生化实验.doc
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1、实验一:分光光度法一:定义:分光光度法是根据物质对不同波长的光波具有选择性吸收的特性-即可以产生吸收光谱,而建立起来的一种定量,定性分析的方法。分类:根据波长范围可分为紫外,可见和红外分光光度法。特点:1,与其它光谱分析方法相比,起仪器设备和操作都比较简单,费用少,分析速度快, 2,灵敏度高3,选择性好4,精密度和准确度较高 5,用途广泛。二:分光光度法基本原理:物质对光的选择性吸收1:光的基本性质:波动性,微粒性2:物质对光的选择性吸收:一种物质呈现何种颜色,是与入射光的组成和物质本身的结构有关。溶液呈现不同的颜色是由溶液中的质点(离子或分子)对不同波长的光具有选择性吸收而引起的。能复合成白
2、光的两种颜色的光也称为互补色光。3:吸收曲线(光谱)物质的分子内部存在状态:电子能级,振动能级,转动能级组成:紫外-可见吸收光谱,红外吸收光谱,远红外吸收光谱4、透光率和吸光度 当一束单色光通过均匀的溶液时,入射光强度为I0,吸收光强度为Ia,透射光强度为It,反射光强度为Ir,则I0 = Ia + It + Ir 透光率(transmittance)T:透射光的强度It与入射光强度I0之比。 透光率愈大,溶液对光的吸收愈少;透光率愈小,溶液对光的吸收愈多。吸光度A:透光率的负对数。A愈大,溶液对光的吸收愈多。 5、Lambert-Beer定律 Lambert定律:当一适当波长的单色光通过一固
3、定浓度的溶液时,其吸光度与光通过的液层厚度成正比。式中b为液层厚度,k1为比例系数,它与被测物质性质、入射光波长、溶剂、溶液浓度及温度有关,Lambert定律对所有的均匀介质都是适用的。 三:分光光度计的基本组成(1)光源光源的作用:发出所需波长范围内的连续光谱,有足够的光强度,稳定。可见光区:钨灯,碘钨灯(3202500 nm)紫外区:氢灯,氘灯(180375 nm)(2) 单色器单色器的作用:从光源的连续光谱中,分出某一波长范围的光,作为吸光光度分析的光源。棱镜:玻璃3503200 nm,石英1854000 nm;光栅:波长范围宽,色散均匀,分辨性能好,使用方便光栅工作原理:利用光通过光栅
4、时发生衍射和干涉现象而分光。(3) 吸收池(比色皿)比色皿用于盛参比溶液和被测试液。一般为长方形。同样厚度比色皿之间的透光率相差应小于0.5%。玻璃 能吸收紫外光,仅适用于可见光区石英 不吸收紫外光,适用于紫外和可见光区(4) 检测器:利用光电效应,将光能转换成电流讯号。常用的是:光电池,光电管,光电倍增管。(5)检流计:低档仪器:刻度显示;中高档仪器:数字显示,自动扫描记录。四:思考题1:为什么 物质对不同波长的光具有选择性吸收的特性?因为物质本身的分子,原子都处在一定能级的运动状态,当物质吸收了光的辐射以后,会产生能级跃迁,从而产生吸收光谱,由于光的波粒二象性,只有当入射光的能量同吸光物质
5、的基态和激发态能量差相等时才会被吸收,而物质的基态和激发态是由物质的原子构成和原子间相互作用决定的,因此不同物质的能态不同,对光的选择性吸收也不一样2:分光光度法用于物质的定性分析和定量分析有那些区别定性分析是选择合适溶剂,在相同条件下测相近待测液与标准液的吸光光谱定量分析是选择适当空白液作为基准,分别测定其n组溶液的A。实验二:血清谷丙转氨酶(ALT)活性的测定(赖氏法)一、实验目的: 掌握血清谷丙转氨酶活性测定的基本原理。 掌握比色定量分析中的标准曲线法。 .熟悉血清谷丙转氨酶活性测定的具体操作方法。 了解血清谷丙转氨酶活性测定的临床意义。二、实验原理 血清中的谷-丙转氨酶(ALT),在3
6、7、pH7.4的条件下,可催化基质(底物)液中的丙氨酸与-酮戊二酸生成谷氨酸和丙酮酸. 生成的丙酮酸可与起终止和显色作用的2,4二硝基苯肼发生加成反应,生成丙酮酸-2,4-二硝基苯腙,进而在碱性环境中生成红棕色的苯腙硝醌化合物,其颜色的深浅在一定范围内与丙酮酸的生成量,亦即与ALT活性的高低成正比关系。 【临床意义】 肝细胞中含ALT最丰富, 因此当肝脏疾病致肝细胞受损伤时,ALT即大量释放入血液,致使血清中ALT活性增高。 测定ALT是检查肝功能的重要指标之一。 ALT显著增高见于:各种急性肝炎及药物中毒性肝细胞坏死, 中等程度增高见于:肝癌、肝硬化、慢性肝炎及心肌梗塞, 轻度增高则见于:阻
