蛋白质分分离纯化和表征精选PPT.ppt
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1、关于蛋白质分分离纯化和表征第1页,讲稿共41张,创作于星期三一、蛋白质的酸碱性质一、蛋白质的酸碱性质 蛋白质分子中有很多酸性和碱性解离基团,是具蛋白质分子中有很多酸性和碱性解离基团,是具有有两性解离性质两性解离性质的化合物。各种解离基团的解离度与的化合物。各种解离基团的解离度与溶液的溶液的pH有关,有关,pH越低,碱性解离度越大,蛋白质分越低,碱性解离度越大,蛋白质分子带正电荷越多,负电荷越少;子带正电荷越多,负电荷越少;pH升高,则解离情况相升高,则解离情况相反。反。第2页,讲稿共41张,创作于星期三等电点(等电点(pI):在特定在特定pH条件下,某种蛋白质分子条件下,某种蛋白质分子所带正负
2、电荷相等,静电荷为零,这一所带正负电荷相等,静电荷为零,这一pH 称为该蛋称为该蛋白质的等电点(白质的等电点(pI)。)。几种蛋白质等电点几种蛋白质等电点第3页,讲稿共41张,创作于星期三 等电等电pH并不是一个恒定的值,它会因溶液中盐的种并不是一个恒定的值,它会因溶液中盐的种类和离子强度的影响而有所不同。类和离子强度的影响而有所不同。等离子点等离子点(isoionic piont):蛋白质在纯水溶液中的带电状蛋白质在纯水溶液中的带电状态则没有其他离子干扰,完全由态则没有其他离子干扰,完全由H+的解离和结合来决定,这的解离和结合来决定,这种条件下的等电点称为等离子点。等离子点是蛋白质的特征性种
3、条件下的等电点称为等离子点。等离子点是蛋白质的特征性常数。常数。第4页,讲稿共41张,创作于星期三二、蛋白质的分子大小与分子量的测定二、蛋白质的分子大小与分子量的测定蛋白质的分子量的范围:蛋白质的分子量的范围:6106103 31101106 6 Da Da。第5页,讲稿共41张,创作于星期三(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 用化学分析方法测出蛋白质中某一微量元素的含用化学分析方法测出蛋白质中某一微量元素的含量。并假设蛋白质分子中含有一个被测元素的原子,量。并假设蛋白质分子中含有一个被测元素的原子,则可由此计算出蛋白质的最低分子量。则可由此计算出蛋白质的
4、最低分子量。例:肌红蛋白和血红蛋白含铁量均为例:肌红蛋白和血红蛋白含铁量均为0.335%,计计 算二者的相对分子质量。算二者的相对分子质量。最低相对分子量最低相对分子量 x 100 =铁的百分含量铁的百分含量 铁的原子量铁的原子量0.335 55.8x 100=16700测定蛋白质相对分子量的原理和方法测定蛋白质相对分子量的原理和方法也可以利用蛋白质中含量特少的也可以利用蛋白质中含量特少的aa,用同样的原理计,用同样的原理计算蛋白质的最低分子量。算蛋白质的最低分子量。第6页,讲稿共41张,创作于星期三(二)渗透压法测定相对分子量(二)渗透压法测定相对分子量 渗透压法测定渗透压法测定Mr操作简单
5、,操作简单,Mr在在10-100 kDa时较准,但不能区别时较准,但不能区别蛋白质分子是否均一蛋白质分子是否均一。渗透压公式:渗透压公式:Mr=RTlimc0c(c=质量浓度,质量浓度,g/mol)第7页,讲稿共41张,创作于星期三(三)沉降分析测定(三)沉降分析测定Mr 在强大的离心场中,如果蛋白质溶液的密度大于在强大的离心场中,如果蛋白质溶液的密度大于溶液密度,溶液中的蛋白质会发生沉降。溶液密度,溶液中的蛋白质会发生沉降。沉降速度决定于蛋白质的分子量、分子密度、沉降速度决定于蛋白质的分子量、分子密度、分子形状和溶剂的密度、粘度。分子形状和溶剂的密度、粘度。沉降系数(沉降系数(20,w):单
