苏教版生物选修一《生物技术实践》《生物成分的分离与测定技术》教案新版.docx

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苏教版生物选修一《生物技术实践》《生物成分的分离与测定技术》教案新版

第一节生物成分的分离与测定技术

●课标要求

1．结合离心沉降法和薄膜透析法分离蛋白质的知识掌握其方法原理和方法要领。

2．结合蒸馏、电泳等相关知识掌握其原理和操作流程。

3．结合提取橘皮中芳香油的知识掌握利用蒸馏法提取橘皮中的芳香油。

●课标解读

1．掌握分离与测定生物成分中蛋白质的技术。

2．掌握采用醋酸纤维薄膜电泳的方法分离并纯化蛋白质。

3．掌握采用水蒸气蒸馏法和脂溶性有机溶剂提取法提取脂肪成分。

●教学地位

　本节内容系统介绍了离心沉降法和薄膜透析法分离蛋白质、蒸馏、血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳、提取橘皮中的芳香油等知识，是本章的核心内容之一，是高考中的常考内容。

●教法指导

1．可利用多媒体动画展示离心沉降法和薄膜透析法分离蛋白质的过程。

2．可充分创造实验条件让学生提取橘皮中的芳香油。

●新课导入建议

　可通过展示相关图片，创设问题情景导入本课。

●教学流程设计

课　标　解　读

重　点　难　点

1.掌握分离与测定生物成分中蛋白质的技术。

2.掌握采用醋酸纤维薄膜电泳的方法分离并纯化蛋白质。

3.掌握采用水蒸气蒸馏法和脂溶性有机溶剂提取法提取脂肪成分。

1.离心沉降法和薄膜透析法分离蛋白质。

（重难点）

2.凝胶色谱法分离蛋白质。

（重点）

3.利用蒸馏法提取橘皮中的芳香油。

（重难点）

一

离心沉降法和薄膜透析法分离蛋白质

1．细胞中蛋白质的释放

在提取蛋白质时，可以采用研磨与超声波结合的方法将生物组织或细胞完全破碎，使蛋白质从细胞中释放出来，并使其溶解在适当的抽提液中。

2．抽提液的选择

要根据蛋白质的特性而定，一般酸性蛋白质用偏碱性溶液抽提，碱性蛋白质用偏酸性溶液抽提，脂蛋白等则可用有机溶剂抽提。

3．离心沉降法分离蛋白质

通过控制离心速度，使分子大小、密度不同的蛋白质发生沉降分层，从而达到分离出不同种类蛋白质的目的。

4．薄膜透析法分离蛋白质

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的纯化蛋白质的方法。

二

凝胶色谱法分离蛋白质

1．凝胶色谱法的概念

是根据蛋白质分子的大小，对其进行有效分离的方法。

2．凝胶

（1）组成：

由胶体溶液凝结而成的固体物质。

（2）成分：

由葡聚糖、琼脂糖等多糖类化合物。

（3）结构：

小球体内部具有很细微的多孔网状结构。

3．分离蛋白质的原理

①大分子蛋白质不能进入凝胶内部而沿凝胶颗粒间的空隙移动，洗脱路程较短，移动速度较快，最先流出柱外。

②小分子蛋白质可以进入凝胶颗粒内部的多孔网状结构，洗脱路程较长，移动速度缓慢，以致较长时间流出柱外。

三

蒸馏

1．蒸馏的概念

将液体加热至沸腾，使液体变为蒸气，然后使蒸气冷却再凝结为液体，这两个过程联合操作称为蒸馏。

2．蒸馏分离物质的原理

蒸馏可以将易挥发和不易挥发的物质分离开来，也可将液体混合物中沸点不同的物质分离开来。

四

血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳

实验步骤

操作方法

平悬薄膜

将点样端平贴在电泳槽负极支架的“滤纸桥”上，有记号的一面朝上，另一端平贴于正极，呈绷直状态

实施电泳

盖上电泳槽盖，电泳60～90min

染色

取下薄膜，放入染色液中浸泡5～10min

漂洗

取出薄膜，在漂洗液中漂洗数次，直至蛋白质区底色脱净为止

脱色

用滤纸压平并吸干薄膜后，再浸入透明液中约5min，取出后平贴于玻璃板上，待完全干燥后便成透明膜图谱，可长期保存

五

提取橘皮中的芳香油

1．橘皮芳香油具有诱人的橘香味，其主要成分是柠檬烯。

2．水蒸气蒸馏法

（1）适用范围：

适用于能随水蒸气蒸馏而不被破坏的物质成分的提取。

（2）操作步骤

将橘皮切碎与适量的水放入蒸馏瓶―→点燃酒精灯，实施蒸馏―→用锥形瓶收集液体―→用分液漏斗分离芳香油

3．芳香油的提取方法

提取植物芳香油一般根据植物原料的特点确定具体的提取方法。

（1）对玫瑰油、薄荷油等是挥发性较强，能随水蒸气蒸发的植物芳香油通常利用蒸馏法提取。

（2）柠檬油、甜橙油易受机械压力作用而直接榨出，一般采用压榨法制得。

（3）如橘皮芳香油既可采用蒸馏法提取，也可采用压榨法制得。

（4）如制取茉莉浸膏还可采用萃取法制取。

1．离心沉降法和薄膜透析法分离蛋白质的原理是一样的。

（×）

【提示】　不一样，前者是离心沉降，后者是根据半透膜的透性。

2．凝胶色谱法是根据蛋白质分子的大小而对其进行有效分离的方法。

（√）

3．醋酸纤维薄膜电泳是采用滤纸为支持物的电泳方法。

（×）

【提示】　采用醋酸纤维薄膜为支持物。

4．振荡处理后，芳香油位于分液漏斗中液体的下部。

（×）

【提示】　上部。

一

蛋白质分子在凝胶中的运动情况分析

【问题导思】

①凝胶色谱法分离蛋白质的原理是什么？

②蛋白质分子的大小不同在凝胶中的运动情况有什么不同？

相对分子质量大

相对分子质量小

直径大小

大于凝胶颗粒空隙直径

小于凝胶颗粒空隙直径

运动方式

垂直向下运动

不规则的扩散运动

运动速度

较快

较慢

运动路程

较短

较长

洗脱次序

先从凝胶柱中洗脱出来

后从凝胶柱中洗脱出来

【名师点拨】

凝胶色谱的原理是相对分子质量小的蛋白质进入凝胶孔道，路程长，移动速度慢；而相对分子质量大的蛋白质在凝胶外部移动，路程短，移动快，这种现象又称分子筛效应。

例一：

用凝胶色谱法分离蛋白质的实验中，相对分子质量不同的两种蛋白质在凝胶中的行进过程，可表示为图中哪一个（　　）

【思维导图】

【精讲精析】　如题图所示，相对分子质量较大的蛋白质容易通过凝胶间隙，先被洗脱出来；相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部，后被洗脱出来。

