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1、思考1 分离生物大分子的基本思路是什么？,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。,思考2 蛋白质的分离和提取的原理是什么？,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、溶解度和吸附的性质和对其他分子的亲和力等等，可以用来分离不同蛋白质。,一、基础知识：, 凝胶色谱法（分配色谱法）：,1、凝胶：,一些微小多孔的球体（内含许多贯穿的通道，由多糖类构成如葡聚糖、琼脂糖，具多孔的凝胶就叫分子筛）,2、概念：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。,3、原理,用凝胶色谱法分离蛋白质时，分子量大的蛋白质
2、A路程较长，移动速度较慢 B路程较长，移动速度较快 C路程较短，移动速度较慢 D路程较短，移动速度较快,D,4、具体过程,相对分子质量不同的蛋白质在凝胶中的进行过程可表示为图中哪一个,B,1、概念：在一定的范围内，能对抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释不引起溶液PH发生明显变化的作用叫做缓冲作用，具有缓冲作用的溶液叫做缓冲溶液。, 缓冲溶液：,2、作用： 能够抵制（ ）对溶液（ ）的影响，维持PH基本不变。,外界的酸或碱,pH值,3、缓冲溶液的配制,通常由（ ）种缓冲剂溶解于水中配制而成。调节缓冲剂的（ ）就可以制得（ ）使用的缓冲液。,12,使用比例,在不同PH范围内,思考：说出人体血液中缓冲液
3、。,NaH2PO4 / Na2HPO4 H2CO3 / NaHCO3,磷酸缓冲液，保证血红蛋白的正常结构和功能，便于观察(红色)和科学研究其(活性),4、在本课题中使用的缓冲液？,（三） 电泳：,1.概念：,带电粒子在电场作用下发生迁移的过程。,2.原理：,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PH下，这些基团会带上正电或负电。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。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。,3.类型:,琼脂糖凝胶电泳、聚丙稀酰胺凝胶
4、电泳,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,4、聚丙稀酰胺凝胶电泳,（1）聚丙稀酰胺凝胶：是由单体丙烯酰胺和交联剂N,N，亚甲基双丙烯酰胺在引发剂和催化剂的作用下聚合交联成的具有三维网状结构的凝胶。,蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率取决于它所带净电荷的多少以及分子的大小等因素。 为了消除净电荷对迁移率的影响，可以在凝胶中加入SDS。,（2）原理：,SDS能使蛋白质发生完全变性。由几条肽链组成的蛋白质复合体在SDS的作用下会解聚成单条肽链，因此测定的结果只是单条肽链的分子量。SDS能与各种蛋白质形成蛋白质SDS复合物，SDS所带负电荷的量大大超过了蛋
5、白质分子原有电荷量。因而掩盖了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。,（3）SDS-聚丙稀酰胺凝胶电泳作用机理:,使用SDS-聚丙烯酰胺电泳过程中，不同蛋白质的电泳迁移率完全取决于 A 电荷的多少 B 分子的大小 C 肽链的多少 D 分子形状的差异,二、实验操作：,样品处理粗分离纯化纯度鉴定,蛋白质的提取和分离一般分为四步： （1）样品处理：包括洗涤红细胞；血红蛋白稀释；离心等操作收集到的血红蛋白溶液。 （2）粗分离：透析除去分子较小的杂质。 （3）纯化：通过凝胶色谱法将分子量较大的杂质蛋白质除去。 （4）纯度鉴定：通过聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定。,二、实验操作：,1. 血液
6、有哪些成分？,2. 你认为鸟类血液和哺乳动物血液中，最好哪种血液来提取血红蛋白？为什么？,（一）样品处理,1、红细胞的洗涤： 2、血红蛋白的释放： 3、分离血红蛋白溶液： 4、透析：如何除无机盐离子和小分子有机物质呢？,血液柠檬酸钠低速短时离心吸出上层血浆红细胞5倍体积生理盐水 缓慢搅拌10min低速短时离心吸出上清液反复洗涤直至上清液无黄色,在蒸馏水和甲苯（？）作用下，红细胞破裂释放,红细胞破碎混合液中速长时离心（2000c/min10min）滤纸过滤除去脂质分液漏斗分离出血红蛋白，得到红色透明液体。,装入透析袋并置于磷酸缓冲液中（PH为7.0）透析,二、实验操作：,分离血红蛋白溶液,有机溶
