探究課題生物組織中蛋白質(zhì)的鑒定.doc

探究課題：生物組織中蛋白質(zhì)的鑒定一、課題分析1教學(xué)目標(biāo)（1）初步學(xué)會蛋白質(zhì)的鑒定方法，領(lǐng)悟并能描述該實驗的實驗原理。（2）探索該實驗的最佳實驗材料及稀釋濃度，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新意識。（3）如實觀察并記錄實驗現(xiàn)象和結(jié)果，提高學(xué)生的實驗操作能力和觀察能力， （3）分析實驗過程中出現(xiàn)的問題，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。2背景描述組成蛋白質(zhì)的氨基酸分子是通過肽鍵互相連接起來的，其中的肽鍵結(jié)構(gòu)與雙縮脲（尿素加熱至180左右，生成雙縮脲并放出一分子氨）相似，雙縮脲（H2NOCNHCONH2）在堿性環(huán)境中能與Cu2+作用，形成紫色或紫紅色的絡(luò)合物，這個反應(yīng)叫做雙縮脲反應(yīng)。反應(yīng)式如下：但雙縮脲反應(yīng)不僅為含有兩個以上肽鍵的物質(zhì)所有。含有一個肽鍵和一個CSNH2，CH2 NH2 NH2NH2，CRHNH2或CHOHCHNH2等基因的物質(zhì)以及乙二酰二氨 （OCCO）等物質(zhì)也有此反應(yīng)。因此，一切蛋白質(zhì)或二肽以上的多肽都有雙縮脲反應(yīng)，但有雙縮脲反應(yīng)的物質(zhì)不一定都是蛋白質(zhì)或多肽。雙縮脲試劑常常用于組織蛋白質(zhì)的定性測定（如圖）。二材料器具1實驗材料：大豆、黃豆、雞蛋、豆?jié){等， 稀釋2倍10倍的蛋清等）。2儀器：雙面刀片，研缽，石英砂，玻璃漏斗，試管，試管架，試管夾，紗布，鑷子，吸管，小燒杯，試管刷。3試劑：雙縮脲試劑，蒸餾水三教學(xué)建議本課題的重點是初步學(xué)會蛋白質(zhì)的鑒定方法，領(lǐng)悟該實驗的實驗原理。難點是規(guī)范地完成該實驗的操作步驟，并能分析實驗過程中出現(xiàn)的問題，從實驗中找出該實驗的最佳實驗材料。根據(jù)實驗內(nèi)容，建議教師采用探究性實驗和驗證性實驗相結(jié)合的教學(xué)方法。 學(xué)生可以按4人為一組進行實驗，通過顏色反應(yīng)定性地驗證生物組織中的蛋白質(zhì)成分，讓學(xué)生了解構(gòu)成細(xì)胞的化合物中含有蛋白質(zhì)，并學(xué)會蛋白質(zhì)鑒定的操作方法，學(xué)會獲得新知識、新的科學(xué)知識的途徑和方法?？梢宰屚M內(nèi)不同的學(xué)生分別選擇不同的實驗材料、不同濃度的實驗材料，如選擇提前浸泡的黃豆與沒有浸泡的黃豆；豆?jié){；沒有稀釋的蛋清與稀釋2倍10倍的蛋清等。實驗時要求學(xué)生能分工合作，體現(xiàn)合作精神。通過相互探討，提高學(xué)生對實驗材料進行選擇和處理的能力，更深刻地理解教材中實驗設(shè)計的科學(xué)之處，有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的研究態(tài)度，提高學(xué)生的實驗操作能力、觀察能力和設(shè)計能力。