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視頻標簽：血紅蛋白的,提取和分離
所屬欄目：高中生物優(yōu)質課視頻
視頻課題：人教版高中生物選修1生物技術實踐專題5課題3血紅蛋白的提取和分離-重慶
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生物技術實踐專題5課題3血紅蛋白的提取和分離-重慶市求精中學校
《血紅蛋白的提取和分離》教學設計
教學課題 選修1專題5課題3血紅蛋白的提取和分離 課 型 新授課 教材分析
本節(jié)內容位于選修1《生物技術實踐》模塊的專題5課題3。血紅蛋白是人類最早推測出分子量的蛋白質，也是人類最早系統(tǒng)地闡明結構和功能的生物大分子。血紅蛋白的每一項研究，都見證了生物化學和分子生物學的進步，折射了近、現(xiàn)代生物學的發(fā)展歷程。很多學校因為：柱層析造價高、添裝柱要求高、實驗耗費時間長等原因，沒有開設該實驗。我希望通過開展課前小組實驗，錄制視頻等，來解決學生理解困難、容易混淆的問題，通過實際操作嘗試從血液中提取和分離血紅蛋白，讓學生充分了解色譜法、電泳法等分離生物大分子的基本原理。 學情分析
高二下學期的學生，已經知道血紅蛋白能夠攜帶O2和CO2，但是不知道從復雜體系中分離生物大分子的基本過程和方法。已經具備一定的科學思維和科學探究能力，但是實驗設計、科學探究的能力仍需加強。 教學目標
1．生命觀念：
通過介紹血紅蛋白的結構與功能相適應，樹立結構與功能觀，認識生物的統(tǒng)一性、復雜性。 2．科學思維：
尊重實驗事實和證據(jù)，崇尚嚴謹和務實的求知態(tài)度，運用科學的思維方法設計改進實驗。 3．科學探究：
針對血紅蛋白的提取和分離，培養(yǎng)學生進行實驗設計、實施方案以及對結果的交流與討論的能力。 4．社會責任：
通過血紅蛋白研究歷程的回顧，讓學生學會以造福人類的態(tài)度和價值觀，積極運用生物學知識和方法，關注蛋白質工程。 教學重點難點 1．教學重點：
設計實驗：提取和分離血紅蛋白、血紅蛋白純度鑒定、探究血紅蛋白的功能。 2．教學難點：
課前學生實驗：①查閱資料、撰寫實驗方案、科學實驗設計的嚴謹性分析；②樣品的預處理；色譜柱填料的處理和色譜柱的裝填；③SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳的操作。 教具準備:凝膠色譜柱，教學課件等。 教法分析
1、設計理念
根據(jù)新課程理念，高中生物教學重在培養(yǎng)學生的生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任等生物學核心素養(yǎng)。因此，我希望通過精心設計的一系列活動，培養(yǎng)學生這些方面的素養(yǎng)。 2、主要教法：
教師既要使用講授演示的方式進行教學，更要為學生提供實驗條件和必要的參考資料，指導其設計和進行實驗。要求學生在學習了有關知識的基礎上，自己設計實踐方案并進行實驗，安排學生收集和整理資料，撰寫報告，制作小報、互相討論。
①課前實驗：查閱資料、撰寫實驗方案→Step1兔血樣品處理與粗分離→Step2 凝膠色譜法純化血紅蛋白→Step3 SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳（純度鑒定）→Step4 探究血紅蛋白運輸O2和CO2的功能。 ②課堂內容：情境引入→學生代表交流實驗過程、發(fā)現(xiàn)的問題，如何解決問題→教師歸納→反饋。
2
教學環(huán)節(jié)
教師活動
學生活動
設計意圖 引入
由一張血常規(guī)化驗單引入本課題。再給出兩則資料，介紹血紅蛋白研究歷程。 今天，讓我們一起重走血紅蛋白提取和分離之路。
討論血常規(guī)化驗單，明確臨床上常以血紅蛋白濃度為指標衡量貧血。 明確：血紅蛋白是人類最早推測出分子量的蛋白質，也是人類最早系統(tǒng)地闡明結構和功能的生物大分子。血紅蛋白的每一項研究，都見證了生物化學和分子生物學的進步，折射了近、現(xiàn)代生物學的發(fā)展歷程。 通過生活情境，引發(fā)學生思考，同時引出本課題。
Step1 兔血樣品處理與粗分離 引導學生代表交流實驗過程、發(fā)現(xiàn)的問題、如何解決問題。 利用習題反饋，強
調：分離血紅蛋白溶液時，試管溶液分為四層。由上到下依次
為：甲苯層、脂溶性物質層、血紅蛋白、血紅細胞破碎物沉淀層。
學生代表交流實驗過程、發(fā)現(xiàn)的問題，如何解決問題： 1.實驗準備：
①用Na2HPO4和NaH2PO4配制磷酸緩沖液，以及磷酸緩沖液的作用。
