《生物化学》实验讲义.pdf
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1、实验一蛋白质及氨基酸的颜色反应一、目的意义一、目的意义1、学习几种鉴定氨基酸与蛋白质的一般方法及其原理。2、学习和了解一些鉴定蛋白质的特殊颜色反应及其原理。二、实验原理二、实验原理1、双缩脲反应当尿素加热到 180左右时,2 分子尿素发生缩合放出1 分子氨而形成双缩脲。双缩脲在碱性溶液中与铜离子结合生成复杂的紫红色化合物,这一呈色反应称为双缩脲反应。蛋白质分子中含有多个与双缩脲相似的键,因此也具有双缩脲的颜色反应。借此可以鉴定蛋白质的存在或测定其含量。应当指出,双缩脲反应并非蛋白质的特异颜色反应,因为凡含有肽键的物质并不都是蛋白质。2、茚三酮反应蛋白质与茚三酮共热,产生蓝紫色化合物,此反应为一
2、切蛋白质及-氨基酸(除脯氨酸和羟脯氨酸)所共有。含有氨基酸的其他化合物也呈此反应。该反应十分灵敏,1:1500000 浓度的氨基酸水溶液就能呈现反应。因此,此反应广泛用于氨基酸的定量测定。3、黄色反应含有苯环侧链的(特别是含酪氨酸)蛋白质溶液与硝酸共热时,呈黄色(硝基化合物),再加碱则变为橙黄色,此反应也称为黄蛋白反应。OHHONO2+NaOHOH+HNO3HONO2+H2O1ONOH三、仪器与试剂三、仪器与试剂1、试剂(1)蛋白质溶液:取10mL 鸡蛋清,用蒸馏水稀释至100mL,搅拌均匀后用纱布过滤得上清液。(2)0.3%色氨酸溶液、0.3%酪氨酸溶液、0.3%脯氨酸溶液、0.5%甘氨酸溶
3、液、0.5%苯酚溶液。(3)0.1茚三酮乙醇溶液:称取0.1g 茚三酮,溶于 100mL 95乙醇。(4)10NaOH 溶液、1硫酸铜溶液、尿素、浓硝酸。2、仪器:试管及试管夹、酒精灯。四、操作方法四、操作方法1、双缩脲反应(1)取一支干燥试管,加入少量尿素,用微火加热使之熔化,待熔化的尿素开始变硬时停止加热。此时,尿素已缩合为双缩脲并放出氨气(可由气味辨别)。待试管冷却,加入约 1mL10NaOH 溶液,振荡使其溶解,再加入1 滴 1硫酸铜溶液。混匀后观察出现的粉红色。(2)另取 1 支试管,加入 1mL 蛋白质溶液,再加入 2mL 10NaOH 溶液摇匀,然后再加入2滴 1的硫酸铜溶液。摇
4、匀观察其颜色变化。(3)注意事项加入的硫酸铜不可过量,否则会产生蓝色的氢氧化铜,从而掩盖了双缩脲反应的粉红色。(4)记载上述实验过程和结果,并解释现象。2、茚三酮反应(1)取 3 支试管,分别加入蛋白质溶液、0.3%脯氨酸溶液、0.5%甘氨酸溶液各 1mL,再加 0.5mL0.1茚三酮乙醇溶液,混匀后在小火上加热煮沸12min,放置冷却,观察颜色变化。(2)在滤纸的不同部位分别滴上一滴0.3%脯氨酸溶液、0.5%甘氨酸溶液,风干后再在原处滴一滴 0.1茚三酮乙醇溶液,在微火旁烘干显色,观察斑点出现及其颜色。(3)记载上述实验过程和结果,并解释现象。3、黄色反应向 6 个试管中按下表加试剂,观察
5、现象并记录。管 号材 料加入量(滴)浓硝酸(滴)现象逐滴加 10%NaOH 后现象1蛋白质溶液422指甲少许203450.3%色氨酸4460.3%酪氨酸44头发0.5%苯酚少许2044酒精灯加热煮沸2实验二蛋白质的沉淀反应蛋白质是亲水胶体,当其稳定因素被破坏或与某些试剂结合成不溶性盐类后,即自溶液中沉淀析出(浑浊现象),此现象叫蛋白质的沉淀反应。(一)蛋白质的盐析作用(一)蛋白质的盐析作用一、目的意义一、目的意义了解盐析法及可逆沉淀的原理,学习用盐析法沉淀分离蛋白质。二、实验原理二、实验原理盐析现象是指般蛋白质在高浓度盐溶液中溶解度下降,故向其溶液中加入中性盐至一定浓度时,蛋白质即自溶液中沉淀
