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1、体验从复杂体系中提取生物大分子的基本过程和方法，并了解凝胶色谱法、电泳法等分离生物大分子的基本原理。1、主要概念：凝胶色谱法 电泳法 缓冲溶液 它们在血红蛋白的提取中分别起到什么作用。2、主要原理：凝胶色谱法分离蛋白质的原理 电泳法分离样品的原理 缓冲溶液的组成和作用机理3、课题重点：凝胶色谱法的原理和方法 4、课题难点：样品的预处理 色谱柱填料的处理和色谱柱的装填。,学习目标,一、凝胶色谱法（分配色谱法）,根据被分离物质的蛋白质相对分子质量的大小，利用具有网状结构的凝胶的分子筛作用，来进行分离。大多数凝胶是由多糖类化合物（如葡聚糖或琼脂糖）构成的多孔小球体，内部有许多贯穿的通道。,.概念：,
2、.凝胶色谱法分离蛋白质的原理和具体过程,.凝胶色谱法的原理分子筛效应：,当相对分子量不同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，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快。相对分子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。,凝胶色谱法分离蛋白质过程的动画演示,二、缓冲溶液,1.概念:,在一定的范围内，凡是能够抵制外加少量强酸或强碱的影响使原来溶液pH值基本保持不变的混合溶液。,2.缓冲溶液的组成举例：,H2CO3 NaHCO3、CH3COOH CH3COONaNaH2PO
3、4 Na2HPO4、KH2PO4 K2HPO4,3.缓冲溶液的配制,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。,琼脂糖凝胶电泳示意图,.概念：带电粒子在电场作用下发生迁移的过程。,三、电泳：,血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳,.电泳原理：电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的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。,.常见电泳类型：,琼脂糖凝胶电泳,聚丙稀酰胺凝胶电泳,SDS聚丙稀酰胺凝胶电泳,迁移率取决于它所带净电荷的多少以及分子的大小、形状。,电泳迁移率完全取决于分子的大小。,课外拓展：用SDS测定蛋白质分子量的方法,使
4、用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质的分子量时，可选用一组已知分子量的标准蛋白同时进行电泳，根据已知分子量的标准蛋白的电泳区带位置，用电泳迁移率和分子量的对数作标准曲线，可以测定未知蛋白质的分子量。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。,实践训练1.在凝胶色谱法分离蛋白质中，所用凝胶的化学本质是()A.糖类化合物 B.脂质 C.蛋白质 D.核酸2.SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳中决定蛋白质或多肽移动速度的主要因素是()A.蛋白质分子所带的电荷 B.蛋白质分子的形状 C.蛋白质分子的相对质量 D.缓冲溶液的pH,C,A,3.凝胶色谱法分离蛋白质时，凝胶的种类较多，但其作用的共同点是
5、()A.改变蛋白质分子通过凝胶时的路径 B.吸附一部分蛋白质，从而影响蛋白质分子的移动速度 C.将酶或细胞固定在凝胶中 D.与蛋白质分子进行化学反应，从而影响其移动速度4.在利用凝胶电泳法分离蛋白质时，一定要加入缓冲液，其作用主要是()A.使酶的活性最高 B.使蛋白质的活性最高 C.维持蛋白质所带的电荷 D.使蛋白质带上电荷,A,C,1.分离生物大分子的基本思路：,选用一定的物理或化学的方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子。,2.蛋白质分离和提取的原理：,根据蛋白质各种特性的差异，如分子的形状和大小、所带电荷的性质和多少、溶解度、吸附性质和对其他分子的亲和力等等，可以用来分离不同种类的蛋
