64生物化学方法及其在中医研究中的应用-6ksx.docx
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1、第六章 第四节节 生物物化学方方法及其其在中医医研究中中的应用用一生物物化学的的主要实实验方法法有哪些些?答题要点点:(一)生生物大分分子物质质的分离离和提纯纯生物大分分子主要要指蛋白白质、核核酸、糖糖类和脂脂类等物物质。制制备高度度纯化的的生物大大分子是是研究大大分子结结构与功功能的前前提,整整个分离离提纯过过程可分分为以下下几个阶阶段: 1材料选选择。原原则是:选取所所需成分分含量较较高、来来源丰富富、工艺艺简单、成成本低廉廉的材料料。例如如,胰岛岛素的提提取可选选择猪胰胰。还要要注意取取材新鲜鲜,要进进行预处处理,对对于蛋白白质和核核酸的提提取要在在低温条条件下进进行,防防止生物物大分子
2、子的变性性、失活活。 2细胞破破碎。生生物大分分子绝大大部分存存在于细细胞内。根根据材料料来源及及实验要要求,可可选取匀匀浆器研研磨、高高速组织织捣碎器器、反复复冻融、超超声波破破碎、自自溶、酶酶消化、表表面活性性剂处理理法等。 3亚细胞胞器的分分离。各各类生物物大分子子在细胞胞内分布布往往是是区域化化的。例例,DNNA几乎乎全部在在细胞核核中,电电子传递递链和氧氧化磷酸酸化酶系系分布在在线粒体体,蛋白白质合成成酶系在在内质网网(微粒粒体)上上,Naa+-K+-ATPP酶分布布在细胞胞膜上等等,因此此细胞破破碎后,可可以先分分离亚细细胞器,这这有助于于制备纯纯度更高高的生物物大分子子。亚细细胞
3、器的的分离,一一般采用用不同密密度梯度度介质,经经差速离离心法制制备。 4提取。提提取过程程,首先先要使生生物大分分子与其其他物质质分离开开来,使使大分子子物质充充分释放放出来,在在此过程程中,特特别要考考虑溶剂剂性质、ppH值、离离子强度度、介电电常数、抽抽提温度度等多种种影响溶溶解度的的因素,然然后可结结合经验验并根据据具体实实验条件件灵活地地选取某某一试剂剂进行提提取。 5分离纯纯化。刚刚提取得得到的大大分子物物质,往往往是粗粗制品,含含有许多多杂质,必必须进一一步分离离纯化。分分离提纯纯各种生生物大分分子,主主要根据据各种物物质的分分子大小小、溶解解度、带带电性、亲亲和力大大小等差差异
4、,选选用有机机溶剂沉沉淀,等等电点沉沉淀,盐盐析,层层析,电电泳,超超离心,吸吸附,结结晶等方方法。 6浓缩、干干燥及保保存。经经过分离离、纯化化得到的的提取液液有时很很稀,体体积较大大,需要要采用蒸蒸馏法、冰冰冻法、吸吸收法、超超滤法等等,去除除水分而而浓缩。最最后低温温保存,有有时还需需加入防防腐剂或或稳定剂剂,防止止生物大大分子变变性失活活。(二)离离心技术术离心技术术是利用用物体高高速旋转转时产生生强大的的离心力力,使置置于旋转转体中的的悬浮颗颗粒发生生沉降或或漂浮,从从而使某某些颗粒粒达到浓浓缩或与与其他颗颗粒分离离之目的的。这里里的悬浮浮颗粒往往往是指指制成悬悬浮状态态的细胞胞、细
5、胞胞器、病病毒和生生物大分分子等。离离心机转转子高速速旋转时时,当悬悬浮颗粒粒密度大大于周围围介质密密度时,颗颗粒离开开轴心方方向移动动,发生生沉降;如果颗颗粒密度度低于周周围介质质的密度度时,则则颗粒朝朝向轴心心方向移移动而发发生漂浮浮。常用用的离心心机有多多种类型型,一般般低速离离心机的的最高转转速不超超过60000rrpm,高高速离心心机在2250000rppm以下下,超速速离心机机的最高高速度达达300000rrpm以以上。根据离心心原理,可可设计多多种离心心方法,常常见下列列三大类类型: 1差速离离心法。通通过逐步步增加相相对离心心力,使使一个非非均相混混合液内内形状不不同的大大小颗