答案为B。

【答案】　B

二

醋酸纤维薄膜电泳

【问题导思】

①醋酸纤维薄膜电泳的特点是什么？

②如何消除电荷对蛋白质迁移速度的影响？

1．原理

带电粒子在电场中向与其带电性相反的电极泳动的现象称为电泳。

2.过程

配制试剂→架滤纸桥→浸泡薄膜→细心点样→平悬薄膜→实施电泳→染色→漂洗→脱色。

3．特点

（1）电泳后区带界限清晰。

（2）通电时间较短（60～90min）。

（3）醋酸纤维薄膜对各种蛋白质都几乎完全不吸附，因此无拖尾现象。

（4）醋酸纤维薄膜对染料也没有吸附，因此不结合的染料能完全洗掉，无样品处几乎完全无色。

【名师点拨】

血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳中的注意事项

1．保持醋酸纤维薄膜的清洁，避免用手直接接触薄膜。

2．点样量要适量，2次左右即可，盖玻片的边缘应避免出现明显液滴。

点样要尽量在一条直线上。

3．电泳时间不低于1h。

4．点样处不要搭在滤纸上，以免血清渗入滤纸。

5．醋酸纤维薄膜应绷直，避免电泳槽隔离板的干扰。

6．不可同时接触正负极，防止触电。

例二：

下图是人血清蛋白在以醋酸纤维薄膜为支持物，pH为8.6的巴比妥缓冲液电泳分离结果示意图，由此图不能得出的结论是（　　）

A．在pH为8.6的巴比妥缓冲液中γ、β、α2、α1和清蛋白都带负电荷

B．在pH为8.6的巴比妥缓冲液中电泳时，γ、β、α2、α1和清蛋白迁移速率不同

C．β球蛋白的相对分子质量一定比α球蛋白的相对分子质量大

D．在pH为8.6的巴比妥缓冲液中γ球蛋白迁移速率最慢，清蛋白迁移速率最快

【审题导析】　电泳利用了分离样品中各种分子带电性质不同以及分子本身的大小、形状不同，使带电分子产生不同的迁移速率，从而实现样品中各种分子的分离。

【精讲精析】　带电粒子在电场中迁移的速率是带电粒子带电性质、带电量、粒子大小、粒子形状共同作用的结果。

【答案】　C

三

植物芳香油的提取

【问题导思】

①植物芳香油的提取方法主要有哪几种？

②每种提取方法的原理、适用范围有什么不同？

比较方法　　

优点

局限性

实验原理

适用范围

压榨法

生产成本低，易保持原料原来的结构和功能

分离较为困难，出油率相对较低

通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油

适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取

萃取法

产出率高，易分离

使用有机溶剂处理不当会影响提取物的质量

使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得芳香油

适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶剂中

【名师点拨】

1．水蒸气蒸馏法有水中蒸馏、水上蒸馏和水气蒸馏三种方法，应根据不同的提取原料选择不同的蒸馏方法。

2．压榨法必须在常温条件下进行，否则会影响产物产量和质量。

3．萃取法就是根据相似相溶原理，根据不同物质的不同沸点来蒸发或分液。

例三：

在植物有效成分的提取过程中，常用萃取法、蒸馏法和压榨法，下列关于这三种方法叙述错误的是（　　）

A．蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解，然后把水蒸发掉，剩余部分即芳香油

B．压榨法的实验原理是通过机械加压，压榨出原料中的芳香油

C．萃取法的实验原理是使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉有机溶剂后就可以获得芳香油

D．蒸馏法适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油

