生物技术综合实验二.ppt
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1、生物技生物技术综合合实验二二理理论内容部分内容部分一、超氧化物歧化一、超氧化物歧化酶简称:SOD.是一种源于生命体的活性物质,能消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质。对人体不断地补充SOD具有抗衰老的特殊效果。它们以铜和锌、或锰、铁、或镍作为辅因子超氧化物歧化酶的来源超氧化物歧化超氧化物歧化酶的来源有很多途径,可以根据当地的原料的来源有很多途径,可以根据当地的原料来源,成本需求,技来源,成本需求,技术要求来要求来选取不同的提取途径。取不同的提取途径。其中根据不同的分其中根据不同的分类有以下几个途径有以下几个途径获取取该酶。1、植物提取、植物提取2、动物提取物提取3、微生物的生、微生物的生产
2、发酵酵4、人工合成、人工合成发展历史超氧化物歧化超氧化物歧化酶(SuperoxideDismutase,EC1.15.1.1,SOD)是)是1938年年Marn等人首次从牛等人首次从牛红血血球中分离得到超氧化物歧化球中分离得到超氧化物歧化酶开始算起,人开始算起,人们对SOD的的研究己有七十多年的研究己有七十多年的历史。史。1969年年McCord等重新等重新发现这种蛋白,并且种蛋白,并且发现了它了它们的生物活性,弄清了它催化的生物活性,弄清了它催化过氧阴离子氧阴离子发生歧化反生歧化反应的性的性质,所以正式将其命名,所以正式将其命名为超氧化物歧化超氧化物歧化酶。超氧化物歧化超氧化物歧化酶的作用机
3、理的作用机理氧气在有机体内代氧气在有机体内代谢还原,提供了生物能量,原,提供了生物能量,最后生成水,共接受最后生成水,共接受4个个电子。在子。在这还原原过程程中,每接受一个中,每接受一个电子就生成一个氧自由基或活子就生成一个氧自由基或活性氧。但氧自由基,能引起性氧。但氧自由基,能引起细胞胞损伤,导致疾致疾病病发生。生。O2+eO2O2+2e+2H+H2O2O2+3e+3H+H2O+OHO2+4e+4H+2H2O而而SOD是体内是体内专一清除超氧阴离子自由基的一一清除超氧阴离子自由基的一个抗氧化个抗氧化酶。SOD的催化的催化过程如下:程如下:O2-+O2-+2H+H2O2+O2SOD将将O2-歧
4、化生成双氧水。国内外歧化生成双氧水。国内外对SOD的的毒性毒性进行了广泛的研究,大量行了广泛的研究,大量资料表明料表明SOD无无毒、无副作用。毒、无副作用。二、二、SOD用途及前景用途及前景1 1、抗氧化、抗氧化2 2、抗衰老、抗衰老3 3、预防慢性病及其并发症、预防慢性病及其并发症4 4、抗疲劳、抗疲劳5 5、化疗副作用的消除剂、化疗副作用的消除剂6 6、避免手术的二次伤害、避免手术的二次伤害手术会引起大量自由基,故建议手术前后口服手术会引起大量自由基,故建议手术前后口服抗氧化剂来迅速恢复体力加速伤口复原。抗氧化剂来迅速恢复体力加速伤口复原。超氧化物歧化酶的应用 健康上的应用健康上的应用 S
5、OD SOD是人体内最主要的抗氧化物质,是氧自由基的克星和是人体内最主要的抗氧化物质,是氧自由基的克星和专一清除剂;它清除人体内一些自由基。它保护细胞对抗专一清除剂;它清除人体内一些自由基。它保护细胞对抗毒性,调节毒性,调节H H2 2O O2 2的浓度,对付微生物的侵害,并且增强抗的浓度,对付微生物的侵害,并且增强抗氧化酶的活性,迅速清除过剩的自由基,保持身体健康,氧化酶的活性,迅速清除过剩的自由基,保持身体健康,体力充沛,面容体态年轻。全球体力充沛,面容体态年轻。全球118118位科学家发表联合声位科学家发表联合声明:自由基是百病之源,明:自由基是百病之源,SODSOD是健康之本。体内的是
6、健康之本。体内的SODSOD活性活性越高,寿命就越长。越高,寿命就越长。药物物类主要集中在炎症病患者,尤其治主要集中在炎症病患者,尤其治疗类风湿关湿关节炎、慢性多炎、慢性多发性关性关节炎、心肌梗塞、心血管病、炎、心肌梗塞、心血管病、肿瘤患者以及放射性治瘤患者以及放射性治疗炎症病患者;炎症病患者;用于生化制用于生化制药作作为一种生化一种生化酶制制剂,广泛,广泛应用于用于临床和科研上,具有极床和科研上,具有极强的抗衰老,抗的抗衰老,抗肿瘤、瘤、调节人体内分泌系人体内分泌系统作用;作用;用于化用于化妆品品类可添加在化妆品中,具有抗氧化抗腐蚀的优良性能。有减少皱纹、祛斑的功效以 SOD为主要成份的产品
