蛋白质的分离纯化与表征教学文稿.ppt
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1、蛋白质的分离纯化与表征二、蛋白质分子的大小与形状二、蛋白质分子的大小与形状(一)根据化学组成测定最低相对分子量(一)根据化学组成测定最低相对分子量如如MbMb含铁量为含铁量为0.335%0.335%,其最低相对分子质量为:,其最低相对分子质量为:MbMb最低相对分子质量最低相对分子质量铁的原子量铁的原子量铁的百分含量铁的百分含量10010055.8/0.33555.8/0.335 1001001670016700HbHb最低相对分子质量最低相对分子质量16700167004 4牛血清白蛋白含牛血清白蛋白含Trp0.58%Trp0.58%最低最低Mr=35200Mr=35200,实际为,实际为6
2、900069000,含,含2 2个个TrpTrp楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国11/24/2022台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省(二)渗透压法测定相对分子量(二)渗透压法测定相对分子量用用半透膜半透膜将蛋白质溶液与纯水隔开,当将蛋白质溶液与纯水隔开,当渗透达平衡渗透达平衡时,测时,测定其渗透压,计算分子量:定其渗透压,计算分子量:M Mr rRTRTlimlimc cc c00C C:浓度(:浓度(g/mg/m3 3)R R:气体常数(:气体常数(8.314J/(Kmol)8.314J/(Kmol)T T:绝对温度(:绝对温度(K K):以大气压
3、表示的渗透压:以大气压表示的渗透压(N/m(N/m2 2)11/24/2022台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省(三)蛋白质的扩散和扩散系数(三)蛋白质的扩散和扩散系数扩扩散散:由由于于浓浓度度差差引引起起的的溶溶质质分分子子的的净净迁迁移移。扩扩散散的的热热力学驱动力是熵的增加。力学驱动力是熵的增加。扩扩散散系系数数D D:等等于于当当浓浓度度梯梯度度为为一一个个单单位位时时,在在一一秒秒钟钟内通过内通过1cm1cm2 2面积所扩散的溶质量。面积所扩散的溶质量。扩扩散散系系数数随随MrMr的的增增加加而而降降低低,但但对对MrMr的的变变化化不不敏敏感感。对对球形的大分子来说,扩散系数与
4、球形的大分子来说,扩散系数与MrMr的立方根成反比。的立方根成反比。楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国11/24/2022台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省(四)沉降分析法测定相对分子量(四)沉降分析法测定相对分子量楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国11/24/2022台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省1.1.沉降速率法沉降速率法楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国11/24/2022台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省11/24/2022台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省2
5、.2.沉降平衡法沉降平衡法楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国11/24/2022台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省(五)凝胶过滤法测定蛋白质相对分子量(五)凝胶过滤法测定蛋白质相对分子量11/24/2022台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省(六)(六)SDSSDS聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定相对分子量聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定相对分子量11/24/2022台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省三、蛋白质的胶体性质与蛋白质的沉淀三、蛋白质的胶体性质与蛋白质的沉淀 (一)蛋白质的胶体性质(一)蛋白质的胶体性质蛋蛋白白质质分分子子直直径径在在1-100nm1-1
