蛋白质分离与纯化教学设计

《蛋白质分离与纯化教学设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《蛋白质分离与纯化教学设计（9页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、蛋白质分离与纯化教学设计一、教学背景分析【教材分析】“蛋白质的分离与纯化”实验是高中生物选修1生物技术实践 5.3血红蛋白的提取与分离中的内容。本节课的主要内容包括蛋白质的提取、分离纯化等基本知识，主要要求学生掌握凝胶电泳的实验原理以及操作方法。“血红蛋白分离与纯化”实验不仅是学习血红蛋白的提取、分离纯化方法，而且也是进一步掌握蛋白质的组成、结构和功能的基础。【学情分析】到目前为止，学生已经学习了蛋白质的相关知识，对蛋白质有了一定的了解，“蛋白质的分离与纯化”实验目的是使学生体验从复杂细胞混合物体系中提取和纯化生物大分子的基本原理、过程和方法，虽然操作难度较大，但原理清晰，动手机会较多，学习兴

2、趣很高。学生有必修“生命活动的主要承担者蛋白质”的基础，在一定程度上掌握了蛋白质的组成、结构和功能等基础知识，学生在进行实验前还是能大概了解影响蛋白质分离纯化的因素的，再者经过老师的指导，实验能取得良好的结果的。二、教学目标【知识目标】1.了解从血液中提取蛋白质的原理与方法。2.说出凝胶电泳的基本原理与方法。【能力目标】运用凝胶电泳对蛋白质进行分离纯化。【情感态度与价值观目标】1.培养学生科学实验的观点。2.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【教学重点】从血液中提取蛋白质；凝胶电泳分离纯化蛋白质。【教学难点】样品预处理，色谱柱的装柱，纯化分离操作。四、实验实施准备【

3、教师准备】1.分组。学生按学科能力的强中弱平均分组，各组尽量平衡，各组自行分工，并由实验员统一安排实验过程。2.实验材料：血液仪器：试管、胶头滴管、烧杯、玻璃棒、离心机、研磨器 、透析袋、电泳仪等。试剂：20mmol/L磷酸缓冲液（pH为86）、蒸馏水、聚丙烯酸铵、生理盐水、5醋酸水溶液等。【学生准备】1.预习实验“蛋白质分离纯化”，了解蛋白质的相关信息。2.进行分组。五、教学方法【教法】 分析评价法、任务驱动法、直观演示法 【学法】 自主学习法、合作交流法六、教学媒体黑板、多媒体七、课时安排两个课时（80min）一个课时用来讲述理论部分知识：样品处理与色谱柱分离纯化蛋白质的原理与方法；另一课

4、时用来进行实验。八、教学过程教学环节教师行为学生活动教学意图课前准备1.布置学习目标与预习提纲，要求学生完成预习任务。2.准备实验用具、材料、试剂等。1.学生进行预习并思考让学生了解实验内容，熟悉实验流程。教学过程一、导入由蛋白质是生命活动的基本承担者引出本实验对蛋白质分离纯化的重要性。引起学生的注意与兴趣。为后面实验的顺利进行铺垫。样品处理与提取1.讲述怎样处理血液和从血液中提取血红蛋白；2动物血液的收集与处理3.提取组织细胞的破碎 释放蛋白质 抽提蛋白质 离心出去固体杂质 蛋白质粗制品认真听老师讲述注意事项；自己动手进行样品处理与分离。培养学生的动手能力蛋白质分离纯化一分离纯化1.原理：蛋

5、白质之间以及蛋白质与其他物质之间在分子大小、溶解度、所带电荷的多少、吸附性质等方面存在差异。2.方法透析法：利用蛋白质分子不能透过半透膜的特性使蛋白质与其他小分子化合物分离开来。电泳法a含义：带电颗粒在电场作用下向着与其电性相反的电极移动的现象；b原理：不同物质在同一电场中的泳动速度不同；c泳动特点：带电颗粒直径越小，越接近于球形，所带净电荷越多，则在电场中的泳动速度越快；反之，则越慢。操作流程凝胶试剂的准备 制胶 上样 实施电泳 观察电泳结果 二、老师实验演示给学生演示操作方法，在演示的过程中同时要做的工作：1.介绍实验所用到的仪器和试剂，明确用法和用量；2.提醒学生应注意的事项倾听，了解电

6、泳的实验原理和操作方法观看老师的演示，纪录老师强调的注意事项。各组根据老师提供的实验方法展开实验。使学生初步知道凝胶电泳的操作方法，让学生在接下来的实验中能更好的进行。通过演示，使学生掌握具体的操作过程，以及要注意的事项。使学生主动参与学习，体验过程；相互学习，取长补短。总结通过本次实验教师所发现的问题。1.让学生以小组为单位交流并讨论实验过程中出现的问题与决定实验成败的因素。2.教师总结：实验结果分析布置课堂作业学生讨论交流并思考影响实验结果的因素；完成教师布置的作业。让学生进一步掌握蛋白质的基本结构与功能；分离纯化的方法及时复习。九、教学设计反思本实验重在让学生了解生物科学在蛋白质领域的进

