高中生物第五章 第三节 血红蛋白的提取和分离 新人教版选修精选PPT.ppt
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1、关于高中生物第五章 第三节 血红蛋白的提取和分离 新人教版选修现在学习的是第1页,共33页血红蛋白血红蛋白血红蛋白血红蛋白两个两个两个两个肽链肽链肽链肽链两个两个两个两个一肽链一肽链一肽链一肽链四个亚铁四个亚铁四个亚铁四个亚铁血血红素基团红素基团红素基团红素基团每个肽链环绕一个亚铁血红素基团,每个肽链环绕一个亚铁血红素基团,此基团可携带一分子氧或一分子二此基团可携带一分子氧或一分子二氧化碳,血红蛋白因含有血红素而氧化碳,血红蛋白因含有血红素而呈红色。呈红色。血红蛋白的特点:血红蛋白的特点:血红蛋白的特点:血红蛋白的特点:现在学习的是第2页,共33页 本课题学习目标本课题学习目标1 1、主要概念
2、:、主要概念:、主要概念:、主要概念:凝胶色谱法凝胶色谱法 电泳法电泳法 缓冲溶液缓冲溶液 它们在血红蛋白的提取中分别起到什么作用。它们在血红蛋白的提取中分别起到什么作用。2.2.2.2.主要原理:主要原理:主要原理:主要原理:凝胶色谱法分离蛋白质的原理凝胶色谱法分离蛋白质的原理 电泳法分离样品的原理电泳法分离样品的原理 缓冲溶液的组成和作用机理缓冲溶液的组成和作用机理现在学习的是第3页,共33页(一)(一)凝胶色谱法(凝胶色谱法(分配色谱法分配色谱法)2.凝胶:大多数凝胶是由多大多数凝胶是由多糖类化合物糖类化合物(如(如葡聚糖或葡聚糖或琼脂糖琼脂糖)构成的)构成的多孔多孔小球体,小球体,内部
3、有许多贯穿的内部有许多贯穿的通道通道。根据被分离物质的蛋白质根据被分离物质的蛋白质相对分子质量相对分子质量的大的大 小,小,利用具有利用具有网状结构网状结构的凝胶,来进行分离。的凝胶,来进行分离。1.1.概念:概念:3.3.凝胶色谱法的原理凝胶色谱法的原理 当当相对分子量不同相对分子量不同的蛋白质通过凝胶时,相对分子量较的蛋白质通过凝胶时,相对分子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,移动速度较慢度较慢;而相对分子量较大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道,而相对分子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
4、度较快。只能在凝胶外部移动,路程较短,移动速度较快。相对分子相对分子质量不同的蛋白质分子因此得以分离。质量不同的蛋白质分子因此得以分离。依据的特性是:蛋白质分子量的大小。依据的特性是:蛋白质分子量的大小。现在学习的是第4页,共33页4.4.凝胶色谱法分离蛋白质分离蛋白质的原理和具体过程具体过程现在学习的是第5页,共33页 (二)缓冲溶液(二)缓冲溶液 1.1.概念概念:在一定的范围内,凡是能够抵制在一定的范围内,凡是能够抵制外加少量强酸或强碱外加少量强酸或强碱的的影响使原来溶液影响使原来溶液PHPH值基本保持值基本保持不变的混合溶液。不变的混合溶液。能够抵制外界的酸和碱对溶液能够抵制外界的酸和
5、碱对溶液PHPH值的影响,维持值的影响,维持PHPH基本不变。基本不变。2.2.作用作用:3.3.缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制:通常由通常由1 12 2 种缓冲剂种缓冲剂溶解于水中配制而成。调节缓冲剂的溶解于水中配制而成。调节缓冲剂的使使用比例用比例就可以制得在就可以制得在不同不同PHPH范围内范围内使用的缓冲液使用的缓冲液。4.4.4.4.提问:提问:提问:提问:在本课题中使用的缓冲液是在本课题中使用的缓冲液是在本课题中使用的缓冲液是在本课题中使用的缓冲液是:_:_:_:_,其目的是其目的是:利用缓冲液模拟细胞内的利用缓冲液模拟细胞内的PHPH环境,保证血红蛋白的正环境,保证血红蛋白的正常结
6、构和功能,便于观察常结构和功能,便于观察(红色红色红色红色)和科学研究和科学研究(活性活性活性活性)磷酸缓冲液磷酸缓冲液现在学习的是第6页,共33页 (三)(三)电泳:电泳:1.1.概念:概念:带电粒子在电场作用下发生迁移的过程。带电粒子在电场作用下发生迁移的过程。2.2.原理:原理:许多重要的生物大分子,如多肽、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,在一定的核酸等都具有可解离的基团,在一定的PHPH下,这下,这些基团会带上正电或负电。些基团会带上正电或负电。在电场的作用下,这些在电场的作用下,这些带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。带电分子会向着与其所带电荷相反的电极