6、粒粒分步沉沉淀。 2密度梯梯度离心心法。离离心前,离离心管内内先装入入分离介介质(如如蔗糖、甘甘油等),使使形成连连续的或或不连续续的密度度梯度介介质,然然后加入入样品进进行离心心,具体体又可分分为: 1)速速度区带带离心法法。离心心前,离离心管内内先装入入蔗糖、甘甘油、CCsCll、Perrcolll等密密度梯度度介质,待待分离样样品铺在在梯度液液的顶部部,离心心管底部部或梯度度层中间间,同梯梯度液一一起离心心,利用用各颗粒粒在梯度度液中沉沉降速度度或漂浮浮速度的的不同,使使具有不不同沉降降速度的的颗粒处处于不同同密度的的梯度层层内,达达到彼此此分离的的目的。本本法可分分离各种种细胞、病病毒
7、、染染色体、脂脂蛋白、DDNA和和RNAA等生物物样品。 2)预预制梯度度等密度度离心法法。要求求在离心心前预先先配制管管底浓而而管顶稀稀的密度度梯度介介质,常常用介质质有蔗糖糖、CssCl、Cs2SO4等,待待分离样样品一般般铺在梯梯度液顶顶上,如如需挟在在梯度液液中间或或管底部部,则需需调节样样品液密密度。离离心后,不不同密度度的样品品颗粒到到达与自自身密度度相等的的梯度层层,即达达到等密密度的位位置而获获得分离离。 3)自自成梯度度等密度度离心法法。某些些密度介介质经过过离心后后会自成成梯度,例例Perrcolll,可可迅速形形成梯度度,CssCl、Cs2SO4和三碘碘甲酰葡葡萄糖胺胺经
8、长时时间离心心后也可可产生稳稳定的梯梯度。需需要离心心分离的的样品可可和梯度度介质先先均匀混混合,离离心开始始后,梯梯度介质质由于离离心力的的作用逐逐渐形成成管底浓浓而管顶顶稀的密密度梯度度,与此此同时,可可以带动动原来混混合的样样品颗粒粒也发生生重新分分布,到到达与其其自身密密度相等等的梯度度层里,即即达到等等密度的的位置而而获得分分离。 3沉降平平衡离心心法。根根据被分分离物质质的浮力力密度差差别进行行分离,所所用的介介质起始始密度约约等于被被分离物物质的密密度,介介质在离离心过程程中形成成密度梯梯度,被被分离物物质沉降降或上浮浮到达与与之密度度相等的的介质区区域中停停留并形形成区带带。(
9、三)层层析技术术层析法又又称色谱谱法,是是目前广广泛应用用的一类类分离分分析技术术。它是是利用混混合物各各组分理理化性质质上的差差异,例例如吸附附力、溶溶解度、分分配系数数、带电电性、分分子大小小、亲和和力等,使使各组分分以不同同程度分分布在二二个相中中,其中中一个为为固定相相,另一一个为流流动相,当当混合物物随流动动相通过过固定相相时,由由于各组组分受固固定相的的阻力和和流动相相的推力力不同,而而使各组组分移动动速度各各异,以以达到分分离的目目的。主主要有: 1根据分分离的原原理可划划分为: 1)吸吸附层析析。是利利用混合合物随流流动相通通过由吸吸附剂组组成的固固定相时时,因吸吸附剂对对各组
10、分分的吸附附能力的的不同,而而使各组组分流动动速度不不同,将将各组分分分离。吸吸附层析析根据支支持物装装填方式式的不同同有柱层层析和薄薄层层析析类,前前者常用用于分离离非极性性或极性性较小的的有机物物,后者者用于分分离氨基基酸、类类固醇激激素等。 2)分分配层析析。利用用混合物物随流动动相(非非极性溶溶剂)通通过含极极性溶剂剂的载体体组成的的固定相相时,由由于各组组分在二二相中的的分配系系数的不不同,而而使混合合物各组组分在两两相间发发生不同同的分配配现象而而逐渐分分开。分分配层析析应用最最广泛的的是纸层层析。 3)离离子交换换层析。离离子交换换层析是是利用离离子交换换剂作为为固定相相,离子子
11、交换剂剂是一类类具有酸酸性或碱碱性基团团,能与与溶液中中的阳离离子或阴阴离子发发生交换换的不溶溶性物质质,流动动相通常常是具有有一定ppH值和和一定离离子强度度的电解解质溶液液。将混混合溶液液加入离离子交换换柱,由由于离子子交换剂剂对混合合液中各各种离子子具有不不同的亲亲和力而而产生不不同的吸吸附作用用,当流流动相流流经离子子交换柱柱时,可可以降低低离子交交换剂对对吸附离离子的亲亲和力而而被交换换洗脱下下来,从从而达到到分离的的目的。 4)凝凝胶层析析。以多多孔性网网状结构构的凝胶胶(葡聚聚糖凝胶胶、聚丙丙烯酰胺胺凝胶或或琼脂糖糖凝胶等等)为固固定相装装柱,将将分子量量大小不不同的混混合组分分