通過讓學(xué)生分析實驗現(xiàn)象、撰寫實驗報告、提出改進實驗的措施、改進實驗的器具等方面讓學(xué)生開展探究學(xué)習(xí)，使學(xué)生更好地理解知識，提高利用科學(xué)的研究方法來解決實際問題的能力，體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性，利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。本實驗所用的雙縮脲試劑必須現(xiàn)配現(xiàn)用，否則實驗不會成功。雙縮脲試劑使用時，應(yīng)先加試劑A(0.1g/mL的NaOH溶液)，造成堿性的反應(yīng)環(huán)境，再加試劑B(0.01g/mL的CuSO4溶液)。配制雙縮脲試劑的方法：配制取10g氫氧化鈉放入量筒中，加水至100mL，待充分溶解后倒入試劑瓶中，配成質(zhì)量濃度為0.1g/mL的氫氧化鈉溶液，瓶口塞上膠塞，貼上標(biāo)簽，寫上試劑A。取1g硫酸銅放入量筒中，加水至100mL，待充分溶解后倒入試劑瓶中，配成質(zhì)量濃度為0.01g/mL的硫酸銅溶液（藍色）。瓶口塞上膠塞，貼上標(biāo)簽，寫上試劑B。在鑒定前，可以留出一部分樣液，以便與鑒定后的樣液的顏色變化作對比，這樣可以增強說服力。四探究活動步驟之一 探索實現(xiàn)原理 創(chuàng)設(shè)探究實驗情景 設(shè)疑：生物組織細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)是如何鑒定的？步驟之二 探索實驗材料 探索實驗過程包括對實驗材料的探索，以及研究獲得較好實驗效果的蛋清濃度稀釋倍數(shù)，顏色反應(yīng)的規(guī)范操作等。 通過預(yù)習(xí)，讓學(xué)生描述：蛋白質(zhì)分子與雙縮脲試劑發(fā)生顏色反應(yīng)的原理是怎樣的？設(shè)疑1：該實驗的實驗材料應(yīng)該如何選擇？教師引導(dǎo)學(xué)生從以下幾方面考慮：注意材料中蛋白質(zhì)含量 的多少，含量多則實驗效果明顯；考慮材料是否容易得到（成本問題）；實驗前材料的處理是否方便。設(shè)疑2：如何取得蛋白質(zhì)組織樣液？（1）制備含蛋白質(zhì)的生物組織樣液（以黃豆為例）：取幾粒浸泡過（或沒浸泡過）的黃豆（或大豆），去皮，切成薄片。將黃豆薄片放進研缽中，加少許石英砂和5mL水，充分研磨。將玻璃漏斗插入試管中，在漏斗上墊上一層紗布，過慮黃豆組織研磨液。（2）用現(xiàn)成的食用豆?jié){、牛奶作實驗材料。（3）制備不同濃度的蛋清稀釋液取一個雞蛋，用鑷子在一端輕輕敲破一小塊蛋殼，用吸管從蛋殼的破孔處吸取0.5mL蛋白液滴入若干個小燒杯中，分別向小燒杯中加入0、2.5mL、5mL、7.5mL、10mL水，攪拌均勻，加以稀釋。 讓學(xué)生思考：你認(rèn)為哪些材料可以作該實驗的材料？讓學(xué)生試一試：浸泡與未浸泡的種子進行實驗操作，效果一樣嗎？讓學(xué)生思考：事先需要留出一些黃豆組織樣液的目的是什么？ 讓學(xué)生仔細(xì)觀察：黃豆組織樣液的顏色是怎樣的？讓學(xué)生思考：把蛋清稀釋成不同濃度的設(shè)計目的是什么？讓學(xué)生仔細(xì)觀察：蛋清組織樣液的顏色是怎樣的？設(shè)疑3：蛋白質(zhì)鑒定的實驗如何操作？要注意些什么？步驟：取1支試管，向試管內(nèi)注入黃豆組織樣液2mL（或者向1支試管內(nèi)注入豆?jié){、或牛奶、或蛋白稀釋液2mL）。