7、移动。电电泳利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异以及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的迁移速度,从而实现样品中各种分子的分离。3.3.类型类型:琼脂糖琼脂糖凝胶电泳、凝胶电泳、聚丙稀酰胺聚丙稀酰胺凝胶电泳。凝胶电泳。现在学习的是第7页,共33页 在在在在电场电场电场电场的作用下,的作用下,的作用下,的作用下,这这这这些些些些带电带电带电带电分子分子分子分子会会会会向着向着向着向着与与与与其所其所其所其所带电带电带电带电荷相反的荷相反的荷相反的荷相
8、反的电电电电极极极极移移移移动动动动琼脂糖凝胶电泳示意图琼脂糖凝胶电泳示意图现在学习的是第8页,共33页 聚丙烯酰胺凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳 1 1、在测定蛋白质分子量时常用、在测定蛋白质分子量时常用十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠(SDSSDS)聚丙烯酰胺凝胶电泳。聚丙烯酰胺凝胶电泳。聚丙烯酰胺凝胶是聚丙烯酰胺凝胶是由单体丙烯酰胺和交联剂由单体丙烯酰胺和交联剂N,N-N,N-亚甲基双丙烯酰胺在亚甲基双丙烯酰胺在引引发剂发剂和和催化剂催化剂的作用下聚合交联成的具有三维网状结构的作用下聚合交联成的具有三维网状结构的凝胶。的凝胶。N,N-N,N-亚甲基双丙烯酰胺(形成交联)亚甲基双丙烯酰胺(形成交联
9、)丙烯酰胺和交联剂丙烯酰胺和交联剂N,N-N,N-亚甲基双丙烯酰胺的交联共聚反应亚甲基双丙烯酰胺的交联共聚反应现在学习的是第9页,共33页 蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中的蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率迁移率取决取决于它所带于它所带净电荷净电荷的多少以及的多少以及分子的大小分子的大小等因素。等因素。(SDSSDSSDSSDS的作用)的作用)的作用)的作用)为了消除为了消除净电荷对迁移率的影响,净电荷对迁移率的影响,可以在凝胶中加入可以在凝胶中加入SDSSDS。2.2.原理:原理:SDSSDS能使蛋白质发生完全变性能使蛋白质发生完全变性。由几条肽链组成的由几条肽链组成的蛋蛋白质复合体白质复合体在在S
10、DSSDS的作用下会的作用下会解聚成单条肽链解聚成单条肽链解聚成单条肽链解聚成单条肽链,因此测定因此测定的结果只是的结果只是单条肽链的分子量单条肽链的分子量单条肽链的分子量单条肽链的分子量。SDSSDS能与各种蛋白质形成能与各种蛋白质形成蛋蛋蛋蛋白质白质白质白质SDSSDSSDSSDS复合物复合物复合物复合物,SDSSDS所带负电荷的量大大超过了蛋白质分所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子子原有的电荷量原有的电荷量原有的电荷量原有的电荷量。因而掩盖了。因而掩盖了不同种蛋白质间的电荷差别不同种蛋白质间的电荷差别不同种蛋白质间的电荷差别不同种蛋白质间的电荷差别,使电泳迁移率完全取决于分子的大小。使电
11、泳迁移率完全取决于分子的大小。3.SDS3.SDS作用机理作用机理:现在学习的是第10页,共33页用用SDSSDS测定蛋白质分子量的方法测定蛋白质分子量的方法 使用使用SDSSDS聚丙烯酰胺凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋测定蛋白质的分子量时,可选用一组白质的分子量时,可选用一组已知分子量的已知分子量的标准蛋白标准蛋白同时进行电泳,根据已知分子量的同时进行电泳,根据已知分子量的标准蛋白的标准蛋白的电泳区带位置电泳区带位置,可以测定,可以测定未知蛋未知蛋白质白质的分子量。的分子量。市场上有高分子量、次高分市场上有高分子量、次高分子量及低分子量的标准蛋白试剂出售。子量及低分子量的标准蛋白试剂出售。
12、现在学习的是第11页,共33页 二、实验操作二、实验操作样品处理样品处理粗分离粗分离纯化纯化纯度鉴定纯度鉴定1.1.1.1.样品处理:样品处理:样品处理:样品处理:(一)蛋白质提取和分离步骤(一)蛋白质提取和分离步骤(二)操作过程(二)操作过程 本课题可选用猪、牛、羊或其他脊椎本课题可选用猪、牛、羊或其他脊椎 动物的血液来分离血红蛋白。动物的血液来分离血红蛋白。(1)(1)(1)(1)红细胞的洗涤红细胞的洗涤:洗涤目的洗涤目的:去除杂蛋白,以利于后续血红蛋白的去除杂蛋白,以利于后续血红蛋白的分离纯化,洗涤次数不可过少。分离纯化,洗涤次数不可过少。洗涤操作:洗涤操作:洗涤操作:洗涤操作:1 1、
