生物化学实验-电泳.ppt
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1、生物化学实验-电泳 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望人员组成人员组成n主讲教师:吕晓玲(教授)主讲教师:吕晓玲(教授)刘常金(副教授博士)刘常金(副教授博士)曹东旭(副教授博士)曹东旭(副教授博士)王德培(副教授博士)王德培(副教授博士)白小佳(讲白小佳(讲 师博士)师博士)李昌模(副教授博士)李昌模(副教授博士)张张 燕(副教授博士)燕(副教授博士)方国臻(副教授博士)方国臻(副教授博士)n实验辅助:高实验辅助:高 辉(实验师)辉(实验师)姚秀玲(
2、实验师)姚秀玲(实验师)实验内容安排实验内容安排共共3636学时学时1 1、生物化学实验规则及常用仪器使用入门(、生物化学实验规则及常用仪器使用入门(2 2学时)学时)2 2、离子交换柱层析法分离氨基酸(、离子交换柱层析法分离氨基酸(5 5学时)学时)3 3、3 3,5 5二硝基水杨酸法测定还原糖(二硝基水杨酸法测定还原糖(5 5学时)学时)4 4、多酚氧化酶的制备、性质及其影响因素(、多酚氧化酶的制备、性质及其影响因素(6 6学时)学时)5 5、碱性蛋白酶活力的测定福林酚试剂法(、碱性蛋白酶活力的测定福林酚试剂法(4 4学时)学时)6 6、SDSSDSPAGEPAGE分离蛋白质(分离蛋白质(
3、6 6学时)学时)7 7、植物中核酸的分离与鉴定、植物中核酸的分离与鉴定(5(5学时学时)8 8、BradfordBradford法测定蛋白质的含量(法测定蛋白质的含量(3 3学时)学时)1实验目的实验目的l掌握蛋白质、酶、核酸、糖等重要物质的分离、掌握蛋白质、酶、核酸、糖等重要物质的分离、纯化和测定技术的原理及方法;纯化和测定技术的原理及方法;l掌握生物化学的基本知识、基本理论及基本实掌握生物化学的基本知识、基本理论及基本实验技能验技能;l培养分析和解决问题能力以及严谨细致的科学培养分析和解决问题能力以及严谨细致的科学作风、创新能力等综合素质。作风、创新能力等综合素质。绪论绪论2 通过生物化
4、学实验应该做到通过生物化学实验应该做到l学习设计一个实验的基本思路,掌握各个实验学习设计一个实验的基本思路,掌握各个实验的基本原理,学会严密地组织自己的实验,合的基本原理,学会严密地组织自己的实验,合理地安排实验步骤和时间。理地安排实验步骤和时间。l训练实验的动手能力,学会熟练地使用各种生训练实验的动手能力,学会熟练地使用各种生物化学实验仪器。物化学实验仪器。l学会准确翔实地记录实验现象和数据的技能,学会准确翔实地记录实验现象和数据的技能,提高实验报告的写作能力,能够整齐清洁地进提高实验报告的写作能力,能够整齐清洁地进行所有的实验。行所有的实验。l掌握生物化学的各种基本实验方法和实验技术,掌握
5、生物化学的各种基本实验方法和实验技术,尤其是各种电泳技术和层析枝术,为今后参加尤其是各种电泳技术和层析枝术,为今后参加科研工作打下坚实的基础。科研工作打下坚实的基础。3.1 3.1 实验记录实验记录u实验前写好实验预习报告实验前写好实验预习报告(钢笔和园珠笔钢笔和园珠笔)。u实验中应及时准确地记录实验中应及时准确地记录(专用纸,事先在记录纸上专用纸,事先在记录纸上设计好各种记录格式和表格)所观察到的现象和测量设计好各种记录格式和表格)所观察到的现象和测量的数据。的数据。u实验记录要注意有效数字,如吸光度值应为实验记录要注意有效数字,如吸光度值应为“0.050”“0.050”,而不能记成,而不能
6、记成“0.05”“0.05”。每个结果都要尽。每个结果都要尽可能重复观测二次以上,即使观测的数据相同或偏差可能重复观测二次以上,即使观测的数据相同或偏差很大,也都应如实记录,不得涂改。很大,也都应如实记录,不得涂改。u实验中要详细记录实验条件,如使用的仪器型号、实验中要详细记录实验条件,如使用的仪器型号、编号、生产厂等;生物材料的来源、试剂的规格、试编号、生产厂等;生物材料的来源、试剂的规格、试剂的浓度等。剂的浓度等。3 3 实验记录与实验报告实验记录与实验报告3 3 实验记录与实验报告实验记录与实验报告3.2 3.2 实验报告实验报告实验报告的格式应为:实验报告的格式应为:实验目的;实验目的