7、风靡世界,引发了化 妆品历史上的一场革命,使人类永葆青春美丽梦想成真;用作保健食品、用作保健食品、饮料料如SOD糖、SOD口服液、SOD干啤等都非常畅销!在饮料、糖果、糕点等食品中加入SOD既可利用其抗腐蚀性延长保质期,又可调节人体内分泌系统总之,超氧化物歧化之,超氧化物歧化酶可以清除体内可以清除体内过量的自由量的自由基,提高人体免疫力,延基,提高人体免疫力,延缓衰老;有效降低血脂、衰老;有效降低血脂、胆固醇、血胆固醇、血压;抗疲抗疲劳,增,增强肝肝肾功能;抗功能;抗辐射;射;对糖尿病有明糖尿病有明显的恢复作用;的恢复作用;调节女性生理女性生理周期,推周期,推迟更年期更年期。应用前景SOD是一
8、种新型的抗炎症是一种新型的抗炎症药,尤其尤其对关关节炎和炎和类风湿关湿关节炎有明炎有明显疗效效,根据根据SOD作用机制和毒性作用机制和毒性试验,它它对治治疗因因O2引起的各种疾病都有一定的引起的各种疾病都有一定的疗效效。为此此,SOD可作可作为抗抗衰老、抗炎症、自身免疫疾病患者广泛衰老、抗炎症、自身免疫疾病患者广泛应用的医用的医药品。此品。此外外,SOD对治治疗贝切特氏症、心肌梗塞等血虚性心切特氏症、心肌梗塞等血虚性心脏病、病、胶原病、新生儿呼吸困胶原病、新生儿呼吸困难综合症、防御放射性合症、防御放射性伤害等也可害等也可望有效。近年来美望有效。近年来美、日、德、英国等、日、德、英国等对对SOD
9、作作为药品开品开发应用用进行了一系列研究和行了一系列研究和临床床试验并得到广泛并得到广泛应用。用。可以可以预言言,随着人随着人们对SOD更广泛深入的研究更广泛深入的研究,不不同同类型型SOD、SOD修修饰物及人工有机合成物及人工有机合成SOD模模拟酶将在医将在医疗、保健、食品、保健、食品、农业增增产等方面等方面发挥出更大的作用出更大的作用.三、三、SOD提取方法提取方法实验部分部分(P40-70)一、基本内容:一、基本内容:1.1.细胞破碎及胞破碎及酶的抽提。的抽提。2.2.两种蛋白两种蛋白质含量含量测定方法及定方法及酶的活力的活力测定。;定。;3.3.离子交离子交换柱分离操作及分析。柱分离操
10、作及分析。4.4.SDS-PAGESDS-PAGE电泳泳测定蛋白定蛋白质分子量。分子量。5.5.固定化固定化酶的制的制备技技术。6.6.酶的柱的柱层析分离操作,包括装柱,恒流析分离操作,包括装柱,恒流泵及部分收及部分收集器的集器的试调,上,上样,洗脱等。,洗脱等。7 7.IEFIEF测蛋白蛋白质PIPI;1.1.8 8.PODPOD同工同工酶分析;分析;9.9.细胞器的分离及其胞器的分离及其标志物(志物(酶)的)的测定定 二二.目的要求目的要求 学学习提提取取分分离离纯化化超超氧氧化化物物歧歧化化酶的的方方法法,掌掌握握酶分分离离纯化化的的基基本本操操作作技技术。包括以下内容:。包括以下内容:
11、1 1细胞破碎及胞破碎及酶的抽提;的抽提;2 2酶的柱的柱层析分离操作;析分离操作;3 3酶的活力的活力测定。定。三三.基本原理基本原理 超氧化物歧化超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD,EC1.15.1.1)是一是一种歧化超氧种歧化超氧负离子自由基离子自由基O2生成生成H2O2和和O2的金属蛋白,的金属蛋白,为胞内胞内酶,在生物体内具有延在生物体内具有延缓机体衰老,机体衰老,对肿瘤瘤、自身自身免疫性疾病和免疫性疾病和辐射射损伤具有重要的防御作用,具有重要的防御作用,是一种重要的是一种重要的药用用酶。根据所含的金属离子,。根据所含的金属离子,SOD可分可分为三三类:C
12、u、ZnSOD、MnSOD和和FeSOD。SOD在生物界中分布极广,原核在生物界中分布极广,原核生物和真核生物中都有存在。生物和真核生物中都有存在。本本实验从从血血中中提提取取SOD,提提取取液液经葡葡聚聚糖糖凝凝胶胶柱柱上上层析析,分分离离出出SOD,然然后后用用邻苯苯三三酚酚法法测定定其其酶活活力力。邻苯苯三三酚酚在在自自氧氧化化过程程中中产生生有有色色中中间物物(红桔桔酚酚)和和O2-,使使溶溶液液颜色色变褐褐加加深深。加加入入SOD能能歧歧化化O2-阻阻止止中中间物物(红桔桔酚酚)的的积累累,通通过分分光光光光度度计比比色色分分析析反反应液液的的颜色色而而测定定其其酶活力。活力。超氧化
