Учебное руководство Эксклюзионная хроматография

Учителю

Начиная знакомиться с биотехнологией, можно столкнуться с тем, что большинство происходящих процессов невозможно увидеть невооруженным глазом. Преимуществом наших учебных наборов является то, что ключевые компоненты имеют окраску или способны к флуоресценции, что делает изучение биологии очень наглядным.

Набор по эксклюзионной хроматографии знакомит учеников с основами метода гель-фильтрации. В нем используются окрашенные молекулы гемоглобина и витамина B12, что позволяет наблюдать за процессом их разделения на колонке невооруженным глазом.

Полный курс обучения

Наборы и учебные материалы Biotechnology Explorer разрабатывались на протяжении последних пяти лет учителями и для учителей и были опробованы в школах и ВУЗах. Простые в использовании наборы Biotechnology Explorer - это лучший способ познакомить ваших учеников с современными достижениями в области биотехнологий. Каждый набор содержит пошаговую инструкцию и может быть использован как опытными, так и начинающими преподавателями.

Учебные материалы, содержащиеся в каждом наборе, делают нашу продукцию уникальной. Каждый набор представляет собой индивидуальный учебный комплект, состоящий из двух частей: руководство для преподавателей и руководство для учеников. Материалы для учителей представлены тремя секциями. Первая секция содержит вводную информацию, темы, которые необходимо затронуть и ссылки, которые позволят преподавателям подготовить уроки и лекции в рамках лабораторной работы. Тщательная предварительная подготовка является гарантией отсутствия проблем во время работы и гарантией того, что ученики поймут идеи, лежащие в ее основе.

Вторая секция описывает подготовку к экспериментальной части. Подробные описания всех этапов работы, снабженные рисунками, практически исключают вероятность совершения ошибки. Помимо этого, в каждой секции указано примерное время выполнения каждой задачи, что поможет вам спланировать ваше расписание. Каждая лабораторная работа может быть выполнена за 50 мин.

В третьей секции вы сможете найти подробные ответы на вопросы, содержащиеся в руководстве для учеников. Учитель может руководствоваться этими ответами, оценивая ответы своих учеников.

Каждый набор создан для того, чтобы максимально вовлечь ученика в практическую работу и в обсуждение теоретических вопросов. Вовлечение учеников в процесс позволяет привить им интерес к научной работе, основанной на логически выстроенным подходе к решению задач. Ученики, прошедшие данный курс обучения, начинают лучше понимать процесс получения научных результатов.

Содержание

Руководство для преподавателей	5
Введение в хроматографию	6
Образец – гемоглобин и витамин Б12	9
Подготовка к лабораторной работе	13
Схема эксперимента	16
Руководство для учеников	20
Урок 1. Введение в хроматографию	20
Урок 1. Образец – гемоглобин и витамин Б12	23
Урок 2. Лабораторная работа по хроматографии	26
Урок 3. Анализ результатов	30
Приложение А. Ответы на вопросы для учителей	31
Приложение Б. Словарь терминов	34

Цели работы:

- обсудить достоинства и недостатки разных способов колоночной хроматографии для очистки белков;

- объяснить, как с помощью хроматографии можно разделить и очистить природные или рекомбинантные белки;

- обсудить, как структура и биохимические свойства белков влияют на их разделение при разных способах колоночной хроматографии;

- применить научный подход для решения следующей задачи:

Задача: можно ли с помощью гель-фильтрации разделить гемоглобин (молекулярный вес 65 000 Да) и витамин В12 (молекулярный вес 1 350 Да)?

До лабораторной работы

Перед тем как проводить данную работу, рекомендуется сделать следующее:

1. Найти и обсудить с учениками материалы по структуре белков.

2. Повторить материалы по структуре и функции ДНК и синтезу белка.

3. Попросить учеников найти информацию (воспользовавшись библиотеками или Интернетом) о функциях каких-либо распространенных белков.

Идеи для вводного урока

Н

Рекомбинантный – полученный с помощью генетической инженерии, манипуляции с генетическим материалом организма путем введения или удаления генов (фрагментов ДНК)

аше тело содержит тысячи различных белков, выполняющих различные функции. Одни белки расщепляют пищу в кишечнике, другие являются гормонами, передающими сигналы от клетки к клетке, третьи – антителами, защищающими нас от болезней. Чтобы синтезировать белок, клетке необходима информация, закодированная в последовательности ДНК. Участок ДНК, кодирующий определенный белок, называется геном. На каждой хромосоме содержатся тысячи генов. Ген пищеварительного фермента отличается от гена, кодирующего антитело.

Зачастую белки применяются в медицине. Некоторые такие белки в достаточных количествах удается выделить из природных источников. Другие белки получают с помощью технологии рекомбинантной ДНК. И в том и в другом случае, интересующий нас белок находится в смеси с другими клеточными белками.

Н

Биотехнология - применение биологических знаний к окружающему миру, манипулирование живыми организмами и изменение свойств на генетическом уровне для получения полезных продуктов.

а долю белка приходится 75% сухого веса любого живого организма. Бактерии, применяемые в биотехнологии, вырабатывают до двух тысяч различных белков, поэтому необходимо уметь отделять интересующий белок от всех прочих клеточных белков. Поиск оптимальной процедуры для выделения конкретного белка зачастую является непростой биотехнологической задачей. Для того, чтобы разделять макромолекулы, ученые используют знание о физико-химических характеристиках этих молекул, таких как молекулярный вес (размер), электрический заряд и форма.

Руководство для преподавателей