情感与态度:理论与方法的关系容易使学生形成科学的理性和客观的认知、以及发展的思维,使学生形成严谨的做事风格和追求成功的不懈态度。
【课题重点与难点】重点:凝胶色谱法和电泳法的原理和操作。
难点:样品的预处理;色谱柱制作与洗脱。
【教学方法】启发式教学;多媒体辅助教学。
【教学过程】(一)引入新课生物大分子分离纯化在现实生活和科学研究中具有重要的意义。
如在生命科学研究中,我们需要从生物材料中分离纯化核酸、蛋白质等,才能对其结构和功能进行研究。
在医学检测和医疗实践领域,只有获得相关物质才能展开相关的研究。
通过基因工程的学习,我们已经掌握基因工程疫苗和药物的制取方法,而药物成品的获得,同样离不开物质的提取与分离。
(二)展开新课1.蛋白质分离纯化的原理根据蛋白质的理化性质的差异:形状、大小、电荷性质和多少、溶解度、吸附性质、亲和力等,采用不同的方法提取和分离各种蛋白质。
2.大分子分离纯化的一般程序(1)样品处理:思考:血液有哪些成分?思考:人们用鸡的红细胞提取DNA,用猪、牛、羊的红细胞提取血红蛋白的原因是什么?答:鸡的红细胞具有细胞核,含有DNA,便于进行DNA的提取,哺乳动物成熟的红细胞无细胞核,结构简单,血红蛋白含量丰富便于提取血红蛋白。
a.红细胞的洗涤:b.血红蛋白的释放(使用蒸馏水和甲苯)c.分离血红蛋白溶液:(2)粗分离(粗分级分离)粗分离阶段主要将目的蛋白和其他细胞成分如DNA、RNA等分开盐析(salting out)概念:指在蛋白质水溶液中加入中性盐,随着盐浓度增大而使蛋白质沉淀出来的现象。
血红蛋白的分离和提取血红蛋白是一种存在于红细胞中的重要蛋白质,它负责运输氧气到身体的各个部位。
对于血红蛋白的分离和提取,无论是在医学研究、疾病诊断还是生物技术领域,都具有重要的意义。
要进行血红蛋白的分离和提取,首先需要了解它的基本性质。
血红蛋白由珠蛋白和血红素组成,相对分子质量约为 64500,等电点在 7 左右。
准备工作是必不可少的。
我们需要新鲜的血液样本,通常可以从健康的志愿者或者实验动物身上获取。
采集到血液后,要尽快进行处理,以防止血红蛋白的变性和降解。
第一步是红细胞的分离。
将采集到的血液加入抗凝剂,如肝素或柠檬酸钠,然后通过离心的方法,将红细胞从血浆中分离出来。
离心的速度和时间需要根据具体情况进行调整,一般来说,以较低的转速离心一段时间,就可以使红细胞沉淀在离心管的底部。
得到红细胞后,接下来就是裂解红细胞以释放出血红蛋白。
常用的方法是低渗裂解法,将红细胞置于低渗溶液中,如蒸馏水,红细胞会因为吸水而膨胀破裂,释放出其中的内容物,包括血红蛋白。
然后是去除杂质。
裂解后的溶液中含有大量的其他细胞成分和杂质,需要通过过滤、离心等方法进行去除。
例如,可以再次离心,使较大的细胞碎片沉淀下来,然后取上清液。
接下来就是血红蛋白的初步分离。
常用的方法有盐析法。
向溶液中逐渐加入适量的中性盐,如硫酸铵,随着盐浓度的增加,蛋白质的溶解度会逐渐降低而沉淀出来。
不同的蛋白质在不同的盐浓度下沉淀,通过控制盐的浓度,可以初步分离出血红蛋白。
经过初步分离后,还需要进一步的纯化。
层析法是常用的手段之一。
比如凝胶过滤层析,根据蛋白质分子大小的不同进行分离;离子交换层析,依据蛋白质的带电性质差异来分离。
在分离和提取的过程中,要始终注意保持适当的温度、pH 值等条件。
温度过高或过低、pH 值不适宜都可能导致血红蛋白的变性和失活。
另外,实验过程中的操作要规范、细致,尽量减少人为因素造成的误差和损失。
例如,在转移溶液时要避免洒出,使用的仪器要经过严格的清洗和消毒。
血红蛋白提取和分离的四步
血红蛋白是红细胞中含有的一种蛋白质,具有运输氧气的重要功能。
血红蛋白的提取和分离,对于研究红细胞的结构和功能具有重要意义。
以下将介绍血红蛋白提取和分离的四个步骤。
1. 血液采集
血液采集是血红蛋白提取和分离的第一步。
采集血液前需要做好消毒工作,以免造成感染。
通常采用采血针直接穿刺人体静脉进行采血。
采血过程中需要避免空气进入血管内,避免血液凝固。
2. 离心分离红细胞
血液样品采集后需要将其进行离心分离,从而将红细胞与其他血细胞分离开来。
离心分离的目的是利用红细胞在血液中的自身重量和密度不同来分离。
常用的离心分离方法是缓速离心法。
离心过程中,需要注意速度、时间和离心管的位置,避免红细胞和其他血细胞混合。
3. 血红蛋白提取
提取血红蛋白是将红细胞中含有的血红蛋白分离出来。
血红蛋白提取的常用方法是破细胞法和溶血法。
破细胞法是将红细胞破裂,使血红蛋白溶于液体中。
溶血
法是将红细胞置于一定浓度的盐水溶液中,使红细胞破裂,并分离出血红蛋白。
提取后的血红蛋白需要进行纯化和浓缩。
4. 血红蛋白性质分析
血红蛋白提取后需要进行性质和结构分析,从而了解血红蛋白的生化特性和分子结构。
常用的分析方法包括分子量测定、电泳分离和质谱分析。
这些方法不仅能够分析血红蛋白的基本结构和功能,还能够探究血红蛋白的异常变异和相关疾病。
以上是血红蛋白提取和分离的四个步骤,血红蛋白的提取和分离对于研究红细胞的结构和功能具有重要意义,未来还会有更多新的方法和技术被应用到血红蛋白的提取和分离研究中。
血红蛋白提取和分离的四步血红蛋白是存在于人类血液中的一种重要蛋白质,它承担着将氧气从肺部输送到身体各个组织和器官的重要功能。