【精讲精析】　蒸馏法是利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来，适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油。

压榨法通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油，适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取。

萃取法使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉溶剂后就可获得芳香油，适用范围比较广。

【答案】　A

1．细胞破碎后，各种蛋白质就会释放出来，再根据蛋白质的不同特性进行抽提。

下列关于蛋白质抽提的措施中，不正确的是（　　）

A．酸性蛋白质可用稀碱性溶液抽提

B．水溶性蛋白质可用透析液（中性缓冲液）抽提

C．脂溶性蛋白质可用有机溶剂抽提

D．碱性蛋白质可用强酸性溶液抽提

【解析】　抽提蛋白质的基本原理是根据蛋白质的物理性质，加入不同的试剂后，使蛋白质溶于试剂中而抽提蛋白质。

强酸、强碱都会使蛋白质变性而沉淀。

【答案】　D

2．离心沉降法是纯化蛋白质的方法之一，在这一过程中蛋白质会分层，这一现象与蛋白质的何种性质有关（　　）

A．酸碱性　B．所带电荷多少

C．分子大小和密度D．种类

【解析】根据蛋白质之间或蛋白质与其他分子之间在分子大小和密度上的不同，采用离心沉降法，使其分层而分离；酸碱性不同可用盐析法；所带电荷多少不同可采用电泳法等。

【答案】　C

3．仔细观察下图，所带负电荷最少的球蛋白是（　　）

血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳图谱示意图

A．α1球蛋白B．α2球蛋白

C．β球蛋白D．γ球蛋白

【解析】　对于几种球蛋白来说直径相差不大，泳动速度的差异主要来自于所带电荷多少，由图可知球蛋白由右向左泳动，因右侧为负极，且γ球蛋白距点样处最近，所以γ球蛋白所带负电荷最少。

【答案】　D

4．有关透析的叙述，错误的是（　　）

A．用于透析的薄膜要具有选择透过性

B．透析膜是一种半透膜

C．透析能使小分子自由出入，而将大分子保留在袋内

D．透析可用于更换样品的缓冲液

【解析】　透析膜能使小分子自由出入，大分子不能通过，具有半透性，但不具有选择性；生物膜上因有特异性载体而具有选择透过性。

透析过程中小分子可自由出入，因此，可用于更换样品的缓冲液。

B、C、D项都正确，A项错。

【答案】　A

5．蛋白质的分离与纯化技术是蛋白质研究的重要技术。

下列有关叙述不正确的是（　　）

A．根据蛋白质分子不能透过半透膜的特征，可将样品中各种不同的蛋白质分离

B．根据蛋白质所带电荷性质的差异及分子大小等，可通过电泳分离蛋白质

C．根据蛋白质相对分子质量的大小，可通过凝胶色谱法分离蛋白质

D．根据蛋白质的分子大小、密度不同，可通过离心沉降法分离蛋白质

【解析】　蛋白质分子不能透过半透膜，据此可利用半透膜除去样品中相对分子质量小的杂质，但不能用于各种蛋白质的分离。

【答案】　A

6．橘皮芳香油的主要成分及一般提取方法是（　　）

A．柠檬酸、萃取法B．柠檬烯、压榨法

C．柠檬烯、水中蒸馏法D．柠檬酸、蒸馏法

【解析】　橘皮芳香油的主要成分是柠檬烯。

橘皮芳香油主要贮藏在橘皮部分，由于橘皮芳香油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸馏又会产生原料焦糊的问题，故一般采用压榨法。

此法适用于含油多的果实，如柑橘、柠檬等，压榨是利用机械压力将含水较多的果实及蔬菜或含油多的种子的细胞破坏，从而得到汁液或油液的方法。

【答案】　B