7、展，说明分离、纯化高纯度的蛋白质的重要性和必要性，并学习一些蛋白质分离和纯化的基本技术。可以发挥学生的主动性，让学生介绍当前有关蛋白质研究的新进展，激发学生的学习兴趣，让学生初步体会分离纯化蛋白质的过程和方法。本节课的教学主要是教师讲授知识并演示实验操作过程，让学生更形象的了解蛋白质分离纯化实验的要点。当然通过这节课的教学，我也收获了不少，让我对今后的实验课的教学有了更深刻的认识，更明确了上好一节科学课的基本模式，同时我也在思考一个问题：怎样在实验室上好科学课？我想这将是我们所有科学老师今后都要思考的问题，值得探究。只有把这些问题解决了，才能在以后的教学中更上一层楼。十、本实验近十年参考文献1

8、蛋白质纯化与鉴定实验指南J 生物技术通讯，2004，(2)2张轶华，杨更亮，张小乐，赵菊敏，蔡丽萍，陈义 阴离子交换整体柱对蛋白质的分离与纯化J色谱，2005，（3）3卜春苗，朱金霞,龚波林强阳离子交换树脂在蛋白质分离纯化中的应用J宁夏工程技术，2006，(1)4刘兴华，赵浩如 天然糖蛋白的提取、分离与纯化J.药学进展，2006，(12)5朱正威，孙万儒，赵占良选修一生物技术实践北京：人民教育出版社，2007,7:64-706王镜岩，朱圣庚，徐长法生物化学北京：高等教育出版社，2005,4:298-312十一、近十年相关考题（2008山东）34(8分) 科学家发现家蝇体内存在一种抗菌活性蛋白。

9、这种蛋白质具有极强的抗菌能力，受到研究者重视。 (1)分离该抗菌蛋白可用电泳法，其原理是根据蛋白质分子的_、大小及形状不同，在电场中的_不同而实现分离。答案：所带电荷的性质，迁移速度【解析】（1）电泳法是常用的蛋白质的分离技术。电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。因为多肽具有可解离的基团，在一定的pH下基团会带上电荷。因此，在电场的作用下会向与所带电荷相反的电极移动。因为待分离样品种各种分子的所带电荷的性质以及本身分子大小不同，使得带电分子产生不同的迁移速度，从而达到分离的目的。（2009江苏） 23下列关于DNA和蛋白质提取与分离实验的叙述，正确的有（ ） A 提取细胞中的DNA和

10、蛋白质都需用蒸馏水胀破细胞 B用不同浓度NaCl溶液反复溶解与析出DNA可去除蛋白质 C蛋白质提取和分离过程中进行透析可去除溶液中的DNA D蛋白质和DNA都可以用电泳的方法进行分离纯化 答案BD 【解析】A选项，在提取DNA时，如果是用动物的细胞需要用蒸馏水涨破，如果用植物细胞则不需要，而是用洗涤剂溶解细胞膜；B中，用2 molL的NaCl溶液溶解DNA，然后过滤出蛋白质，再降低NaCl溶液的浓度，析出DNA。DNA和蛋白质样品都是带负电荷的，从负极向正极移动，移动的距离都和样品的分子量有关。C中透析用以出去小分子物质，DNA是大分子物质。D是常规方法，比如用十二烷基磺酸钠，可以根据其分子大

11、小及所带电荷性质进行分离纯化。 （2009江苏） 30回答下列与细胞有关的实验问题。(1) 下列4项实验中，需保持细胞生理活性的有_(填序号)。 观察叶绿体和原生质的流动 观察洋葱鳞片叶内表皮细胞中DNA的分布 探究酵母菌的呼吸方式 红细胞中血红蛋白的提取和分离 【答案】【解析】本题考查几个大纲实验的相关知识。观察叶绿体和原生质的流动，探究酵母菌的呼吸方式，都需保持生理活性；提取红细胞中的血红蛋白需要破坏细胞结构，观察细胞内的DNA分布需要杀死后染色，均会导致细胞活性丧失。（2011广东）5以下关于猪血红蛋白提纯的描述，不正确的是()A洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止红细胞破裂B猪成熟红细胞中

12、缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少C血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测D在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比相对分子量较小的杂蛋白移动慢答案D 【解析】生理盐水和红细胞内的溶液为等渗溶液；各种细胞器和细胞核中都含有蛋白质，所以不含有细胞器和细胞核的红细胞内，蛋白质种类较少，提纯时杂蛋白较少；血红蛋白有颜色，所以在凝胶色谱法分离过程中易分辨，可用于监测；凝胶色谱法分离蛋白质，相对分子质量较小的易进入凝胶内部，移动速度比较慢，故血红蛋白比相对分子质量较小的杂蛋白移动快。2011山东34研究发现柚皮精油和乳酸菌素(小分子蛋白质)均有抑菌作用，两者的提取及应用如图所示（1）柚皮易焦糊，宜采用

