年最新高中生物精品教学血红蛋白的提取和分离人教版选修省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第1页 本课题学习目标本课题学习目标 体验从复杂体系中提取生物大分子基本过程和方法,并了体验从复杂体系中提取生物大分子基本过程和方法,并了解色谱法、电泳法等分离生物大分子基本原理。解色谱法、电泳法等分离生物大分子基本原理。1 1 1 1、主要概念:、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 它们在它们在血红蛋白提取中分别起到什么作用。血红蛋白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原理凝胶色谱法分离蛋白质原理 电泳法分离样品原理电泳法分离样品原理 缓冲溶液组成和作用机理缓冲溶液组成和作用机
2、理3 3 3 3、课题重点:、课题重点:、课题重点:、课题重点:凝胶色谱法原理和方法凝胶色谱法原理和方法 4 4 4 4、课题难点:课题难点:课题难点:课题难点:样品处理样品处理 色谱柱填料处理和色谱柱装填。色谱柱填料处理和色谱柱装填。第2页1.1.分离生物大分子基本思绪:分离生物大分子基本思绪:选取一定选取一定物理或化学物理或化学方法分离含有不一样物理方法分离含有不一样物理或化学性质或化学性质生物大分子生物大分子。2.2.蛋白质分离和提取原理:蛋白质分离和提取原理:依据蛋白质依据蛋白质各种特征各种特征差异,如差异,如分子形状和大小、分子形状和大小、所带电荷性质和多少、溶解度、吸附性质和对其它
3、所带电荷性质和多少、溶解度、吸附性质和对其它分子亲和力分子亲和力等等,能够用来分离等等,能够用来分离不一样种类蛋白质。不一样种类蛋白质。一、血红蛋白提取和分离一、血红蛋白提取和分离3 3、提取分离方法、提取分离方法凝胶色谱法凝胶色谱法 凝胶电泳法凝胶电泳法 第3页(一)(一)凝胶色谱法(凝胶色谱法(分配色谱法分配色谱法)2.2.凝胶:凝胶:大多数凝胶是由大多数凝胶是由多糖类化合物多糖类化合物(如葡聚糖或琼脂(如葡聚糖或琼脂糖)组成多孔小球体糖)组成多孔小球体,内部有许多贯通内部有许多贯通通道。通道。依据被分离物质依据被分离物质蛋白质相对分子质量大蛋白质相对分子质量大小,小,利用含有利用含有网状
4、结构网状结构凝胶,来进行分离。凝胶,来进行分离。1.1.概念:概念:第4页3.3.凝胶色谱法原理凝胶色谱法原理当相对分子量不一样蛋白质经过凝胶时,当相对分子量不一样蛋白质经过凝胶时,相对相对分子量较小蛋白质分子量较小蛋白质轻易轻易进入凝胶内部通道,旅程进入凝胶内部通道,旅程较长,移动速度较慢较长,移动速度较慢;相对分子量相对分子量较大较大蛋白质蛋白质无法进入凝胶内部通道,无法进入凝胶内部通道,只能在凝胶外部移动,旅程较短,移动速度较快。只能在凝胶外部移动,旅程较短,移动速度较快。依据特征是:依据特征是:蛋白质分子量大小。蛋白质分子量大小。第5页4.4.凝胶色谱法分离蛋白质分离蛋白质原理和详细过
5、程详细过程第6页凝胶色谱法分离蛋白质过程动画演示凝胶色谱法分离蛋白质过程动画演示第7页(二)缓冲溶液(二)缓冲溶液 1.1.概念概念:在一定范围内,凡是能够抵制在一定范围内,凡是能够抵制外加少许强外加少许强酸或强碱酸或强碱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混不变混合溶液。合溶液。能够抵制外界酸和碱对溶液能够抵制外界酸和碱对溶液PHPH值影响,值影响,维持维持PHPH基本不变。基本不变。2.2.作用作用:思索:说出人体血液中缓冲对。思索:说出人体血液中缓冲对。NaHNaH2 2POPO4 4/Na/Na2 2HPOHPO4 4H H2 2COCO3 3/NaHCO/Na
6、HCO3 3第8页 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。调整溶解于水中配制而成。调整缓冲剂缓冲剂使用百分比使用百分比就能够制得在就能够制得在不一样不一样PHPH范围内使用范围内使用缓冲液。缓冲液。4.4.提问:在本课题中使用缓冲液是提问:在本课题中使用缓冲液是:_,:_,利用缓冲液利用缓冲液模拟细胞内模拟细胞内PHPH环境环境,确保,确保 血红蛋白正常结构和功效血红蛋白正常结构和功效,便于观察,便于观察(红色红色)和科和科 学研究学研究(活性活性)磷酸缓冲液磷酸缓冲液3.3.缓冲溶液配制缓冲溶液配制:其目是:第9页 (三)(三)电泳:电泳:1.1.概念:概念:带电粒子
7、在电场作用下发生迁移过程。带电粒子在电场作用下发生迁移过程。2.2.原理:原理:许多主要生物大分子,如多肽、核酸等都含有可许多主要生物大分子,如多肽、核酸等都含有可解离基团,在解离基团,在一定一定PHPH下,这些基团会带上正下,这些基团会带上正 电或电或负电。负电。在电场作用下,这些带电分子会向着与其所带电在电场作用下,这些带电分子会向着与其所带电荷荷相反相反电极移动。电极移动。分离样品中各种分子分离样品中各种分子带电性质差异以及分子本身带电性质差异以及分子本身大小,形状不一样,使带电分子产生不一样迁移速大小,形状不一样,使带电分子产生不一样迁移速度,度,从而实现样品中各种分子分离。从而实现样