7、塞性黄疸及胆道炎等疾病。 骨骼肌损伤、多发性肌炎亦可引起转氨酶活性升高。I. 注意事项】1. 血清样品的测定需在显色后30分钟内完成。 2. 在血清中加入底物后,应准确记时。六、思考题测定血液中的胞内酶有何意义?你还知道哪些类似的测定。许多器官组织的疾病常表现为血液中一些酶活性的异常,正常情况下,在组织细胞内发挥催化作用的酶在血清中含量甚微,只有组织器官受损造成细胞破坏或细胞膜通透性增高时,细胞内的某些酶释放入血,所以可通过测定血中酶活性判断病变的组织器官。乳酸脱氢酶 谷草转氨酶 Y-谷氨酰转移酶在赖氏法中, -酮戊二酸能否发生呈色反应,为什么?实验五 血清蛋白SDS-PAGE分析一、基本原理
8、 l 聚丙烯酰胺凝胶电泳简称为PAGE(Polyacrylamide gel electrophoresis),是以聚丙烯酰胺凝胶作为支持介质的一种常用电泳技术。l 聚丙烯酰胺凝胶由单体丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺聚合而成,聚合过程由自由基催化完成。催化聚合的常用方法有两种:化学聚合法和光聚合法。l 化学聚合以过硫酸铵(AP)为催化剂,以四甲基乙二胺(TEMED)为加速剂。在聚合过程中,TEMED催化过硫酸铵产生自由基,后者引发丙烯酰胺单体聚合,同时甲叉双丙烯酰胺与丙烯酰胺链间产生甲叉键交联,从而形成三维网状结构。具有分子筛效应。 l 蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中电泳时,它的迁移率取决于它所带净电荷以
9、及分子的大小 和形状等因素。l 如果向蛋白质溶液中加入足够量的SDS (十二烷基硫酸钠)和巯基乙醇,SDS可使蛋白质分子中的二硫键还原。l 由于十二烷基硫酸根带负电,使各种蛋白质SDS复合物都带上相同密度的负电荷,它的量大大超过了蛋白质分子原的电荷量, 因而掩盖了不同种蛋白质间原有的电荷差别,SDS与蛋白质结合后,还可引起构象改 变,蛋白质SDS复合物形成近似“雪茄烟”为18A,这样的蛋白质SDS复合物,在凝胶中的迁移率,不 再受蛋白质原的电荷和形状的影响,而取决于分子量的大小由于蛋白质SDS复合物在单位长度上带有相等的电荷,所以它们以相等的迁移速度从浓缩胶进入分离胶,进入分离胶后,由于聚丙烯
10、酰胺的分子筛作用,小分子的蛋白质可以容易的通过凝胶孔径,阻力小,迁移速度快;大分子蛋白质则受到较大的阻力而被滞后,这样蛋白质在电泳过程中就会根据其各自分子量的大小而被分离。扩展内容l SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳可以用于测定蛋白质的分子量。当分子量在15KD到200KD之间时,蛋白质的迁移率和分子量的对数呈线性关系,若将已知分子量的标准蛋白质的迁移率对分子量对数作图,可获得一条标准曲线,未知蛋白质在相同条件下进行电泳,根据它的电泳迁移率即可在标准曲线上求得分子量。 l SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳经常应用于提纯过程中纯度的检测,纯化的蛋白质通常在SDS电泳上应只有一条带,但如果蛋白质是由不同的亚基组成
11、的,它在电泳中可能会形成分别对应于各个亚基的几条带。l SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳具有较高的灵敏度,一般只需要不到微克量级的蛋白质,而且通过电泳还可以同时得到关于分子量的情况,这些信息对于了解未知蛋白及设计提纯过程都是非常重要的。l PAGE根据其有无浓缩效应,分为连续系统和不连续系统两大类。l 连续系统电泳体系中缓冲液pH值及凝胶浓度相同,带电颗粒在电场作用下,主要靠电荷和分子筛效应。l 不连续系统中由于缓冲液离子成分,pH,凝胶浓度及电位梯度的不连续性,带电颗粒在电场中泳动不仅有电荷效应,分子筛效应,还具有浓缩效应,因而其分离条带清晰度及分辨率均较前者佳。不连续体系由电极缓冲液、浓缩胶及分离
12、胶所组成浓缩胶是由AP催化聚合而成的大孔胶,凝胶缓冲液为pH6.7的Tris-HC1。分离胶是由AP催化聚合而成的小孔胶,凝胶缓冲液为pH8.9 Tris-HC1。电极缓冲液是pH8.3 Tris-甘氨酸缓冲液。2种孔径的凝胶、2种缓冲体系、3种pH值使不连续体系形成了凝胶孔径、pH值、缓冲液离子成分的不连续性,这是样品浓缩的主要因素。 l 浓缩胶的作用是有堆积作用,凝胶浓度较小,孔径较大,把较稀的样品加在浓缩胶上,经过大孔径凝胶的迁移作用而被浓缩至一个狭窄的区带。当样品液和浓缩胶选TRIS/HCL缓冲液,电极液选TRIS/甘氨酸。电泳开始后,HCL解离成氯离子,甘氨酸解离出少量的甘氨酸根离子