②兔血預處理：取100ml燒杯，加入溶有3g檸檬酸鈉的50ml的生理鹽水，再加入50ml的血，攪拌、稀釋。4℃冰箱保存。 2.實驗步驟：
樣品處理（紅細胞洗滌-血紅蛋白的釋放-分離血紅蛋白溶液）-粗分離。 發(fā)現(xiàn)問題：①細胞破碎后，雞血紅細胞破碎物沉淀明顯多于兔血，哺乳動物更適于這個實驗。②教材建議的500r/min離心2min，效果不佳，查閱資料、反復實驗，發(fā)現(xiàn)2500r/min離心10min效果較好。 培養(yǎng)學生科學思維和科學探究能力。
Step2 凝膠
色譜法純化
血紅蛋白
利用習題反饋，強調凝膠色譜法原理：相對分子量較小的蛋白質容易進入凝膠內部的通道，路程較
長，移動速度較慢;
相對分子量較大的
蛋白質無法進入凝膠內部的通道，只能在凝膠外部移動，路程較短，移動速度較快。
學生代表交流實驗過程、發(fā)現(xiàn)的問題，如何解決問題：
1.凝膠色譜法的原理。
2.實驗過程：凝膠色譜柱的制作-交聯(lián)葡聚糖凝膠的預處理-凝膠色譜柱的裝填-平衡-樣品的加入和洗脫-收集。
①裝置改進：用一次性輸液管替代尼龍管，利用流量調節(jié)器控制流速。 ②交聯(lián)葡聚糖凝膠的預處理：一種方法是用蒸餾水浸泡24h溶脹；另一種方法是用磷酸緩沖液加熱2-3小時溶脹。第二種方法不僅時間短，還能除去凝膠中可能帶有的微生物，排除凝膠內的空氣。
③如果紅色區(qū)帶均勻一致地移動，說明色譜柱制作成功。
通過介紹血紅蛋白的結構與功能相適應，樹立結構與功能觀，認識生物的統(tǒng)一性、復雜性。
培養(yǎng)學生科學思維和科學探究能力。
Step3 SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳（純度鑒定）
利用習題反饋，強調：①SDS能使蛋白質發(fā)生完全變性。由幾條肽鏈組成的蛋白質復合體在SDS的作用下會解聚成
學生代表交流實驗過程、發(fā)現(xiàn)的問題，如何解決問題： 1.電泳的原理。 2.SDS的作用。蛋白質在SDS-聚丙烯酰胺凝膠中的遷移率：只取決于蛋白質分子的大小。
培養(yǎng)學生科學思維和科學探究能力。
3
單條肽鏈，因此測定的結果只是單條肽鏈的分子量。
②蛋白質在聚丙烯酰胺凝膠中的遷移率：取決于它所帶凈電荷的多少以及分子的大小等因素。
3.實驗過程：配置試劑-灌膠、插入梳子-點樣-電泳-染色-脫色。 4.實驗現(xiàn)象：左側點的樣品是未純化的血紅蛋白，雜帶特別多。右側是凝膠色譜法純化后的血紅蛋白，分離出了兩條帶。與蛋白marker對比，這兩條帶對應的分子量在15000-25000，與血紅蛋白α、β鏈吻合。
Step4 探究血紅蛋白運輸O2和CO2的功能 引導學生明確科學
探究的過程：提出問
題→作出假設→設計方案→開展實驗，驗證假設。 鼓勵學生就發(fā)現(xiàn)的
問題作出其他假設，設計實驗方案。
學生代表交流實驗過程、發(fā)現(xiàn)的問題，如何解決問題： 1.實驗裝置。 2.實驗原理。 3.實驗過程： 發(fā)現(xiàn)問題：通入氧氣時血紅蛋白溶液呈現(xiàn)暗紅色，通入二氧化碳時無明顯現(xiàn)象，好像與初中課本知識不符。
假設一：血紅蛋白不能攜帶氧氣和二氧化碳。
修改實驗方案：將血紅蛋白溶液換成血液，
再進行實驗。
實驗現(xiàn)象：血液中通入二氧化碳呈現(xiàn)暗紅
色，再通入氧氣又呈現(xiàn)鮮紅。 假設二：血紅蛋白在制造氧氣和二氧化碳時因氧化還原或高溫失活，喪失其運載氧氣與二氧化碳的性質。 修改實驗方案：在盛放血紅蛋白的試管和氧氣發(fā)生裝置之間增加了冷卻裝置。 實驗現(xiàn)象：通入氧氣時血紅蛋白溶液呈現(xiàn)暗紅色，通入二氧化碳時無明顯現(xiàn)象。 假設三：血紅蛋白在過量、過純的氧氣作用下生成高鐵血紅蛋白。
為了驗證假說三，學生還在繼續(xù)探究。。。
培養(yǎng)學生科
學思維和科
學探究能力。
課堂小結 展示：部分蛋白質研
究方面獲得諾貝爾獎情況。 鼓勵學生繼續(xù)進行科學探究。
1.了解部分蛋白質研究方面獲得諾貝爾獎
情況。
2.對提出的問題進行再探究。 培養(yǎng)學生社
會責任。
板書設計： 5.3血紅蛋白的提取和分離
Step1 兔血樣品處理與粗分離 Step2 凝膠色譜法純化血紅蛋白
Step3 SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳（純度鑒定） Step4 探究血紅蛋白運輸O2和CO2的功能
視頻來源：優(yōu)質課網 www.jixiangsibao.com