7、;实验原理;实验原理;仪器、材料和试剂;仪器、材料和试剂;实验步骤;实验步骤;结果讨论(含数理据处);结果讨论(含数理据处);注意事项注意事项;(7)(7)思考题思考题 注意:实验结果的讨论要充分,尽可能多查阅一些有注意:实验结果的讨论要充分,尽可能多查阅一些有关的文献和教科书,充分运用己学过的知识和生物化关的文献和教科书,充分运用己学过的知识和生物化学原理,进行深入的探讨,勇于提出自己独到的分析学原理,进行深入的探讨,勇于提出自己独到的分析和见解,并欢迎对实验提出改进意见。和见解,并欢迎对实验提出改进意见。4 实验成绩评分方法实验成绩评分方法n实验预习情况(实验预习情况(10%10%)n实验
8、操作情况(实验操作情况(20%20%)n实验报告情况(实验报告情况(30%30%)n实验考试成绩(实验考试成绩(40%40%)生物化学实验技术理论生物化学实验技术理论层析技术l1903年,俄国科学家M.C.Jber首创了一种从绿叶中分离多种不同颜色色素成分的方法,命名为色谱法(Chromatography),由于翻译和习惯的原因又常称为层析法。l80多年来,层析法不断发展,形式多种多样。50年代开始,相继出现了分配层析、离于交换层析、凝胶层析、亲和层析、吸附层析等。l几乎每一种层析法都已发展成为一门独立的生化高技术,在生化领域内得到了广泛的应用。一、层析技术一、层析技术一、层析技术一、层析技术
9、l1、层析技术原理l2、层析技术分类l3、常用层析技术原理1、层析技术原理、层析技术原理l层析原理:是一种物理的分离方法,利用混合物中各组分的物理化学性质的差别,使各组分以不同程度分布在两相中,其中一相为固定相,另一相流过此相称作流动相,并使各组分以不同速度移动,从而达到分离的目的。l可分离物质:糖类、有机酸、氨基酸、核苷酸。2、层析技术分类、层析技术分类名称名称操作方式操作方式固定相固定相流动相流动相分离依据分离依据分配层析分配层析纸层析纸层析薄层层析薄层层析液体液体液体液体溶解度溶解度离子交换层析离子交换层析离子交换柱层析离子交换柱层析固体固体液体液体带电性带电性静电引力静电引力吸附层析吸
10、附层析吸附薄层层析吸附薄层层析气体吸附层析气体吸附层析固体固体固体固体液体液体气体气体吸附力吸附力亲合层析亲合层析酶与底物酶与底物抗原与抗体抗原与抗体固体固体液体液体配体专一性配体专一性凝胶层析凝胶层析 凝胶过滤凝胶过滤固体固体液体液体分子大小分子大小3、常用的层析原理、常用的层析原理l(1)分配层析纸层析l原理:溶质在互不相溶的两相中溶解度不同,在终点时达到一种平衡,其比值为一个常数,即分配系数()。l 固定相内溶质的浓度 流动相内溶质的浓度 固定相:滤纸上吸附的水 流动相:有机溶剂(正丁醇)=128646432643216484816 8324832 8 4204040 20 4 2123
11、040 30 12 2纸层析纸层析l纸层析是最简单的液一液相分配层析。l滤纸是纸层析的支持物。当支持物被水饱和时,大部分水分子被滤纸的纤维素牢牢吸附,因此,纸及其饱和水为层析的固定相,与固定相不相混溶的有机溶剂为层析的流动相。l对某些特定化合物,在特定的展层系统,一定的温度条件下,Rf是个常数。(2)离子交换层析)离子交换层析l原理:将能与周围介质进行离子交换的不稳定离子固定于惰性基质上,从而分离介质中的组分。l常用的惰性基质:人工合成树脂(单体:苯乙烯、交联剂:二乙烯苯)l阳离子交换剂:磺酸甲基、羧甲基、磷酸基l阴离子交换剂:二乙基胺乙基、三乙基胺乙基 l可交换离子:阳离子:Na+、H+阴离
12、子:Cl-、OH-示意图(交换树脂表面)示意图(交换树脂表面)示意图(离子交换过程)示意图(离子交换过程)电离基团(磺酸根)可交换离子(钠离子)交换离子不交换离子示意图示意图水分子B物质A物质(3)吸附层析)吸附层析l原理:当气体或液体中某组分的分子在运动中碰到一个固体表面原理:当气体或液体中某组分的分子在运动中碰到一个固体表面时,分子会贴在固体表面上并停留一定时间然后才离开,此为吸时,分子会贴在固体表面上并停留一定时间然后才离开,此为吸附现象。附现象。l吸附现象形成的原因:吸附现象形成的原因:吸附作用可能由几种作用力形成,包括被吸附作用可能由几种作用力形成,包括被吸附物与吸附剂之间相反电荷基