13、采集血样。、采集血样。2 2、低速短时间离心(速度越、低速短时间离心(速度越高和时间越长,会使白细胞和淋巴细胞等一同沉淀,达高和时间越长,会使白细胞和淋巴细胞等一同沉淀,达不到分离的效果)不到分离的效果)3 3、吸取血浆:上层透明的黄色血浆。、吸取血浆:上层透明的黄色血浆。4 4、盐水洗涤:用五倍体积的质量分数为盐水洗涤:用五倍体积的质量分数为0.90.9的氯化钠溶液的氯化钠溶液洗涤。洗涤。5 5、低速离心(低速短时间)、低速离心(低速短时间)6 6、重复、重复4 4、5 5步骤三次,步骤三次,直至上清液中已没有黄色,表明洗涤干净。直至上清液中已没有黄色,表明洗涤干净。现在学习的是第12页,共
14、33页(2)(2)(2)(2)血红蛋白的释放:血红蛋白的释放:加蒸馏水到加蒸馏水到原血液体积原血液体积,再加再加4040体积的体积的甲苯甲苯 ,置于,置于磁力搅拌器磁力搅拌器上充分搅拌上充分搅拌1010分钟(加分钟(加速细胞破裂)速细胞破裂),细胞破裂释放出血红蛋白。细胞破裂释放出血红蛋白。(3)(3)(3)(3)分离血红蛋白溶液:分离血红蛋白溶液:过程:过程:过程:过程:将搅拌好混合液转移到离心将搅拌好混合液转移到离心管内,以管内,以2000r/min2000r/min的速度离心的速度离心10 min10 min。试试试试管中溶液层次:管中溶液层次:管中溶液层次:管中溶液层次:第第1 1层(
15、最上层):甲苯层层(最上层):甲苯层(无色透明无色透明);第);第2 2层(层(中上层中上层):脂溶性):脂溶性物质沉淀层(物质沉淀层(白色薄层固体);白色薄层固体);第第3 3层(中下层(中下层):血红蛋白的水溶液层(层):血红蛋白的水溶液层(红色透明液体红色透明液体);第;第4 4层(最下层):杂质沉淀层(层(最下层):杂质沉淀层(暗红色暗红色)。)。分离:分离:分离:分离:用滤纸过滤,除去脂溶性沉淀层,用滤纸过滤,除去脂溶性沉淀层,于分液漏斗中静置片刻后,分出下层的于分液漏斗中静置片刻后,分出下层的红色透明液体。红色透明液体。现在学习的是第13页,共33页甲苯层(无色透明)甲苯层(无色透
16、明)甲苯层(无色透明)甲苯层(无色透明)白色薄层固体白色薄层固体红色透明液体红色透明液体红色透明液体红色透明液体杂质沉淀层(暗红色)杂质沉淀层(暗红色)杂质沉淀层(暗红色)杂质沉淀层(暗红色)试管中溶液层次试管中溶液层次现在学习的是第14页,共33页(4)(4)透透 析:析:过程:过程:取取1ml1ml的血红蛋白溶液装入透析袋中,将透析袋的血红蛋白溶液装入透析袋中,将透析袋放入盛有放入盛有300ml300ml的物质的量浓度为的物质的量浓度为20mmol/l20mmol/l的磷酸缓冲液的磷酸缓冲液中(中(pHpH为为7.07.0),透析),透析1212小时。小时。透析目的:透析目的:除去样品中分
17、子量较小的杂质。除去样品中分子量较小的杂质。现在学习的是第15页,共33页透析过程动画演示透析过程动画演示现在学习的是第16页,共33页2.2.凝胶色谱操作凝胶色谱操作:(1 1 1 1)凝胶色谱柱的制作:)凝胶色谱柱的制作:取长取长4040厘米,内径厘米,内径1.61.6厘米的玻璃管,厘米的玻璃管,两端需用砂纸磨平。两端需用砂纸磨平。底塞的制作:底塞的制作:打孔打孔挖出凹穴挖出凹穴安装移液管头部安装移液管头部覆盖尼龙网,再用覆盖尼龙网,再用100100目尼龙纱包好,插到玻璃管的目尼龙纱包好,插到玻璃管的一一端端。注意事项注意事项注意事项注意事项:底塞中插入的玻璃:底塞中插入的玻璃管的上部不得
18、超出橡皮塞的凹穴底面,否则难以铺实尼龙网,还会导致管的上部不得超出橡皮塞的凹穴底面,否则难以铺实尼龙网,还会导致液体残留,蛋白质分离不彻底。液体残留,蛋白质分离不彻底。顶塞的制作:顶塞的制作:打孔打孔安装玻璃管安装玻璃管。组装:组装:将上述三者按相应位置组装成一个整体将上述三者按相应位置组装成一个整体。安装其他附属安装其他附属结构。结构。现在学习的是第17页,共33页(2 2)凝胶色谱柱的装填)凝胶色谱柱的装填凝胶的选择:凝胶的选择:凝胶的选择:凝胶的选择:A A、材料:、材料:交联葡聚糖凝胶(交联葡聚糖凝胶(G-75G-75)。)。B B、代表意义、代表意义:“G”G”表示凝胶的交联程度,膨
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