13、_法提取柚皮精油，该过程得到的糊状液体可通过_除去其中的固体杂质。(2)筛选乳酸菌A时可选用平板划线法或_接种。对新配制的培养基灭菌时所用的设备是_。实验前需对超净工作台进行_处理。(3)培养基中的尿素可为乳酸菌A生长提供_。电泳法纯化乳酸菌素时，若分离带电荷相同的蛋白质，则其分子量越大，电泳速度_。(4)抑菌实验时，在长满致病菌的平板上，会出现以抑菌物质为中心的透明圈。可通过测定透明圈的_来比较柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。答案：(1)压榨 过滤(2)稀释涂布平板法 高压蒸汽灭菌锅 紫外线消毒(3)碳源和氮源 越慢(4)大小 【解析】(1)植物芳香油的提取方法有蒸馏、压榨和萃取等。具体采用哪

14、种方法要根据植物原料的特点来决定。柚皮易焦糊，宜采用压榨法提取柚皮精油。压榨过程中得到的糊状液体需用过滤法除去其中固定杂质。(2)筛选、纯化培养某一特定微生物时，常用平板划线法或稀释涂布平板法。为防止杂菌的污染，需对器具培养基等进行消毒灭菌处理，培养基宜采用高压蒸汽灭菌锅进行高温灭菌处理，而超净工作台常使用紫外线或化学药物进行消毒处理。(3)微生物培养过程中为微生物的生长提供氮源的有尿素、蛋白胨等含氮丰富的 物质。电泳法纯化特定生物成分，是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，这些不同使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中不同分子的分离。当待分离分子所带

15、电荷相同时，分子量越大，电泳速度越慢。(4)抑菌实验时，在长满致病菌的平板上，会出现以抑菌物质为中心的透明圈，透明圈越大，抑菌效果越好。 （2010海南）13某同学分离纯化了甲、乙两种噬菌体的蛋白质和DNA，重新组合为“杂合”噬菌体，然后分别感染大肠杆菌，并对子代噬菌体的表现型作出预测，见表。其中预测正确的是A1，4 B1，3C2，3 D2，4【命题立意】本题通过表格的形式呈现了某同学重新组合的“杂合”噬菌体以及用该噬菌体侵染大肠杆菌后对于后代大肠杆菌的表现型的预测，要求学生能够根据DNA是遗传物质来推测正确的预测结果。【思路点拨】因为DNA是遗传物质，所以判断子代噬菌体的表现型应该分析亲本“

16、杂合”噬菌体的DNA来自哪种DNA。【规范解答】选B。DNA和蛋白质这两种物质中DNA是噬菌体的遗传物质。所以组成成分为甲的DNA和乙的蛋白质的“杂合”噬菌体感染大肠杆菌后得到的子代噬菌体的表现型与甲种一致；组成成分为乙的DNA和甲的蛋白质的“杂合”噬菌体感染大肠杆菌后得到的子代噬菌体的表现型与乙种一致。 附蛋白质分离纯化的实验设计一、实验目的1.从鸡血中分离纯化出蛋白质。2.掌握盐析沉淀法分离纯化蛋白质的原理与方法。二、实验原理盐析沉淀法分离纯化蛋白质：利用不同蛋白质在不同的盐浓度条件下溶解度不同的特性，通过在溶液中添加一定浓度的中性盐，使蛋白质从溶液中析出沉淀，从而使蛋白质分离出来。三、实

17、验材料新鲜鸡血液、硫酸铵溶液、生理盐水、蒸馏水、柠檬酸钠溶液、离心机、烧杯等。四、方法步骤( 1) 收集并清洗鸡血用盛有柠檬酸钠溶液的烧杯装新鲜的鸡血( 防止鸡血凝固) ，然后将鸡血用生理盐水稀释，充分搅拌后转移到离心管中，进行离心分离。( 2) 破碎鸡血细胞小心倒掉上清，下层细胞加入蒸馏水，剧烈震荡10min, 离心( V= 5000rpm) 10min。取上清溶液, 用多层纱布过滤。( 3) 盐析分离血红蛋白 取上步滤液，在滤液中加入硫酸铵溶液，边加边搅拌，直到有沉淀析出，然后停止加入硫酸铵溶液，得到的沉淀就是蛋白质。为得到纯度更高的蛋白质，可进行多次盐析沉淀。( 4)表达与交流各小组根据自己的实验结果向全班同学讲述自己在实验过程中遇到的问题与对该实验改进的看法。