6、析出。盐析作用与两种因素有关:蛋白质分子被浓盐脱水;分子所带电荷被中和。盐溶现象为低盐浓度可使蛋白质的溶解度增加,实验时要加足够量的盐。蛋白质的盐析作用是可逆过程,用盐析方法沉淀蛋白质时,较少引起蛋白质变性,经透析或用水稀释时又可溶解。三、仪器与试剂三、仪器与试剂1、试剂 蛋白质溶液:取 10mL 鸡蛋清,用蒸馏水稀释至 100mL,搅拌均匀后用纱布过滤得上清液。饱和硫酸铵溶液;10%氢氧化钠溶液;1%硫酸铜溶液。四、操作方法四、操作方法1、取蛋白质溶液约 2mL 于试管中,加入过量的饱和硫酸铵溶液,混匀后静置 3 分钟则析出沉淀。(二)重金属盐类沉淀蛋白质(二)重金属盐类沉淀蛋白质一、目的意
7、义一、目的意义了解重金属盐类沉淀法的原理,学习用重金属盐类沉淀法沉淀分离蛋白质。二、实验原理二、实验原理溶液 pH 在蛋白质等电点以上时,重金属盐类(如Pb2+、Cu2+、Hg2+及 Ag+等)易与蛋白质结合成不溶性盐而沉淀。重金属盐类沉淀蛋白质通常比较完全,故常用重金属盐除去液体中的蛋白质。但应注意,在使用某些重金属盐(如硫酸铜或醋酸铅)沉淀蛋白质时,不可过量,否则将引起沉淀再溶解,此时的溶解为生成憎水胶体的缘故。三、仪器与试剂三、仪器与试剂31、试剂 蛋白质溶液(与双缩脲反应相同);5%CuSO4溶液;3%AgNO3溶液。四、操作方法四、操作方法1、取试管 2 支各加蛋白质溶液 1mL。2
8、、向各管分别滴加 23 滴加 5CuSO4溶液、3AgNO3溶液,观察各管所生成的沉淀。3、在硫酸铜产生蛋白质沉淀的试管中,倒掉大部分沉淀,留少量沉淀,继续加入 5CuSO4溶液,观察沉淀的溶解。(三)有机酸沉淀蛋白质(三)有机酸沉淀蛋白质一、目的意义一、目的意义了解有机酸沉淀法的原理,学习用有机酸沉淀法沉淀分离蛋白质。二、实验原理二、实验原理生物碱是植物中具有显著生理作用的一类含氮的碱性物质。凡能使生物碱沉淀,或能与生物碱作用产生颜色反应的物质,称为生物碱试剂。如鞣酸、苦味酸和磷钨酸等。当蛋白质溶液 pH 值低于其等电点时,蛋白质为阳离子,能与生物碱试剂的阴离子结合成不溶性盐而沉淀。溶液中的
9、蛋白亦能被有机酸沉淀,其中以三氯醋酸的作用最为灵敏而且特异,因此广泛地被用于沉淀蛋白质,为首选沉淀剂,只能沉淀蛋白质,不能沉淀其水解产物,加热可除去。三、仪器与试剂三、仪器与试剂1、试剂 蛋白质溶液(与双缩脲反应相同);5%三氯醋酸溶液;5%单宁酸溶液。四、操作方法四、操作方法1、取蛋白质溶液 1mL 于试管中,加数滴三氯醋酸溶液,观察现象。2、取蛋白质溶液 1mL 于试管中,加数滴单宁酸溶液,观察现象。4实验三实验三氨基酸的纸层析氨基酸的纸层析一、目的意义一、目的意义1、了解并掌握氨基酸纸层析的原理和方法。2、学习纸层析的操作技术,分离鉴定未知样品的氨基酸成分。二、实验原理二、实验原理纸层析