6、00nm之之间间,在在水水溶溶液液中中具具有有胶胶体体溶溶液液的的通性(布朗运动,丁达尔现象,不能通过半透膜)。通性(布朗运动,丁达尔现象,不能通过半透膜)。透透析析:将将含含小小分分子子杂杂质质的的蛋蛋白白质质放放入入透透析析袋袋中中,置置水水溶溶液液中中,小分子杂质不断从袋中出来,大分子蛋白质仍留在袋中。小分子杂质不断从袋中出来,大分子蛋白质仍留在袋中。11/24/2022台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省蛋白质在水中溶解度依赖于多肽链氨基酸残基侧链基团的相对蛋白质在水中溶解度依赖于多肽链氨基酸残基侧链基团的相对极性,离子化基团数量越多,溶解度越大。极性,离子化基团数量越多,溶解度越大
7、。稳定蛋白质胶体溶液的主要因素稳定蛋白质胶体溶液的主要因素蛋白质表面极性基团形成的蛋白质表面极性基团形成的水化膜水化膜将蛋白质颗粒彼此隔开,将蛋白质颗粒彼此隔开,不会互相碰撞凝聚而沉淀。不会互相碰撞凝聚而沉淀。两性电解质非等电状态时,两性电解质非等电状态时,带同种电荷带同种电荷,互相排斥不致聚集,互相排斥不致聚集而沉淀。而沉淀。一旦电荷被中和或水化膜被破坏,蛋白质颗粒聚集,便从溶液一旦电荷被中和或水化膜被破坏,蛋白质颗粒聚集,便从溶液中析出沉淀。中析出沉淀。楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国11/24/2022台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省(二)蛋白
8、质的沉淀(二)蛋白质的沉淀盐盐析析法法向向蛋蛋白白质质溶溶液液中中加加入入大大量量的的中中性性盐盐(NHNH4 4)2 2SOSO4 4、NaNa2 2SOSO4 4、NaClNaCl,使蛋白质脱去水化层而聚集沉淀。,使蛋白质脱去水化层而聚集沉淀。有机溶剂沉淀法有机溶剂沉淀法破坏水化膜,降低介电常数。破坏水化膜,降低介电常数。重重金金属属盐盐沉沉淀淀 pHpH大大于于等等电电点点时时,蛋蛋白白质质带带负负电电荷荷,可可与与重金属离子(重金属离子(HgHg2+2+.Pb.Pb2+2+.Cu.Cu2+2+等)结成不溶性沉淀等)结成不溶性沉淀生生物物碱碱试试剂剂和和某某些些酸酸类类沉沉淀淀法法 pH
9、pH小小于于等等电电点点时时,蛋蛋白白质质带带正正电电荷荷,易易与与生生物物碱碱试试剂剂和和酸酸类类的的负负离离子子生生成成不不溶溶性性沉沉淀淀。生生物物碱碱试试剂剂:是是指指能能引引起起生生物物碱碱沉沉淀淀的的一一类类试试剂剂,单单宁宁酸酸、苦味酸、钨酸。酸苦味酸、钨酸。酸类:三氯乙酸、磺基水杨酸。类:三氯乙酸、磺基水杨酸。加热变性沉淀加热变性沉淀 往往是不可逆的。往往是不可逆的。11/24/2022台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省四、蛋白质分离纯化的一般原则四、蛋白质分离纯化的一般原则纯化的实质:增加制品纯化的实质:增加制品(preparation)(preparation)的纯度或
10、比活性。的纯度或比活性。蛋白与非蛋白分开,蛋白与非蛋白分开,蛋白质之间分开蛋白质之间分开 一般程序:前处理、粗分级、细分级、浓缩与保存一般程序:前处理、粗分级、细分级、浓缩与保存楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国11/24/2022台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省 电泳电泳 前前处处理理粗粗分分离离细细分分离离生物组织生物组织 无细胞提取液无细胞提取液破碎、溶破碎、溶 解、差速离心解、差速离心选择性沉淀法选择性沉淀法亲和亲和层析层析离子交离子交换层析换层析精制后的蛋白质精制后的蛋白质凝胶凝胶过滤过滤疏水疏水层析层析吸附吸附层析层析11/24/2022台
11、州学院生命科学与医药化工学院 柯世省1 1、前处理:、前处理:将组织和细胞破碎将组织和细胞破碎动物组织和细胞:电动捣碎机(动物组织和细胞:电动捣碎机(waring blender)waring blender)匀浆器(匀浆器(homogenizer)homogenizer)超声波处理(超声波处理(ultrasonication)ultrasonication)植物组织和细胞:石英砂植物组织和细胞:石英砂+提取液,研磨提取液,研磨 纤维素酶处理纤维素酶处理细菌:细菌:超声波震荡、与砂研磨、高压挤压、溶菌超声波震荡、与砂研磨、高压挤压、溶菌 酶处理(分解肽聚糖)酶处理(分解肽聚糖)差速离心法收集细
