生物 第五章 DNA和蛋白质技术 5.3 血红蛋白的提取和分离 新人教版选修1.ppt
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1、血红蛋白含有四条肽链血红蛋白含有四条肽链,每条肽链环绕一个每条肽链环绕一个亚铁亚铁血红素基团,血红素基团,此基团可携带此基团可携带一分子氧或一分子二氧一分子氧或一分子二氧化碳,化碳,血红蛋白因含有血红蛋白因含有血红素血红素而呈而呈红色。红色。课题课题3 3 血红蛋白的提取和分血红蛋白的提取和分离离专题专题5 DNA5 DNA和蛋白质技术和蛋白质技术一、基础知识一、基础知识:学生活动学生活动1:1:1 1、分离生物大分子的基本思路是什么?、分离生物大分子的基本思路是什么?2 2、不同蛋白质的特性在哪些方面存在差异?、不同蛋白质的特性在哪些方面存在差异?3 3、本课题我们将利用血红蛋白与杂质蛋白哪
2、、本课题我们将利用血红蛋白与杂质蛋白哪方面的差异进行提纯?方面的差异进行提纯?4 4、为什么不用鸡的血红细胞而用人的血红细、为什么不用鸡的血红细胞而用人的血红细胞作为实验材料?胞作为实验材料?5 5、用什么方法分离相对分子质量不同的蛋白质、用什么方法分离相对分子质量不同的蛋白质?一、一、基础知识基础知识-蛋白质提取和分离原理蛋白质提取和分离原理 蛋白质提取与分离的依据蛋白质的物理化学性蛋白质提取与分离的依据蛋白质的物理化学性质:质:形状、大小、电荷性质和多少、溶解度、吸附性质、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。亲和力等千差万别。提取提取分离分离方法方法凝胶色谱法凝
3、胶色谱法 凝胶电泳法凝胶电泳法(1 1)原理:)原理:(2 2)材料)材料大分子通过多孔凝胶颗粒的间隙,路程短,流动快;大分子通过多孔凝胶颗粒的间隙,路程短,流动快;小分子穿过多孔凝胶颗粒的内部,路程长,流动慢。小分子穿过多孔凝胶颗粒的内部,路程长,流动慢。多孔性的多糖类化合物,如葡聚糖、琼脂糖。多孔性的多糖类化合物,如葡聚糖、琼脂糖。(一一)凝胶色谱法凝胶色谱法(3 3)分离过程)分离过程 混合物混合物上上 柱柱洗洗脱脱大分子流动快大分子流动快小分子流动慢小分子流动慢收收 集集大分子大分子收收 集集小分子小分子 洗脱:从色谱柱上端不断注入缓冲液,洗脱:从色谱柱上端不断注入缓冲液,促使蛋白质分
4、子的差速流动。促使蛋白质分子的差速流动。(一一)凝胶色谱法凝胶色谱法(一一)凝胶色谱法凝胶色谱法 凝胶色谱法(分配色谱法):凝胶色谱法(分配色谱法):1 1、什么是凝胶?、什么是凝胶?2 2、什么是、什么是凝胶色谱法?凝胶色谱法?学生活动学生活动2:2:3、凝胶色谱法的原理是什么?、凝胶色谱法的原理是什么?4、请用自己的话总结出凝胶色谱法分离、请用自己的话总结出凝胶色谱法分离相对分子质量不同蛋白质的具体过程。相对分子质量不同蛋白质的具体过程。1 1、什么是缓冲液?、什么是缓冲液?2 2、缓冲液的作用是什么?缓冲液的作用是什么?学生活动学生活动3:3:3 3、缓冲液是如何配制的?你所学过的人体缓
5、冲液是如何配制的?你所学过的人体血液的缓冲物质有哪些?血液的缓冲物质有哪些?4 4、本实验加的是什么缓冲液?为何要本实验加的是什么缓冲液?为何要加缓冲液?加缓冲液?(二)、缓冲溶液(二)、缓冲溶液由弱酸和相应的强碱弱酸盐组成。由弱酸和相应的强碱弱酸盐组成。如如H H2 2COCO3 3/NaHCO/NaHCO3 3,醋酸,醋酸/醋酸钠,醋酸钠,NaHNaH2 2POPO4 4/Na/Na2 2HPOHPO4 4等等缓冲溶液洗脱剂缓冲溶液洗脱剂组成:组成:配制:配制:作用:作用:调节缓冲剂的比例,可配制不同调节缓冲剂的比例,可配制不同pHpH的缓冲液。的缓冲液。抵制外界酸碱对溶液抵制外界酸碱对溶