13、团与基团之间的静电引力吸附物与吸附剂之间相反电荷基团与基团之间的静电引力(形成离形成离子键子键)、氢键及范德华引力等。、氢键及范德华引力等。l在不同条件在不同条件 下,占主要地位的作用力可能不同,也可能几种力同下,占主要地位的作用力可能不同,也可能几种力同时起作用时起作用l吸附剂:氧化铝、活性炭、硅胶;纤维素、淀粉、聚酰胺;滑石、吸附剂:氧化铝、活性炭、硅胶;纤维素、淀粉、聚酰胺;滑石、陶土、粘土。陶土、粘土。吸附层析示意图吸附层析示意图 吸附剂易吸附分子不易吸附分子(4)亲和层析)亲和层析l原理:利用分子间具有专一亲和力而设计的层析利用分子间具有专一亲和力而设计的层析技术。技术。l专一亲和力
14、分子对:酶与底物、特异性抗原与酶与底物、特异性抗原与抗体、抗体、DNA和和RNA、激素和其受体、激素和其受体l载体:使亲和物固相化的水不溶性化合物。如:使亲和物固相化的水不溶性化合物。如:纤维素、聚丙烯酰胺凝胶、琼脂糖凝胶、聚苯乙纤维素、聚丙烯酰胺凝胶、琼脂糖凝胶、聚苯乙烯、乙烯、多孔玻璃。烯、乙烯、多孔玻璃。(5)凝胶过滤凝胶过滤l原理:被分离物质因分子大小不同,在凝胶中向下移动的被分离物质因分子大小不同,在凝胶中向下移动的速度不同。速度不同。l物质进入凝胶柱之后有两种运动方式:垂直向下移动和无定向物质进入凝胶柱之后有两种运动方式:垂直向下移动和无定向的扩散运动。大分子物质直径大无法进入凝胶
15、颗粒内,只能分的扩散运动。大分子物质直径大无法进入凝胶颗粒内,只能分布于颗粒间隙中向下移动快,而小分子物质可扩散到凝胶颗粒布于颗粒间隙中向下移动快,而小分子物质可扩散到凝胶颗粒内,因此向下移动慢。内,因此向下移动慢。l凝胶物质:马铃薯淀粉凝胶、琼脂、琼脂糖凝胶、聚丙烯酰马铃薯淀粉凝胶、琼脂、琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶、葡聚糖凝胶。胺凝胶、葡聚糖凝胶。电 泳 技 术一一.电泳的概念电泳的概念二二.电泳技术分类电泳技术分类三三.电泳技术基本原理电泳技术基本原理四四.几种常见电泳方法的比较几种常见电泳方法的比较五五.聚丙烯酰胺凝胶盘状电泳原理聚丙烯酰胺凝胶盘状电泳原理一.电泳的概念l带电质点在电场中
16、移动的现象带电质点在电场中移动的现象。二.电泳技术分类三.电泳技术基本原理1.基本原理基本原理 不同的带电颗粒在同一电场中泳动速度,主要与其所不同的带电颗粒在同一电场中泳动速度,主要与其所带净电荷量,分子量及分子形状有关。带净电荷量,分子量及分子形状有关。pH pI 分子带负电荷分子带负电荷,在电场中向正极移动在电场中向正极移动;pH 蛋蛋 GlyGlylm mcl cl cl clmm蛋蛋 蛋蛋m m GlyGly GlyGlyl凝胶中凝胶中ClCl为快离子,为快离子,Gly Gly为慢离子,为慢离子,蛋白质样品被夹在中间。蛋白质样品被夹在中间。缓冲缓冲液液样品样品浓缩胶浓缩胶分离胶分离胶缓
17、冲液成分及pH的不连续性导致蛋白质样品浓缩效应示意图l快离子l慢离子l蛋白质样品 lE:每厘米的电压降每厘米的电压降 E EI(I(电流强度电流强度)/)/(电导率电导率)lE E与电泳速度成正比与电泳速度成正比l电泳开始后,由于快离子泳动电泳开始后,由于快离子泳动率最大,在快离子后面形成一率最大,在快离子后面形成一个离子浓度低的低电导区,产个离子浓度低的低电导区,产生较高的电位梯度,使蛋白质生较高的电位梯度,使蛋白质和慢离子加速移动,蛋白质样和慢离子加速移动,蛋白质样品被进一步浓缩。品被进一步浓缩。电位梯度的不连续性lE:每厘米的电压降每厘米的电压降 E EI(I(电流强度电流强度)/)/(
18、电导率电导率)lE E与电泳速度成正比与电泳速度成正比l电泳开始后,由于快离子泳动电泳开始后,由于快离子泳动率最大,在快离子后面形成一率最大,在快离子后面形成一个离子浓度低的低电导区,产个离子浓度低的低电导区,产生较高的电位梯度,使蛋白质生较高的电位梯度,使蛋白质和慢离子加速移动,蛋白质样和慢离子加速移动,蛋白质样品被进一步浓缩。品被进一步浓缩。电位梯度的不连续性A.样品的浓缩效应四个不连续性造成样品浓缩效应原四个不连续性造成样品浓缩效应原理包括理包括:l缓冲液成分及缓冲液成分及pHpH的不连续性的不连续性l电位梯度的不连续性电位梯度的不连续性 缓冲液缓冲液浓缩胶浓缩胶样品样品分离胶分离胶A.