12、胞的某一组分(差速离心法收集细胞的某一组分(differential differential centrifugation)centrifugation):在不同离心力下沉降的细胞组分在不同离心力下沉降的细胞组分如果提取膜蛋白:如果提取膜蛋白:超声波或去污剂使膜解聚,然后用适当的介质提取。超声波或去污剂使膜解聚,然后用适当的介质提取。楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国11/24/2022台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省2 2、粗分级(、粗分级(rough fractionation)rough fractionation)一般用选择性沉淀法。一般用选
13、择性沉淀法。(NHNH4 4)2 2SOSO4 4分级沉淀法(盐析)分级沉淀法(盐析)等电点选择性沉淀法等电点选择性沉淀法有机溶剂分级沉淀法有机溶剂分级沉淀法热处理选择性沉淀法热处理选择性沉淀法生物碱或三氯乙酸选择性沉淀法生物碱或三氯乙酸选择性沉淀法3 3、细分级(、细分级(fine fractionation)fine fractionation)透析除盐透析除盐sephdex G-25sephdex G-25凝胶过滤除盐凝胶过滤除盐层析法:凝胶过滤层析、离子交换层析、吸附层析、亲和层层析法:凝胶过滤层析、离子交换层析、吸附层析、亲和层析、疏水层析(反相析、疏水层析(反相HPLCHPLC)电
14、泳法:自由界面电泳、区带电泳(凝胶电泳、滤纸和薄膜电泳法:自由界面电泳、区带电泳(凝胶电泳、滤纸和薄膜电泳、粉末电泳、细丝电泳等)、盘状电泳、等电聚焦、双向电泳、粉末电泳、细丝电泳等)、盘状电泳、等电聚焦、双向电泳电泳密度梯度离心密度梯度离心11/24/2022台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省4 4、浓缩与保存、浓缩与保存浓缩方法:浓缩方法:保存方法:保存方法:晶体保存:晶体保存:结结晶晶过过程程本本身身也也伴伴随随着着一一定定程程度度的的提提纯纯。能能否否结结晶晶不不仅仅是是纯纯度度 的的一一个个指指标标,也也是是判判断断制制品品是是否否有有活活性性的的指指标标。纯纯度度越越高高,溶溶
15、液越浓,越容易结晶。液越浓,越容易结晶。结结晶晶方方法法:使使溶溶液液略略处处于于过过饱饱和和状状态态。降降低低温温度度、盐盐析析、加加有有机溶剂、调节机溶剂、调节pHpH、接入晶种。、接入晶种。冻干粉保存:冻干粉保存:溶液保存:溶液保存:加入抗冻剂(加入抗冻剂(50%50%甘油)后甘油)后-20-20-70-70保存。保存。11/24/2022台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省五、蛋白质的分离纯化方法五、蛋白质的分离纯化方法(一)根据分子大小不同的纯化方法(一)根据分子大小不同的纯化方法1.1.透析和超滤透析和超滤透析:半透膜阻留蛋白质分子,而让小的溶质分子和水通透析:半透膜阻留蛋白质分
16、子,而让小的溶质分子和水通过,以除去蛋白质溶液中小分子(盐、低分子酸等)。过,以除去蛋白质溶液中小分子(盐、低分子酸等)。11/24/2022台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省超滤:施以一定的压力超滤:施以一定的压力使小分子溶质通过半透使小分子溶质通过半透膜,而按半透膜的筛孔膜,而按半透膜的筛孔大小截留相应的蛋白质大小截留相应的蛋白质分子分子楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国11/24/2022台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省沉降的速度与颗粒的重量、密度和形状有关。沉降的速度与颗粒的重量、密度和形状有关。离心后按其沉降离心后按其沉降的速度不同,彼此
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- 蛋白质 分离 纯化 表征 教学 文稿
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