6、液pHpH的干扰而保持的干扰而保持 pHpH稳定。稳定。(二)、缓冲溶液(二)、缓冲溶液1 1、什么是电泳?、什么是电泳?2 2、影响电泳迁移速度的因素有哪些?影响电泳迁移速度的因素有哪些?学生活动学生活动4:4:4 4、电泳分离各种分子的原理是什么?、电泳分离各种分子的原理是什么?(三)、电泳(三)、电泳3 3、如何消除电荷对电泳迁移速度的影响?如何消除电荷对电泳迁移速度的影响?5 5、请描述电泳的过程?、请描述电泳的过程?2 2凝胶电泳法:凝胶电泳法:(1 1)原理:)原理:不同蛋白质的带电性质、电量、形状和大小不同,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
7、向、阻力不同,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导致不同蛋白质在电场中的运动方向和运动速度不同。同。影响蛋白质分子运动速度的因素影响蛋白质分子运动速度的因素(三三)电泳电泳1.1.电泳的概念电泳的概念指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程.影响蛋白质分子运动速度的因素影响蛋白质分子运动速度的因素决定决定运动方向运动方向形成形成库仑力库仑力形成形成阻力阻力决定决定运动速率运动速率电荷性电荷性质质电荷量电荷量分子形分子形状状分子大小在一定在一定pHpH下,使蛋白质基团带上正电或负电;下,使蛋白质基团带上正电或
8、负电;加入带负电荷多的加入带负电荷多的SDSSDS,形成,形成“蛋白质蛋白质SDSSDS复复合物合物”,使蛋白质迁移速率仅取决于分子大小。,使蛋白质迁移速率仅取决于分子大小。(2 2)分离方法:)分离方法:(3 3)分离过程:)分离过程:琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳等琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳等。(三三)电泳电泳电泳检测结果电泳检测结果琼脂糖凝胶电泳琼脂糖凝胶电泳二、实验操作二、实验操作 蛋白质的提取和分离一般分为四步:蛋白质的提取和分离一般分为四步:(1 1)样品处理:包括洗涤红细胞;血)样品处理:包括洗涤红细胞;血红蛋白释放;离心分离等操作收集到红蛋白释放;离心分离等操作收集
9、到的血红蛋白溶液。的血红蛋白溶液。(2 2)粗分离:透析除去分子较小的杂)粗分离:透析除去分子较小的杂质。质。(3 3)纯化:通过凝胶色谱法将分子量)纯化:通过凝胶色谱法将分子量较大的杂质蛋白质除去。较大的杂质蛋白质除去。(4 4)纯度鉴定:通过聚丙烯酰胺凝胶)纯度鉴定:通过聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定。电泳鉴定。(一)样品处理(一)样品处理1 1、红细胞的洗涤:、红细胞的洗涤:目的是去除杂蛋白。要加入柠檬酸钠防止血液凝固;目的是去除杂蛋白。要加入柠檬酸钠防止血液凝固;离心将血液分层,用胶头吸管吸出黄色血浆;用生离心将血液分层,用胶头吸管吸出黄色血浆;用生理盐水洗涤。理盐水洗涤。2 2、血红蛋白的释
10、放:、血红蛋白的释放:在蒸馏水和甲苯作用下,红细胞破裂释放在蒸馏水和甲苯作用下,红细胞破裂释放3 3、分离血红蛋白溶液:、分离血红蛋白溶液:离心分层;滤纸过滤去除脂溶性沉淀层;分液漏斗离心分层;滤纸过滤去除脂溶性沉淀层;分液漏斗分出红色透明液体。分出红色透明液体。4 4、透析:、透析:装入透析袋并置于磷酸缓冲液中(装入透析袋并置于磷酸缓冲液中(PHPH为为7.07.0)透析。)透析。样品处理样品处理粗粗 分分 离离纯纯 化化纯度鉴定纯度鉴定 血液组成血液组成成分成分 1.洗洗 涤涤 红红 细细 胞胞 2.释放释放血红蛋白血红蛋白 3.分离分离血红蛋白血红蛋白 4.透析透析血红蛋白血红蛋白二、实
11、验操作二、实验操作血液组成成分血液组成成分阅读思考:阅读思考:1.1.血液由血液由_和和_ _两部分组成。两部分组成。2.2.血细胞中血细胞中_细胞数量最多,红细胞的含细胞数量最多,红细胞的含量最高的有机化合物是量最高的有机化合物是_。3.3.该化合物是由该化合物是由 _和和_构成的,其中每个亚基中都含有一个能与构成的,其中每个亚基中都含有一个能与O O2 2和和COCO2 2结合的结合的_基团。基团。血浆血浆血细胞血细胞红细胞红细胞血红蛋白血红蛋白2条条-肽链肽链2条条-肽链肽链 亚铁血红素亚铁血红素返回返回1.1.洗洗 涤涤 红红 细细 胞胞阅读思考:洗涤的目的是什么?阅读思考:洗涤的目的