13、。蛋白质带负电荷,因此一起向正极移动,其中氯离子最快,甘氨酸根离子最慢,蛋白居中。电泳开始时氯离子泳动率最大,超过蛋白,因此在后面形成低电导区,而电场强度与低电导区成反比,因而产生较高的电场强度,使蛋白和甘氨酸根离子迅速移动,形成以稳定的界面,使蛋白聚集在移动界面附近,浓缩成一中间层。 l 分离胶是由AP催化聚合而成的小孔胶,具有分子筛效应。 l SDS是阴离子去污剂,作为变性剂和助溶试剂,它能断裂分子内和分子间的氢键,使分子去折叠,破坏蛋白分子的二、三级结构。而强还原剂如巯基乙醇,二硫苏糖醇能使绊胱氨酸残基间的二硫键断裂。l 在样品和凝胶中加入还原剂和SDS后,分子被解聚成多肽链,解聚后的氨
14、基酸侧链和SDS结合成蛋白- SDS胶束,所带的负电荷大大超过了蛋白原有的电荷量,这样就消除了不同分子间的电荷差异和结构差异。l 蛋白质的迁移率主要取决于它的相对分子质量,而与所带电荷和分子形状无关。 三 思考题分离胶和浓缩胶的机制浓缩胶的作用是有堆积作用,凝胶浓度较小,孔径较大,把较稀的样品加在浓缩胶上,经过大孔径凝胶的迁移作用而被浓缩至一个狭窄的区带。当样品液和浓缩胶选TRIS/HCL缓冲液,电极液选TRIS/甘氨酸。电泳开始后,HCL解离成氯离子,甘氨酸解离出少量的甘氨酸根离子。蛋白质带负电荷,因此一起向正极移动,其中氯离子最快,甘氨酸根离子最慢,蛋白居中。电泳开始时氯离子泳动率最大,超
15、过蛋白,因此在后面形成低电导区,而电场强度与低电导区成反比,因而产生较高的电场强度,使蛋白和甘氨酸根离子迅速移动,形成以稳定的界面,使蛋白聚集在移动界面附近,浓缩成一中间层。分离胶是由AP催化聚合而成的小孔胶,具有分子筛效应。分子以相等的迁移速度从浓缩胶进入分离胶,进入分离胶后,由于聚丙烯酰胺的分子筛作用,小分子的蛋白质可以容易的通过凝胶孔径,阻力小,迁移速度快;大分子蛋白质则受到较大的阻力而被滞后,这样蛋白质在电泳过程中就会根据其各自分子量的大小而被分离。实验六 色 谱 法一、色谱法的概念和特点色谱法又称层析法,是1906年俄国植物学家Michael Tswett发现并命名。他将植物叶子的多
16、种色素装填于含吸附剂的柱子,并输入流动的液体,各个色素就以不同的速率流动后形成不同的色带而被分开,由此得名为“色谱法”(Chromatography) 。色谱法是利用混合物中各组分物理化学性质的差异(如吸附力、分子形状及大小、分子亲和力、分配系数等),使各组分在两相(固定相;流动相)中的分布程度以及受流动相作用产生的推动力、固定相作用产生的阻力的不同,使各组分产生不同的移动速度,使得结构上只有微小差异的各组分得到分离。 在柱色谱法中,固定在管子(玻璃或不锈钢)的填充物(固体或液体)称为固定相,沿固定相流动的流体(气体或液体)称为流动相,此管称为色谱柱。在其它类型的色谱法(如:平板色谱法)也可照
17、此类推。 色谱法是目前各种分离技术中效率最高和应最广的方法之。同时,它又能进行精确的定性、定量分析。在色谱分析中,通常是根据色谱峰的位置来进行定性分析,根据色谱峰的面积或高度进行定量分析。色谱法的特点:1、分离效能高:它能够很好地分离理化性质极为相似的混合物如同系物、同分异构体,甚至同位索,这是经典的物理化学分离方法不易达到的。2、灵敏度高:可检测10-11-10-13g的物质,适于作痕量分析。所需样品量极少,一般以ug计,有时仅以ng计。3、分析速度快:一般只霄几分钟或几十分钟便可完成一个试样的分析。4、操作简便、应用广泛:色谱法几乎能分析所有的化学物质。目前,成套的色谱仪有很多,它们大多具
18、有高度自动化能力。色谱法的缺点:对未知物的结构分析比较困难。如果没有待测物的纯品或相应的色谱定性数据相对照,则很难从色谱峰给出定性结果。二、色谱法的基本原理 关于色谱法的基本理论主要有两个;(1)塔板理论。(2)速率理沦。其中前者是基础。限于篇幅,我们这里只讨论塔板理论。 在讨论塔板理沦之前,先谈谈什么是分配系数。 分配系数K: 分配系数是指在一定的温度和压力下,当分配体系达到平衡时组分在固定相中的浓度CS与在流动相中的浓度CM之比为一常数。此常数称为分配系数K,即 K值的大小表明被分离的组分与固定相分子同作用力的大小。K值小的组分在柱中滞留的时间短,较早地流出色谱柱;反之,K值大的组分在柱中
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