10、法属于分配层析法的一种,是以滤纸作为惰性支持物。滤纸纤维上分布大量的亲水性羟基,因此能吸附水作为固定相,通常把有机溶剂作为流动相。将样品在滤纸上(此点称为原点),用有机溶剂进行展层时,样品中的各种溶质即在两相溶剂中不断进行分配。由于各种溶质在两相溶剂中的分配系数不同,因而不同溶质随流动相移动的速率不等,于是从点样的一端向另一端展开时,样品中不同溶质被分离开来,形成距原点距离不等的层析点。样品被分离后在纸层析图谱上的位置,是用比移值Rf 来表示的在一定条件下(如温度、展层剂的组成、层析纸质量等不变),某物质的 Rf 值是一个常数,借此可作定性分析依据。三、仪器与试剂三、仪器与试剂1、试剂(1)氨
11、基酸标准溶液:1%的甘氨酸、脯氨酸。(2)混合氨基酸溶液:将 1%的甘氨酸、脯氨酸也按 1%浓度制成混合溶液。(3)展层剂:将20 毫升的正丁醇和 5 毫升的冰醋酸放入分液漏斗中,与15 毫升水混合,充分振荡,静止后分层,放出下层水层后备用。(4)显色剂:0.1%茚三酮正丁醇溶液。2、仪器层析缸(12*12CM 规格,垂直型)、层析滤纸(新华一号滤纸,事先裁成11*11CM规格)、电吹风(学生自带,每组一个)、三角板、铅笔和干纸巾(学生自带,每组一套)、毛细管。四、操作方法四、操作方法1、准备滤纸:三个点,每隔2CM 画一个“+”,用铅笔连起描成一条直线。每个“+”点距离滤纸底端 2CM。2、
12、点样:每个样品用毛细管点3 次,每次点完后用电吹风吹干。一个样品用一支毛细管。3、饱和平衡:在缸底部玻璃突起的一侧加入10-15ml 展层剂,另一侧先不加;让滤纸都放先放到未加展层剂的干燥一侧,然后盖上盖子平衡饱和20 分钟。(可写试验报告,简单讲课)4、开始层析:稍微拿出滤纸,再在干燥的一侧也加入10-15ml 展层剂,然后让滤纸分别在该侧开始层析。55、结束层析:等到展层剂上升到距离滤纸上端3cm 左右,就拿出滤纸,用铅笔划线描出液体的上边界,然后用电吹风吹干。6、茚三酮显色:把滤纸放在桌面上,整张纸用滴管滴加满茚三酮溶液,再用热风吹干,直到有结果出现。7、计算 RF 值:用铅笔描出每个氨
13、基酸的区域,测量距离计算甘氨酸和脯氨酸的Rf 值。(每个组需将该滤纸夹在组长的实验报告中,并注明是第几组)五、结果计算五、结果计算1、用铅笔将层析结果轮廓和中心点描出来,计算各种氨基酸的Rf 值。2、分析混合样品中未知氨基酸的组分。六、作业题六、作业题1、若展开剂高于点样线,对最终的层析结果有何影响?2、点样时,样品浓度太高或斑点之间间距过小,对最终的层析结果有何影响?6实验四牛奶中酪蛋白的制备一、目的意义一、目的意义1、学习从牛奶中制备酪蛋白的原理和方法。2、掌握等电点沉淀法提取蛋白质的方法。二、实验原理二、实验原理牛乳中的主要的蛋白质是酪蛋白,含量约为3.5g/100mL。酪蛋白是一些含磷
14、蛋白质的混合物,不溶于水、醇、有机溶剂,等电点为4.7。利用等电点时溶解度最低的原理,将牛乳的pH 调至 4.7 时,酪蛋白就沉淀出来。用乙醇洗涤沉淀物,除去脂类杂质后便可得到纯酪蛋白。三、仪器与试剂三、仪器与试剂1、试剂(1)95%乙醇;(2)无水乙醚;(3)0.2mol/L pH4.7 醋酸醋酸钠缓冲液:先配A 液与 B 液,A 液:0.2mol/L 醋酸钠溶液,称 NaAC3H2O 54.44g,定容至 2000mL;B 液:0.2mol/L 醋酸溶液,称纯醋酸(含量大于99.8%)12.0g 定容至 1000mL;取 A 液 1770mL,B 液 1230mL 混合即得 pH4.7 的
