选修1生物技术实践《课题3血红蛋白的提取和分离》优质课教案设计

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说出从血液中初步获取血红蛋白的原理和方法；说明凝胶色谱法的原理和方法；说出SDS-PAGE电泳的基本原理和方法；进行样品的预处理；运用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离纯化；运用SDS-PAGE电泳对血红蛋白进行纯度鉴定。

2.2 能力目标

尝试提取和分离血液中的血红蛋白，体验从复杂体系中提取生物大分子的基本过程和方法；通过了解有关蛋白质研究领域的新进展，以血红蛋白为实验材料，学习提取和分离蛋白质的基本技术，激发学生兴趣，培养学生的实际操作能力。

2.3 情感态度与价值观目标

真切体会到真实的科学探究实践活动，初步形成科学的思维方式。

3 教学重难点

重点：凝胶色谱法的原理和方法。

难点：样品的处理，凝胶色谱法的操作，电泳技术的原理

4 教学过程

4.1 教师布置作业：学生阅读教材，课下观看“血液中血红蛋白的提取和分离”视频，并完成导学案。

4.2 创设情境，导入新课

血红蛋白是人体红细胞的主要蛋白质，由血红素和蛋白质组成。珠蛋白肽链结构异常和某些肽链合成不足常导致血红蛋白疾病，前者称异常血红蛋白病，后者为地中海贫血。随着现代分子生物学的发展，电泳分析是研究和分离异常血红蛋白的有效方法，是诊断血红蛋白分子病不可缺少的手段。如何检测新生儿是否患有血红蛋白疾病呢？通过本节课的学习，这个问题便迎刃而解。

图1

4.3 构建实验思路

血红蛋白的结构有什么特点？具有哪些特性？组织学生阅读教材中血红蛋白结构的相关文字。继续

设问：了解了血红蛋白的结构，应该选择什么样的实验材料提取血红蛋白？为什么？选好材料以后，如何从中分离出血红蛋白呢？首先应该了解血液中除血红蛋白外还含有哪些成分？”通过设置问题，引导学生分析血液的成分，寻求获得血红蛋白的思路。最后让学生阅读教材，若整个实验按照上述思路完成，实验分为几个环节？从而过渡到“样品处理”环节。

4.4 样品的处理

样品的处理环节分为几个步骤呢？首先讲解“红细胞的洗涤”环节，幻灯片展示洗涤的具体步骤(见图2)，然后设置问题串：“洗涤干净的标准是什么？为什么要低速短时离心？洗涤的目的是？”怎样才能让红细胞破裂使其中的血红蛋白析出呢？学生根据已有的经验很容易想到“吸水涨破”的方法。继续设问：“为了加速释放过程，采取了什么措施？这样做的目的是什么？”这时候红细胞破裂，蛋白质释放，同时也有很多的细胞内容物和残留细胞膜，此时离心管中的成分比较复杂，接下来该做什么？学生会想到下一步的实验目的，过渡到下一步“分离血红蛋白溶液”（见图3）。教师提出问题：“采用什么方法分离血红蛋白？离心分层后，各层的成分是什么？用滤纸过滤，去除了什么成分？”教师引导学生找到哪一层是所需要的，让学生从宏观上明确血红蛋白所处的位置，并思考用什么方法可以得到这一层物质？通过阅读教材，学生可以找到“过滤”的方法。继续设问：过滤掉的是什么？如何获得下层的血红蛋白溶液？学生很容易想到利用分液漏斗获取，此时的血红蛋白水溶液仍含有很多杂质，提出用透析法进行粗分离去除杂质。

图2

图3

教师课上播放“样品处理环节”的微视频，使理论的讲解与实践操作相结合，让学生真实体验实验的操作步骤。

4.5 粗分离―透析

教师幻灯片展示透析的图片，讲解透析的原理及目的。透析只能去除小分子杂质，蛋白质进一步纯化要用凝胶色谱法。接下来，教师展示透析操作图片(见图4)，目的使学生体验透析是如何操作的。

图4

4.6 纯化―凝胶色谱法