因此,对血红蛋白的提取和分离具有重要的生物学意义和医学应用前景。
接下来将介绍血红蛋白提取和分离的四个步骤。
第一步:血样采集首先需要采集含有血红蛋白的血样。
一般来说,静脉采血是最常用的方法。
在采集血样之前,需要确保采血器具干净无菌,以避免外部微生物的污染。
同时,还要确保采集到的血样足够新鲜,以保证血红蛋白的活性和稳定性。
第二步:红细胞裂解将采集到的血样进行红细胞裂解,将红细胞膜破坏,释放血红蛋白。
一般可以使用生理盐水等溶液进行红细胞裂解。
在裂解的过程中,需要注意温度和pH值的控制,以确保血红蛋白的完整性和稳定性。
第三步:血红蛋白提取在红细胞裂解后,血液中的血红蛋白被释放出来,需要进行进一步的提取。
常用的提取方法包括离心、凝胶过滤、离子交换层析等。
通过这些方法,可以将血红蛋白从其他蛋白质和杂质中分离出来,得到比较纯净的血红蛋白样品。
第四步:血红蛋白分离最后一步是对提取到的血红蛋白进行分离。
根据血红蛋白的性质和不同的应用需求,可以选择不同的分离方法。
例如,可以利用凝胶电泳、高效液相色谱等技术对血红蛋白进行分离和纯化。
通过这些方法,可以得到高纯度的血红蛋白样品,为后续的研究和应用提供基础。
通过以上四个步骤,我们可以完成血红蛋白的提取和分离工作。
这些工作不仅有助于深入了解血红蛋白的生物学功能和结构特性,还为相关疾病的诊断和治疗提供了重要的基础。
希望在未来的研究中,可以进一步完善血红蛋白提取和分离的技术,为人类健康事业做出更大的贡献。
“血红蛋白的提取和分离”的实验分析及教学组织人民教育出版社课程教材研究所吴成军东北师范大学附属中学赵伟涛“血红蛋白的提取和分离”是人教版选修模块《生物技术实践》中的实验内容,其目的是使学生体验从复杂细胞混合物体系中提取生物大分子的基本原理、过程和方法,该实验虽然操作难度较大,但原理清晰,动手机会较多,因此,学生的学习兴趣很高。
下面结合人教版教材对该实验进行分析并提出相应的教学建议。
1.习得实验原理和方法1.1 初步获取血红蛋白的原理和方法(样品的处理和粗分离)实验步骤实验目的实验原理操作方法结果判断①洗涤红细胞获取较纯净的红细胞通过离心将密度不同的物质分离低速离心,去除上清液,反复加生理盐水并离心直到上清液未呈现黄色为止②释放血红蛋白破裂红细胞,释放血红蛋白低渗溶液中红细胞破裂;甲苯溶解膜脂,加速细胞破裂(相似相溶原理)加蒸馏水,再加甲苯,磁力搅拌器充分搅拌无明显现象③分离血红蛋白溶液初步得到血红蛋白溶液通过离心将密度不同的物质分离离心(较高速)试管溶液分为4层④透析去掉液体中的小分子物质小分子物质容易透出透析袋透析(12小时)透析袋中物质的颜色更红1.2 分离纯化蛋白质的原理与方法──凝胶色谱法(分子筛效应)凝胶是一些由多糖类化合物构成的多孔球体,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直径小于凝胶网孔,由于静电吸附和扩散作用容易进入凝胶内部的通道,可以自由地进入凝胶颗粒的网孔,在向下移动的过程中,它们从凝胶颗粒的网孔扩散到凝胶颗粒间的孔隙,再进入另一凝胶颗粒的网孔,如此不断地进出,使流程增长,而最后流出层析柱。
而相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶颗粒的网孔,只能沿着凝胶颗粒间的孔隙,随着洗脱液流动,流程较短,因此首先流出层析柱。
分子量介于二者之间的物质,虽然能够进入凝胶网孔,但比小分子难,因此进入凝胶网孔的几率比小分子小,向下移动的速度比小分子快,而比大分子慢。
相对分子质量不同的蛋白质分子因此得以分离。
【高中生物】高中生物知识点:血红蛋白的提取和分离血红蛋白的提取和分离:1、实验原理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)凝胶色谱法(分配色谱法):①原理: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: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。
④作用:分离蛋白质,测定生物大分子分子量,蛋白质的脱盐等。
(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, 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。
(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、聚丙烯酰胺凝胶电泳等。
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、实验步骤(1)样品处理① 红细胞的洗涤洗涤红细胞的目的是去除杂蛋白,采集的血样要及时采用低速短时间离心分离红细胞,然后用胶头吸管吸出上层透明的黄色血浆,将下层暗红色的红细胞液体倒入烧杯,再加入五倍体积的生理盐水,缓慢搅拌10min,低速短时间离心,如此重复洗涤三次,直至上清液中没有黄色,表明红细胞已洗涤干净。
②血红蛋白的释放在蒸馏水和甲苯作用下,红细胞破裂释放出血红蛋白。
注: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。