7、剂 无色透明的甲苯层,脂类物质 白色脂溶性物质沉淀层,血红蛋白溶液 红色透明液体,红细胞破碎物沉淀 暗红色沉淀物,透析过程动画演示,练习巩固,1、随着人类跨入蛋白质组时代，对蛋白质的研究和应用越来越深入，首先要做的一步是 A 弄清各种蛋白质的空间结构 B 弄清各种蛋白质的功能 C 弄清各种蛋白质的合成过程 D 获得高纯度的蛋白质,2、用凝胶色谱法分离蛋白质的过程中，关于蛋白质的叙述，正确的是 A 相对分子质量较小的蛋白质行程大于相对分子质量较大的蛋白质 B 相对分子质量较小的蛋白质行程小于相对分子质量较大的蛋白质 C 相对分子质量较小的蛋白质行程等于相对分子质量较大的蛋白质 D 二者根本无法比
8、较,3、使用SDS-聚丙烯酰胺电泳过程中，不同蛋白质的电泳迁移率完全取决于 A 电荷的多少 B 分子的大小 C 肽链的多少 D 分子形状的差异 4、在采血容器中加入柠檬酸钠的目的是 A 调节pH B 维持红细胞的能量供应 C 防止微生物生长 D 防止血液凝固,5、一分子血红蛋白最多可携带的 O2分子数和CO2分子数分别是 A 4、2 B 4、4 C 2、1 D、1、1 6、记住样品处理中的血红蛋白溶液离心后分层顺序自上而下是： 有机溶剂-脂类物质-血红蛋白溶液 -红细胞破碎物沉淀,（二）凝胶色谱操作-纯化,1、凝胶色谱柱的制作：,二、实验操作：样品处理粗分离纯化纯度鉴定,色谱柱的制作过程：准备
9、材料加工橡皮塞 安装色谱柱,凝胶色谱柱取长为40 cm，内径为16 cm，有关说法中，正确的是 (多选) A一般凝胶色谱柱直径的大小不影响分离的效果 B凝胶色谱柱过高超过1 m，不影响分离的效果 C凝胶色谱柱过矮，则影响混合物的分离度 D凝胶色谱柱直径过大会耗用过多洗脱液，样品的稀释度过大,2、凝胶色谱柱的装填,装配好的凝胶柱,3、样品加入与洗脱-调节缓冲液面加入蛋白质样品调节缓冲液面洗脱收集分装蛋白质,（1）调节缓冲液面：打开下端出口，使柱内缓冲液缓慢下降到与凝胶面平齐，关闭出口。 （2）滴加透析样品：吸管吸1ml样品加到色谱柱的顶端，滴加样品时，吸管管口贴着管壁环绕移动加样，同时注意不要破
10、坏凝胶面。 （3）样品渗入凝胶床：加样后打开下端出口，使样品渗入凝胶床内，等样品完全进入凝胶层后，关闭下端出口。 （4）洗脱：小心加入pH=7.0 的20mmol/l的磷酸缓冲液到适当高度，连接缓冲液洗脱瓶，打开下端出口进行洗脱。 （5）收集：待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，用试管收集流出液，每5ml收集一试管，连续收集。（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） （6）注意：正确的加样操作：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。,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。,3、样品加
11、入与洗脱-调节缓冲液面加入蛋白质样品调节缓冲液面洗脱收集分装蛋白质,思考下面的问题：,让血红蛋白处在稳定的pH范围内，维持结构和功能。,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？,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？,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。这使血红蛋白的分离过程非常直观，大大简化了实验操作。,3、你能描述血红蛋白分离的完整过程吗？,血红蛋白提取和分离的程序可分为四大步，包括：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定。首先通过洗涤红细胞、血红蛋白的释放、离心等操作收集到血红蛋白
12、溶液，即:样品的处理；再经过透析去除分子量较小的杂质，即样品的粗分离；然后通过凝胶色谱法将相对分子质量较大的杂质蛋白除去，即:样品的纯化；最后经聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。,收集得到的纯化后的蛋白,在装填凝胶柱时，不能有气泡存在的原因是 A、气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次 序，降低分离效果 B、气泡阻碍蛋白质的运动 C、气泡与蛋白质发生化学反应 D、气泡在装填凝胶的时候，使凝胶不紧密,A,样品的加入和洗脱的操作不正确的是 A 加样前，打开色谱柱下端的流出口，使柱内凝胶面上的缓冲液缓慢下降到凝胶面的下面 B加样后，打开下端出口，使样品渗入凝胶床内 C等样品完全进入凝胶层后，关闭下端出口 D用吸管小心的将1ml透析后的样品加到色谱柱的顶端，不要破坏凝胶面,A,下列是有关血红蛋白提取和分离的相关操作，其中正确的是（ ） A可采集猪血作为实验材料 B用蒸馏水重复洗涤红细胞 C血红蛋白释放后应低速短时间离心 D洗脱液接近色谱柱底端时开始收集流出液,A,