向試管中加入雙縮脲試劑A（質(zhì)量濃度為0.1g/mL的氫氧化鈉溶液），搖蕩均勻。注意觀察試管內(nèi)溶液的顏色有什么變化。再向試管中加入34滴雙縮脲試劑B（質(zhì)量濃度為0.01g/mL的硫酸銅溶液），搖蕩均勻。試管內(nèi)溶液的顏色有什么變化 對照組1試管內(nèi)溶液的顏色有什么變化 對照組2試管內(nèi)溶液的顏色有什么變化 步驟之三 實驗結(jié)果的討論及小結(jié)在教師指導(dǎo)下，讓學(xué)生們大膽討論，自己總結(jié)實驗經(jīng)驗，得出結(jié)論。讓學(xué)生思考：雙縮脲試劑A和雙縮脲試劑B的用量及加入的順序可以改變嗎？若加入的順序顛倒，請預(yù)測結(jié)果會怎樣？讓學(xué)生生試一試：用豆?jié){、牛奶、蛋清等做實驗，結(jié)果是否一樣？用稀釋不同濃度的蛋清做實驗，哪一濃度效果最好？讓學(xué)生生試一試：把加入的雙縮脲試劑A和雙縮脲試劑B順序顛倒，結(jié)果怎樣？讓學(xué)生想一想：設(shè)置對照組2的目的是什么？實驗所得結(jié)論參考：實驗材料最好選用富含蛋白質(zhì)的生物組織（或器官），植物材料常用大豆、黃豆，動物材料常用的是雞蛋（卵白）。如用大豆、黃豆，必須提前浸泡12d。這樣容易研磨成漿（豆?jié){的實驗效果也不錯，因此有條件的學(xué)校，可以直接采用現(xiàn)成的大豆磨成的豆?jié){，豆?jié){可以購買，也可以用小型的榨汁機制）。用蛋清做實驗必須經(jīng)過稀釋，如蛋清液稀釋不夠，與雙縮脲試劑反應(yīng)后會粘固在試管的內(nèi)壁上，使反應(yīng)不容易徹底，并且試管也不容易刷洗干凈。雙縮脲試劑A和雙縮脲試劑B的加入的順序不可以改變。因為蛋白質(zhì)只有在堿性環(huán)境中才能與CuSO4發(fā)生紫色反應(yīng)，否則紫色反應(yīng)會被Cu(OH) 2遮蔽。讓學(xué)生反思：這次探索實驗的心得。五討論與思考1在實驗中，最后的實驗結(jié)果紫色反應(yīng)不明顯，試管內(nèi)溶液的顏色還是呈現(xiàn)CuSO4的藍色，這是為什么？簡析：這是因為雙縮脲試劑B（質(zhì)量濃度為0.01g/mL的藍色CuSO4溶液）加得過多。2如何稀釋蛋清才能取得較好的實驗效果？簡析：在蛋白質(zhì)的鑒定實驗中，若用蛋白質(zhì)作實驗材料，必須稀釋，以免實驗后粘住試管，不易洗刷。方法：將雞蛋一端輕輕敲破一小口，讓蛋清流入容器中，然后按比例蛋清蒸餾水19的比例混合攪勻，再用4層紗布過濾，放入滴瓶備用，這樣配出的蛋清稀釋液與雙縮脲試劑發(fā)生反應(yīng)后不會粘固在試管的內(nèi)壁上，反應(yīng)也徹底，試管也易刷洗干凈。3對斐林試劑和雙縮脲試劑的配方，敘述不正確的是 ( )A都含有NaOH溶液和CuSO4溶液 B斐林試劑的配制是將45滴0.05g/mL的CuSO4溶液滴入2mL0.1g/mL的NaOH溶液中即成 C雙縮脲試劑是將34滴0.01g/mL的CuSO4溶液滴入2mL0.1g/mL的NaOH溶液中混合而成的 D.