15、醋酸醋酸钠缓冲液3000mL。(4)乙醇乙醚混合液:乙醇:乙醚=1:1(V/V)。(5)10%醋酸溶液2、仪器:新鲜牛奶;台式离心机、抽滤装置、精密pH 试纸、恒温水浴锅、烧杯、温度计、50ml 大离心管。四、操作方法四、操作方法1、酪蛋白的粗提20mL 牛奶加热至 40,在搅拌下慢慢加入预热至40(实验前水浴锅提前预热到43)、pH4.7 的醋酸缓冲液 20mL,对照精密 pH 试纸用 10%醋酸溶液调 pH 至 4.7(肉眼可见絮状物质如果牛奶与缓冲液混合后,絮状沉淀出现不充分,需要加入较多的醋酸溶液,否则离心后没有分层)。将上述悬浮液冷却至室温。离心10 分钟(3000r/min)。弃去
16、清液,得酪蛋白粗制品。2、酪蛋白的纯化(1)加入 40ml 蒸馏水搅拌洗涤沉淀,直接抽滤(事先检查真空泵是否已加满水)。(2)在沉淀中加入 30mL 乙醇,搅拌片刻,将全部悬浊液转移至布氏漏斗中抽滤(注意不要沾壁)。用乙醇乙醚混合液洗沉淀1 次(不要更换滤纸),最后用乙醚洗沉淀1 次,抽干。(3)将沉淀摊开在干燥滤纸上,电炉上烘干,得酪蛋白纯品。7(4)准确称重,计算含量和得率。五、结果计算五、结果计算X m100V式中:X酪蛋白含量,g/100 mL 牛乳;V量取牛奶的体积,mL;m收获酪蛋白的质量,g。六、注意事项六、注意事项1、由于本法是应用等电点沉淀法来制备蛋白质,故调节牛奶液的等电点
17、一定要准确。最好用酸度计测定。2、精制过程用乙醚是挥发性、有毒的有机溶剂,最好在通风橱内操作。3、目前市面上出售的牛奶是经加工的奶制品,不是纯净牛奶,所以计算时应按产品的相应指标计算。七、作业题七、作业题1、试验中,分别加入乙醇、乙醚洗涤沉淀的作用是什么?2、试验中,你觉得影响最终酪蛋白纯度和得率的因素可能会有哪些?请简单分析8实验五酵母 RNA 的提取一、目的意义一、目的意义掌握稀碱法提取 RNA 的原理和方法,学会抽滤操作。二、实验原理二、实验原理酵母细胞富含核酸,且核酸主要是 RNA,含量为干菌体的 2.67%10.0%,而 DNA 含量较少,仅为 0.03%0.516%。为此提取 RN
18、A 多以酵母为原料。工业上制备RNA 多选用低成本、适于大规模操作的稀碱法或浓盐法。这两种方法所提取的核酸均为变性的RNA,主要用作制备单核苷酸的原料,其工艺比较简单。稀碱法是用氢氧化钠使酵母细胞壁变性、裂解,然后用酸中和,除去蛋白质和菌体后的上清液用乙醇沉淀 RNA 或调 pH2.5 利用等电点沉淀。提取的RNA 有不同程度的降解。浓盐法是用高浓度盐溶液处理,同时加热,以改变细胞壁的通透性,使核酸从细胞内释放出来。三、仪器与试剂三、仪器与试剂1、试剂 0.2%氢氧化钠溶液;酸性乙醇溶液:30mL 乙醇加 0.3mL HCl;95%乙醇;乙醚;2、仪器:酵母粉、量筒、抽滤瓶、布氏漏斗、台式离心
19、机、天平等。四、操作方法四、操作方法1、研磨:称取 3g 干酵母粉于研钵中(如果是10 个组,称取 30 克,大研钵中磨,再分装给各个组),加入30mL(10 个组,是 300 mL)0.2%NaOH 溶液中,加入少量石英砂,研磨均匀 10min。2、沸水提取:将酵母匀浆转入100mL 小烧杯中沸水浴(提前打开水浴锅,加热到95 度)加热 20 分钟,不断搅拌。冷却后移到离心管,4000r/min 离心 10 分钟后,沉淀弃去沉淀弃去,将上清上清液液移到小烧杯中,慢慢倾入20mL 酸性乙醇,边加边搅。静置 10min。3、离心:待 RNA 完全沉淀,移到离心管,4000r/min 离心 5 分
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