12、是什么?洗涤过程:洗涤过程:血液血液100mL100mL3g3g柠檬酸钠柠檬酸钠低速离心低速离心2 min2 min红细胞红细胞血血 浆浆吸出血浆吸出血浆红细胞红细胞5倍体积生理盐水倍体积生理盐水搅拌搅拌10min重复洗涤重复洗涤3 3次,直至上清液没有黄色次,直至上清液没有黄色采集得到鸡血初次离心后的结果初次离心后的结果3次洗涤后的结果2.2.释放血红蛋白释放血红蛋白阅读思考:阅读思考:1.释放血红蛋白过程中,在洗涤好的红细胞加入了释放血红蛋白过程中,在洗涤好的红细胞加入了哪些物质?哪些物质?2.为了加速释放过程,采取了什么措施?为了加速释放过程,采取了什么措施?目的分析:目的分析:蒸馏水的
13、作用是蒸馏水的作用是_。加入甲苯的作用是加入甲苯的作用是_。充分搅拌的目的是充分搅拌的目的是_。使红细胞大量吸水胀裂使红细胞大量吸水胀裂溶解红细胞的细胞膜溶解红细胞的细胞膜加速红细胞的破裂加速红细胞的破裂(2)(2)血红蛋白的释放:血红蛋白的释放:加蒸馏水到原血液体积,再加加蒸馏水到原血液体积,再加4040体积的甲苯体积的甲苯 ,置于磁力搅拌器上充分搅拌,置于磁力搅拌器上充分搅拌1010分钟(加速细胞破裂)分钟(加速细胞破裂),细胞破裂释放出血细胞破裂释放出血红蛋白。红蛋白。磁力搅拌器3.3.分离血红蛋白分离血红蛋白分离过程分离过程红细胞红细胞混合液混合液高速离心高速离心10min 离心离心管
14、管滤纸滤纸过滤过滤脂类物质脂类物质烧杯烧杯(3)(3)分离血红蛋白溶液分离血红蛋白溶液:过程:过程:将搅拌好混合液转移到离心管将搅拌好混合液转移到离心管内,以内,以2000r/min2000r/min的速度离心的速度离心10 min10 min。试试管中溶液层次:管中溶液层次:第第1 1层(最上层):甲苯层层(最上层):甲苯层(无色透明);第(无色透明);第2 2层(中上层):脂溶性层(中上层):脂溶性物质沉淀层(白色薄层固体);第物质沉淀层(白色薄层固体);第3 3层(中层(中下层):血红蛋白的水溶液层(红色透明下层):血红蛋白的水溶液层(红色透明液体);第液体);第4 4层(最下层):杂质
15、沉淀层层(最下层):杂质沉淀层(暗红色)。(暗红色)。分离:分离:用滤纸过滤,除去用滤纸过滤,除去脂溶性沉淀层,于分液漏斗中静置片刻后,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。分出下层的红色透明液体。甲苯层甲苯层甲苯层甲苯层(无色透明无色透明无色透明无色透明)白色薄层固体白色薄层固体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杂质沉淀层杂质沉淀层杂质沉淀层(暗红色暗红色暗红色暗红色)试管中溶液层次试管中溶液层次4.4.透析血红蛋白透析血红蛋白20mmol/L磷酸缓冲液磷酸缓冲液1mL利用透析袋透析透析过程透析过程纯化凝胶色谱操作纯化凝
16、胶色谱操作1.1.凝胶色谱柱的凝胶色谱柱的制作制作:2.2.凝胶色谱柱的凝胶色谱柱的装填装填:教材图教材图5193.3.样品的样品的加入和洗脱加入和洗脱(二)凝胶色谱操作(二)凝胶色谱操作(1 1)凝胶色谱柱的制作:)凝胶色谱柱的制作:)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厘米的玻厘米的玻璃管,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安装移液管头部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,插到玻璃目尼龙纱包好,插到玻璃管的一端管的一端。注意事项注意事项注意事项注意事
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