雙縮脲試劑含有兩種試劑：質(zhì)量濃度為0.1g/mL的NaOH溶液和質(zhì)量濃度為0.01g/mL的CuSO4溶液答案：C4在用雙縮脲試劑鑒定蛋白質(zhì)實驗時，正確的操作是 ( )A2mL蛋白稀釋液先加2mL0.1g/mL的NaOH溶液，再加34滴0.01g/mL的CuSO4溶液CuSO4B2mL蛋白稀釋液先加34滴0.01g/mL的CuSO4溶液，再加2mL0.1g/mL的NaOH溶液C2mL蛋白稀釋液，同時加入2mL0.1g/mL的NaOH和34滴0.01g/mL的CuSO4混合液D在2mL 0.1g/mL的NaOH和34滴0.01g/mL的CuSO4混合液中加入2mL蛋白稀釋液答案：A六深化拓展1用徒手切片法鑒定組織中的蛋白質(zhì)取新鮮的大豆種子（去種皮），用刀片切下極薄的一片放在載玻片上，先滴2滴質(zhì)量濃度為0.1g/mL的NaOH溶液，片刻后，再加質(zhì)量濃度為0.01g/mL的CuSO4溶液2滴，充分混合反應(yīng)后，蓋上蓋玻片，在高倍顯微鏡下，可看到大豆細(xì)胞含有圓形的紫色顆粒。 （摘自2003年生物學(xué)通報第4期 第36頁）2蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)（1）蛋白質(zhì)的黃色反應(yīng)蛋白質(zhì)中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的氨基酸，如酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸等。這類蛋白質(zhì)可被濃硝酸硝化生成黃色的硝基苯衍生物。該物質(zhì)在酸性環(huán)境中呈黃色，在堿性環(huán)境中轉(zhuǎn)變?yōu)槌赛S色的硝醌酸鈉。反應(yīng)如下：絕大多數(shù)蛋白質(zhì)含有帶苯環(huán)中氨基酸，因此都有黃色反應(yīng)。皮膚、毛發(fā)、指甲等遇濃HNO3變黃即發(fā)生此類黃色反應(yīng)。注：濃硝酸（d1.42g/mL）鑒定方法：取一支試管加入稀釋20倍的雞蛋清溶液4滴，再加入2滴濃硝酸，用微火加熱并觀察現(xiàn)象，待試管出現(xiàn)黃色后，于室溫下逐滴加入10氫氧化鈉溶液至堿性，觀察顏色變化。蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)表：3蛋白質(zhì)含量的測定與純度鑒定在蛋白質(zhì)分離提純的過程中，經(jīng)常需要測定蛋白質(zhì)的含量和檢查某一蛋白質(zhì)的提純程度。這些工作包括：測定蛋白質(zhì)的總量，測定蛋白質(zhì)混合物中某一特定蛋白質(zhì)的含量和測定最后制品的純度。測定蛋白質(zhì)總量常用的方法有：凱氏定氮法、雙縮脲法、Folin-酚試劑法和紫外吸收法等。測定蛋白質(zhì)混合物中某一特定蛋白質(zhì)的含量通常要用具有高度特異性的生物學(xué)方法。如具有酶或激素性質(zhì)的蛋白質(zhì)可以利用它們的酶活性或激素活性來測定含量；利用抗體抗原反應(yīng)，也可測定某一特定的蛋白質(zhì)含量。這些生物學(xué)方法的測定與總蛋白質(zhì)測定配合起來，可以用來研究蛋白質(zhì)分離過程中某一特定蛋白質(zhì)的提純程度。蛋白質(zhì)制品純度的鑒定通常采用物理化學(xué)的方法，例如電泳分析、沉降分析、擴散分析等。（摘自 沈同 王鏡巖主編 生物化學(xué)上冊 第223頁第224頁）七文獻鏈接1施憶等編著 探索實驗研究 浙江教育出版社 2002年版 第41頁第42頁2人民教育出版社生物自然室編著 全日制普通高級中學(xué)教科書（試驗修訂本必修） 生物第一冊 2002