8、品中各种分子分离。第10页影响蛋白质分子运动速度原因影响蛋白质分子运动速度原因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质电荷性质电荷量电荷量分子形状分子形状分子大小分子大小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。第11页 在在在在电场电场电场电场作用下,作用下,作用下,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荷相荷相荷相反反反反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琼脂糖凝胶电泳
9、示意图琼脂糖凝胶电泳示意图第12页 聚丙烯酰胺凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳 1 1、测定蛋白质分子量、测定蛋白质分子量:惯用惯用十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠(SDSSDS)聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺凝胶电泳。凝胶电泳。聚丙烯酰胺凝胶是由聚丙烯酰胺凝胶是由单体丙烯酰胺单体丙烯酰胺和和交联剂交联剂N,N-N,N-亚亚甲基双丙烯酰胺甲基双丙烯酰胺在在引发剂引发剂和和催化剂催化剂作用下聚合交联成含有作用下聚合交联成含有三维网状结构凝胶。三维网状结构凝胶。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)丙烯酰胺和交联剂丙烯酰胺和交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺交联共聚反应亚甲基双丙烯酰胺交联共聚反
10、应第13页 蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中迁移率迁移率取决取决于它所带于它所带净电荷多少净电荷多少以及以及分子大小分子大小等原因。等原因。2.2.原理:原理:SDSSDS能使能使蛋白质发生完全变性。解聚成单条蛋白质发生完全变性。解聚成单条肽链肽链,所以测定结果只是,所以测定结果只是单条肽链分子量单条肽链分子量。SDSSDS能与各种蛋白质形成能与各种蛋白质形成蛋白质蛋白质SDSSDS复合物复合物,SDSSDS所所带负电荷量大大超出了蛋白质分子带负电荷量大大超出了蛋白质分子原有电荷量原有电荷量。因而因而掩盖了不一样种蛋白质间电荷差异,掩盖了不一样种蛋白质间电荷差异,使使电泳电泳迁
11、移率完全取决于分子大小迁移率完全取决于分子大小。3.SDS3.SDS作用机理作用机理:第14页用用SDSSDS测定蛋白质分子量方法测定蛋白质分子量方法 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分子量时,可选取一组白质分子量时,可选取一组已知分子量标已知分子量标准蛋白准蛋白同时进行电泳,依据已知分子量标同时进行电泳,依据已知分子量标准蛋白准蛋白电泳区带位置电泳区带位置,能够测定,能够测定未知蛋白未知蛋白质质分子量。分子量。市场上有高分子量、次高分子市场上有高分子量、次高分子量及低分子量标准蛋白试剂出售。量及低分子量标准蛋白试剂出售。第15页 二、试验操作二、试验操
12、作样品处理样品处理粗分离粗分离纯化纯化纯度判定纯度判定1.1.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 可选取猪、牛、羊或其它脊椎动物血液来分可选取猪、牛、羊或其它脊椎动物血液来分离血红蛋白。离血红蛋白。第16页血血液液血浆血浆水水 分分固体物质:固体物质:血浆蛋白、血浆蛋白、无机盐、磷脂、葡萄糖等无机盐、磷脂、葡萄糖等血细胞血细胞白细胞白细胞血小板血小板红细胞红细胞(最多)(最多)血红蛋白血红蛋白(9090)两个两个肽链肽链两个两个一肽链一肽链四个亚铁血红素基团四个亚铁血红素基团2.提问:提问:血液有哪些成份?血液有哪些成份?1.1
13、.提问:提问:用鸡红细胞提取用鸡红细胞提取DNADNA,用猪、牛、羊红细,用猪、牛、羊红细胞提取血红蛋白原因是什么?胞提取血红蛋白原因是什么?鸡红细胞含有细胞核,含有鸡红细胞含有细胞核,含有DNADNA,便于进行,便于进行DNADNA提提取;人红细胞无细胞核,结构简单,血红蛋白含量取;人红细胞无细胞核,结构简单,血红蛋白含量丰富,便于提取血红蛋白。丰富,便于提取血红蛋白。第17页血红蛋白血红蛋白两个两个肽链肽链两个两个一肽链一肽链四个亚铁四个亚铁血血红素基团红素基团每个肽链围绕一个每个肽链围绕一个亚铁血红素基团,亚铁血红素基团,此基团可携带此基团可携带一分子一分子O2或一分子或一分子CO2,血
14、红蛋白因含有血红蛋白因含有血红素血红素而而呈呈红色红色。血红蛋白特点:血红蛋白特点:第18页(1)(1)红细胞洗涤红细胞洗涤:去除杂质蛋白,利于后续血红蛋白分离纯化去除杂质蛋白,利于后续血红蛋白分离纯化.1 1、采集血样、采集血样2 2、低速短时间离心、低速短时间离心(速度越高和时间越长,会使白细(速度越高和时间越长,会使白细 胞等一同沉淀,达不到分离效果)胞等一同沉淀,达不到分离效果)3 3、吸收血浆:、吸收血浆:上层透明黄色血浆。上层透明黄色血浆。4 4、盐水洗涤:、盐水洗涤:下层暗红色红细胞下层暗红色红细胞+五倍体积五倍体积0.90.9 NaClNaCl溶液洗涤,搅拌溶液洗涤,搅拌10m
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