13、物歧化酶的工艺流程动物血液材料中制备超氧化物歧化酶分离纯化工艺分为三个主要步骤:原材料的预处理原材料的预处理乙醇乙醇-氯仿除去血红蛋白氯仿除去血红蛋白粗酶粗酶液的制备液的制备有机溶剂沉淀有机溶剂沉淀 离子交换离子交换柱层析精制柱层析精制 SODSOD成品成品原材料的预处理原材料的预处理材料材料材料试剂:材料试剂:3.8%柠檬酸柠檬酸三钠,三钠,0.9%氯化钠,氯化钠,95%乙醇,氯仿,牛乙醇,氯仿,牛血。血。器材:恒温水浴,离心机,器材:恒温水浴,离心机,布氏漏斗,抽虑瓶,布氏漏斗,抽虑瓶,烧杯,量筒,搅棒烧杯,量筒,搅棒实验步骤实验步骤收集:取新鲜牛血,加入到收集:取新鲜牛血,加入到3.8%
14、柠柠檬酸三钠液中,新鲜猪血与抗凝檬酸三钠液中,新鲜猪血与抗凝液的比例为液的比例为3:1,轻轻搅拌均匀,轻轻搅拌均匀,4000r/min,离心离心20min,收集红细收集红细胞。胞。浮选:红细胞用浮选:红细胞用3倍体积生理盐水洗倍体积生理盐水洗涤,涤,4000r/min离心离心20min,重复重复3次。次。溶血:向洗净的红细胞加入溶血:向洗净的红细胞加入11.1倍倍体积去离子水,在体积去离子水,在5下搅拌下搅拌30min,得到溶血物。得到溶血物。注意:注意:收集完新收集完新鲜血液后,血液后,应尽快加抗凝尽快加抗凝剂去除血去除血红蛋白蛋白过程中,程中,搅拌要均匀拌要均匀去血红蛋白去血红蛋白向溶血液
15、中分别缓慢加入向溶血液中分别缓慢加入0.25倍体积的预冷倍体积的预冷95%乙醇和乙醇和0.15倍体积的预冷氯仿,剧烈搅拌倍体积的预冷氯仿,剧烈搅拌15min左右,静置左右,静置1h,然后然后4000r/min离心离心20min,除去变性血红蛋白沉淀,取清夜,过,除去变性血红蛋白沉淀,取清夜,过滤,收集滤液滤,收集滤液。1.1.热变性热变性 原材料的预处理中获得的上清液加热原材料的预处理中获得的上清液加热到到6565,保温,保温10min10min,然后迅速冷却到室温,然后迅速冷却到室温,3000r/min3000r/min离心离心20min20min,弃去沉淀物,收集上,弃去沉淀物,收集上清液
16、。清液。2.2.沉淀沉淀 清夜在冰浴中冷却,然后在清夜在冰浴中冷却,然后在-5-5一下一下的操作温度下,加入的操作温度下,加入1.51.5倍量预冷丙酮,边倍量预冷丙酮,边加边搅拌均匀,即有白色沉淀产生,静置加边搅拌均匀,即有白色沉淀产生,静置23min23min,迅速抽滤,弃去滤液得肉色沉淀。,迅速抽滤,弃去滤液得肉色沉淀。沉淀物用少量蒸馏水溶解,沉淀物用少量蒸馏水溶解,4000r/min4000r/min离心离心20min20min,除去不溶物,用,除去不溶物,用pH7.6pH7.6的的2.5mmol/LK2HPO4-KH2PO42.5mmol/LK2HPO4-KH2PO4缓冲液透析,即得缓
17、冲液透析,即得粗粗SODSOD溶液溶液注意迅速冷却至注意迅速冷却至室温室温沉淀沉淀过程保持程保持低温哦低温哦三材料器具三材料器具 1.1.材料:材料:动物新物新鲜血液;血液;SephadexG75凝胶。凝胶。2.2.仪器器:高高速速组织捣碎碎机机;高高速速冷冷冻离离心心机机;层析析柱柱(140cm);自自动部部分分收收集集器器;恒恒流流泵;进样器器和微量和微量进样器;可器;可见/紫外分光光度紫外分光光度计。3.3.试剂:(1 1)pH7.8,5mmol/L磷磷酸酸缓冲冲液液(内内含含1mmol/LEDTA);(2 2)考考马斯斯亮亮蓝溶溶液液:称称取取100mg考考马斯斯亮亮蓝G250于于50
18、ml95%乙乙醇醇中中,摇动,待待溶溶解解后后,加加入入100ml85%磷磷酸酸,反反复复震震动后后加加蒸蒸馏水水定定容容至至1000ml,过滤待待用用;(3 3)pH8.2,50mmol/LTris-HCl缓冲冲液液;(4 4)5050mmol/L邻苯苯三酚溶液;三酚溶液;(5 5)10mmol/LHCl溶液溶液4.试剂的配法的配法(1 1)pH8.2pH8.2、50mmol/LTris-HCl 50mmol/LTris-HCl 称取称取Tris0.61gTris0.61g,EDTA-2Na0.037gEDTA-2Na0.037g,用双蒸水溶解至用双蒸水溶解至80mL80mL左右,用左右,用
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