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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、現代生物學的發展歷程。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，認識生物的統一性、復雜性。 2．科學思維：
尊重實驗事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，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
根據新課程理念，高中生物教學重在培養學生的生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任等生物學核心素養。因此，我希望通過精心設計的一系列活動，培養學生這些方面的素養。 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、發現的問題，如何解決問題→教師歸納→反饋。
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教學環節
教師活動
學生活動
設計意圖 引入
由一張血常規化驗單引入本課題。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、現代生物學的發展歷程。 通過生活情境，引發學生思考，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、發現的問題、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、發現的問題，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。 發現問題：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，發現2500r/min離心10min效果較好。 培養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、發現的問題，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，利用流量調節器控制流速。 ②交聯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，認識生物的統一性、復雜性。
培養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、發現的問題，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。
培養學生科學思維和科學探究能力。
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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。 鼓勵學生就發現的
問題作出其他假設，設計實驗方案。
學生代表交流實驗過程、發現的問題，如何解決問題： 1.實驗裝置。 2.實驗原理。 3.實驗過程： 發現問題：通入氧氣時血紅蛋白溶液呈現暗紅色，通入二氧化碳時無明顯現象，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。
實驗現象：血液中通入二氧化碳呈現暗紅
色，再通入氧氣又呈現鮮紅。 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生裝置之間增加了冷卻裝置。 實驗現象：通入氧氣時血紅蛋白溶液呈現暗紅色，通入二氧化碳時無明顯現象。 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，學生還在繼續探究。。。
培養學生科
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：優質課網 www.jjlqy.cn