12、加入柱柱,用一一种洗脱脱液作为为流动相相进行洗洗脱。小小分子物物质易进进入凝胶胶颗粒内内部使流流程延长长,大分分子物质质不能进进入凝胶胶颗粒内内而被排排阻在外外,流程程较短,经经过一定定洗脱时时间后,可可将混合合物按分分子大小小不同分分离开来来。 5)亲亲和层析析。亲和和层析是是根据生生物大分分子与其其配基之之间具有有高度专专一性的的亲和力力而设计计的一种种层析技技术。具具有专一一亲和力力的生物物分子对对主要有有:酶与与底物(包包括辅酶酶与辅基基)、激激素与受受体、抗抗原与抗抗体、DDNA与与RNAA、凝集集素与糖糖蛋白等等,由于于结合双双方是互互配的,因因此分子子对任何何一方均均可作为为配基
13、,通通过化学学法连接接到载体体上作为为固定相相装柱,将将欲分离离的混合合物(分分子对另另一方)加加入柱,由由于分子子对双方方有高度度亲和力力而被吸吸附结合合在柱上上,其它它杂质首首先随流流动相被被洗脱下下来,然然后改变变流动相相成分,将将吸附结结合在柱柱上的亲亲合分子子洗脱下下来。 2根据两两相物理理状态可可划分为为: 1)液液相层析析。流动动相为液液体的层层析,如如上述各各种层析析。 2)气气相层析析。流动相为为气体的的层析。固固定相有有固体或或液体,故故又分作作气固层层析或气气液层析析。 3根据支支持物的的装填方方式可划划分为:柱层析(将将支持物物装在管管子中成成柱形,在在柱中进进行层析析
14、),薄薄层层析析(支持持物铺在在玻璃板板上成一一薄层,在在薄层上上进行层层析),纸纸层析(用用纸做支支持物的的层析)。(四)电电泳技术术带电颗粒粒在电场场作用下下,向着着其电性性相反方方向移动动的现象象称为电电泳。由由于被分分离物质质各自的的带电性性、带电电量、分分子颗粒粒大小和和形状等等的不同同,在同同一电埸埸下它们们的移动动速度各各异,经经过一定定时间电电泳后可可被分离离开来。在电泳过过程中,带带电颗粒粒的迁移移率在一一定条件件下与其其所带电电量、颗颗粒半径径和溶液液的粘度度相关。此此外还有有以下因因素可以以影响物物质的电电泳迁移移率:电电场强度度、溶液液的pHH值、溶溶液的离离子强度度、
15、电渗渗作用等等。 目前前采用的的电泳大大致有三三大类:显微电电泳、自自由界面面电泳和和区带电电泳。其其中区带带电泳应应用较为为广泛。所所谓区带带电泳是是指在电电埸作用用下,被被分离的的各组分分在支持持物上相相互分离离为不同同的区带带。分类类如下: 1)按按支持物物的物理理性状不不同可分分为:(11)滤纸纸及其他他纤维纸纸电泳,(22)粉末末电泳,(33)凝胶胶电泳、(44)缘线线电泳。 2)按按支持物物的装置置形式不不同可分分为:(11)平板板式电泳泳,(22)垂直直板式电电泳,(33)垂直直柱式电电泳,(44)连续续液动电电泳。 3)按按pH的的连续性性不同可可分为:(1)连连续pHH电泳,
16、(22)非连连续pHH电泳。(五)光光谱技术术 光谱谱技术是是利用各各种化学学物质所所具有的的发射、吸吸收或散散射辅射射能的特特性,对对物质进进行定性性或定量量的一类类分析技技术。它它具有灵灵敏度高高,测定定简便、快快速,试试样不被被破坏等等优点,是是一类最最常用的的生化测测定技术术。 1比色分分析法 比色色法是利利用有色色物质对对一定波波长的光光的吸收收特性来来进行定定量的一一种分析析方法。在在一定浓浓度范围围内,溶溶液中有有色物质质的浓度度与溶液液颜色的的深度成成正比,用用可见光光(4000-7760nnm)作作光源,比比较溶液液的颜色色深浅度度以测定定所含有有色物质质浓度的的方法,叫叫做
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