6、白质。,四、实验操作血红蛋白的提取和分离,血红蛋白,两个肽链,两个肽链,四个亚铁红素基团,思考血液有哪些成分？,血红蛋白的特点：,样品处理粗分离纯化纯度鉴定,1.样品处理：,.蛋白质提取和分离步骤,.凝胶色谱法分离蛋白质操作步骤,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。,洗涤操作：,(1)红细胞的洗涤:,洗涤目的:,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。,柜式离心机,初次离心后的结果,3次洗涤后的结
7、果,磁力搅拌器,搅拌器转子,搅拌器正在工作,(2)血红蛋白的释放（使用蒸馏水和甲苯）,(3)分离血红蛋白溶液：,甲苯层（无色透明）；,脂溶性物质沉淀层（白色薄层固体）；,血红蛋白的水溶液层（红色透明液体）；,杂质沉淀层（暗红色）。,过滤：除去脂溶性物质沉淀层和杂质沉淀层。,(4)透析(粗分离)：,过程：取1ml的血红蛋白溶液装入透析袋中，将透析袋放入盛有300ml的物质的量浓度为20mmol/l的磷酸缓冲液中（pH为7.0），透析12小时。透析目的：除去样品中分子量较小的杂质。,利用透析袋透析,透析过程动画演示,2.凝胶色谱操作:,.凝胶色谱柱的制作：,注意事项：底塞中插入的玻璃管的上部不得超
8、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。,.凝胶色谱柱的装填,凝胶的选择：凝胶的前处理：凝胶色谱柱的装填方法：注意：1.凝胶装填时尽量紧密，以降低凝胶颗粒之间的空隙。2.装填凝胶柱时不得有气泡存在：因为气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果。,洗涤平衡：装填完毕后，立即用缓冲液洗脱瓶，在50cm高的操作压下，用300ml的20mmol/l的磷酸缓冲液（pH为7.0）充分洗涤平衡12小时。注意：1.液面不要低于凝胶表面，否则可能有气泡混入，影响液体在柱内的流动与最终生物大分子物质的分离效果。2.不能发生洗脱液流干，露出凝胶颗粒的现象。,50cm高,装
9、配好的凝胶柱,.样品加入与洗脱,调节缓冲液面滴加透析样品注意：正确的加样操作是：1.不要触及并破坏凝胶面。2.贴壁加样。,3.使吸管管口沿管壁环绕移动。,样品渗入凝胶床洗脱收集注意：在分离过程中，如果红色区带均匀一致的移动，说明色谱柱制作成功。,开始进行层析,收集得到的纯化后的蛋白,思考下面的问题：,1、在血红蛋白的整个过程中不断用磷酸缓冲液处理的目的是什么？答：让血红蛋白处在稳定的pH范围内，维持结构和功能。2、与其他真核细胞相比，红细胞有什么特点？这一特点对你进行蛋白质得分离有什么意义？答：血红蛋白是有色蛋白，因此在凝胶色谱分离时可以通过观察颜色来判断什么时候应该收集洗脱液。这使血红蛋白的
10、分离过程非常直观，大大简化了实验操作。,1、(多选)关于血红蛋白分子的叙述正确的是()A.两个肽链，两个肽链，一个亚铁血红素基团 B.两个肽链，两个肽链，四个亚铁血红素基团 C.亚铁血红素能与CO2结合 D.血红蛋白在人体主要运输能源物质2.下列各项中，一般不影响在凝胶色谱法分离蛋白质中的分离度的是()A.层析柱高 B.层析柱的直径 C.缓冲溶液 D.样品的分布3.蛋白质的提取和分离一般分为四步，即、和。后三步常用的方法依次是、。,B,粗分离,纯化,样品处理,纯度鉴定,透析法,凝胶色谱法,SDS聚丙烯酰胺,凝胶电泳,BC,观察你处理的血液样品离心后是否分层，如果分层不明显，可能是洗涤次数少、未
11、能除去血浆蛋白的原因。此外，离心速度过高和时间过长，会使白细胞和淋巴细胞一同沉淀，也得不到纯净的红细胞，影响后续血红蛋白的提取纯度。,结果分析与评价,.你是否完成了对血液样品的处理？你能描述处理后的样品发生了哪些变化吗？,.你装填的凝胶色谱柱是否有气泡产生？你的色谱柱装填得成功吗？你是如何判断的？,由于凝胶是一种半透明的介质，因此可以在凝胶柱旁放一支与凝胶柱垂直的日光灯，检查凝胶是否装填得均匀。此外，还可以加入大分子的有色物质，例如蓝色葡聚糖2000或红色葡聚糖，观察色带移动的情况。如果色带均匀、狭窄、平整，说明凝胶色谱柱的性能良好。如果色谱柱出现纹路或是气泡，轻轻敲打柱体以消除气泡，消除不了时要重新装柱。,