19、样品的浓缩效应四个不连续性造成样品浓缩效应原四个不连续性造成样品浓缩效应原理包括理包括:l凝胶层的不连续性:凝胶层的不连续性:样品进入浓缩胶有一个堆积浓缩样品进入浓缩胶有一个堆积浓缩效应效应(缓冲液缓冲液pH8.3)pH8.3)蛋白质从蛋白质从“”极向极向“”极移极移动,从浓缩胶进入分离胶,速动,从浓缩胶进入分离胶,速度变慢,堆积浓缩。度变慢,堆积浓缩。缓冲缓冲液液样品样品浓缩胶浓缩胶分离胶分离胶A.样品的浓缩效应四个不连续性造成样品浓缩效应原四个不连续性造成样品浓缩效应原理包括理包括:l凝胶层的不连续性:凝胶层的不连续性:样品进入浓缩胶有一个堆积浓缩样品进入浓缩胶有一个堆积浓缩效应效应(缓冲
20、液缓冲液pH8.3)pH8.3)蛋白质从蛋白质从“”极向极向“”极移极移动,从浓缩胶进入分离胶,速动,从浓缩胶进入分离胶,速度变慢,堆积浓缩。度变慢,堆积浓缩。缓冲缓冲液液样品样品浓缩胶浓缩胶分离胶分离胶A.样品的浓缩效应四个不连续性造成样品浓缩效应原四个不连续性造成样品浓缩效应原理包括理包括:l凝胶层的不连续性:凝胶层的不连续性:样品进入浓缩胶有一个堆积浓缩样品进入浓缩胶有一个堆积浓缩效应效应(缓冲液缓冲液pH8.3)pH8.3)蛋白质从蛋白质从“”极向极向“”极移极移动,从浓缩胶进入分离胶,速动,从浓缩胶进入分离胶,速度变慢,堆积浓缩。度变慢,堆积浓缩。缓冲缓冲液液浓缩胶浓缩胶分离胶分离胶
21、A.样品的浓缩效应四个不连续性造成样品浓缩效应原四个不连续性造成样品浓缩效应原理包括理包括:l凝胶层的不连续性:凝胶层的不连续性:样品进入浓缩胶有一个堆积浓缩样品进入浓缩胶有一个堆积浓缩效应效应(缓冲液缓冲液pH8.3)pH8.3)蛋白质从蛋白质从“”极向极向“”极移极移动,从浓缩胶进入分离胶,速动,从浓缩胶进入分离胶,速度变慢,堆积浓缩。度变慢,堆积浓缩。缓冲缓冲液液浓缩胶浓缩胶分离胶分离胶B.电荷效应l蛋白质样品进入分离胶后蛋白质样品进入分离胶后 pHpH增大增大(pH 8.9)(pH 8.9),GlyGly解离度增解离度增大,不存在快、慢离子之分,大,不存在快、慢离子之分,蛋白质样品在均
22、一电场强度和蛋白质样品在均一电场强度和pHpH条件下泳动。条件下泳动。l由于各种蛋白质由于各种蛋白质pI不同,所载有不同,所载有效电荷不同,因此质点的效电荷不同,因此质点的 有效有效迁移率不同,形成不同区带。迁移率不同,形成不同区带。缓冲缓冲液液浓缩胶浓缩胶分离胶分离胶C.分子筛效应l分离胶的孔径小,各分子分离胶的孔径小,各分子由于大小和形状不同,所由于大小和形状不同,所受阻力不同,表现出不同受阻力不同,表现出不同的的 泳动速度,即分子筛作泳动速度,即分子筛作用。分子量小,形状为球用。分子量小,形状为球形的泳动速度最快。形的泳动速度最快。缓冲缓冲液液浓缩胶浓缩胶分离胶分离胶实验一实验一 离子交
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- 生物化学 实验 电泳
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