6、位离心场强度时的):单位离心场强度时的沉降速度。定义沉降速度。定义110-13秒(斯维得贝格单位)秒(斯维得贝格单位)沉降速度法沉降速度法 沉降平衡法沉降平衡法第8页,讲稿共41张,创作于星期三(四)凝胶过滤法测定(四)凝胶过滤法测定Mr 凝胶过滤(层析)可按照蛋白质分子量大小进行凝胶过滤(层析)可按照蛋白质分子量大小进行分离的技术分离的技术,同时可以测定蛋白质分子量。同时可以测定蛋白质分子量。蛋白质通过凝胶柱的速度即洗脱体积与其分子量有关蛋白质通过凝胶柱的速度即洗脱体积与其分子量有关:先测得几种标准蛋白质的先测得几种标准蛋白质的Ve Ve(VeVe为洗脱体积)为洗脱体积),并,并以其分子量对
7、数对以其分子量对数对VeVe作图得作图得一直线,再测出待测样品的一直线,再测出待测样品的VeVe,查标准曲线即可确定分,查标准曲线即可确定分子量,并以其分子量对数对子量,并以其分子量对数对VeVe作图得一直线,再测出待作图得一直线,再测出待测样品的测样品的VeVe,查标准曲线即,查标准曲线即可确定分子量。可确定分子量。LogMLogMA AB BC CLogMLogM测测V V测测第9页,讲稿共41张,创作于星期三(五)(五)SDS-PAGE法测定法测定Mr 聚丙烯酰胺凝胶电泳具有较高分辨率,用它分聚丙烯酰胺凝胶电泳具有较高分辨率,用它分离、检测蛋白质混合样品,主要是根据各蛋白质离、检测蛋白质
8、混合样品,主要是根据各蛋白质各组分的电泳迁移率的不同。这种差异就蛋白质各组分的电泳迁移率的不同。这种差异就蛋白质分子本身而言,主要与其所带净电荷以及分子量分子本身而言,主要与其所带净电荷以及分子量和形状有关。和形状有关。当电泳体系中含有一定浓度的十二烷基硫酸钠当电泳体系中含有一定浓度的十二烷基硫酸钠(SDS)时,则得电泳迁移率的大小只取决于蛋白质)时,则得电泳迁移率的大小只取决于蛋白质的分子量,从而可直接由电泳迁移率推算出蛋白质的分子量,从而可直接由电泳迁移率推算出蛋白质的分子量。的分子量。第10页,讲稿共41张,创作于星期三聚丙烯酰胺凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)0.5 1.
9、0kD33022067603618.5kD9467433020.114.4Mol masskD30020010080605040302010Migration(Rf)Pharmacia:Molecular Markers for electrophoresis第11页,讲稿共41张,创作于星期三1蛋白质胶体溶液的稳定性蛋白质胶体溶液的稳定性 蛋白质颗粒大小属于胶体粒子的范围蛋白质颗粒大小属于胶体粒子的范围(1-100 nm)。又由于其。又由于其分子表面有许多极性基团,亲水性极强,易溶于水成为稳定的亲分子表面有许多极性基团,亲水性极强,易溶于水成为稳定的亲水胶体溶液。水胶体溶液。蛋白质亲水胶体的
10、稳定性主要取决于两个因素:蛋白质亲水胶体的稳定性主要取决于两个因素:l 双电层双电层l 水化层水化层 a.丁达尔效应丁达尔效应 b.布朗运动布朗运动 c.不能透过半透膜不能透过半透膜三、胶体性质与蛋白质的沉淀三、胶体性质与蛋白质的沉淀第12页,讲稿共41张,创作于星期三2蛋白质的沉淀蛋白质的沉淀 蛋白质胶体溶液的稳定性是有条件的,相对的。假蛋白质胶体溶液的稳定性是有条件的,相对的。假若改变环境条件,破坏其水化膜和双电层,蛋白质亲水若改变环境条件,破坏其水化膜和双电层,蛋白质亲水胶体便失去稳定性,发生絮结沉淀现象,这既是所谓的胶体便失去稳定性,发生絮结沉淀现象,这既是所谓的蛋白质沉淀作用。蛋白质
11、沉淀作用。盐析法(盐析法(salting out):中性盐(中性盐(NH4SO4,NaSO4,NaCl等)等)蛋白蛋白 质脱去水化层。质脱去水化层。优点:不引起蛋白质变性。优点:不引起蛋白质变性。盐溶(盐溶(salting in):稀盐溶液中蛋白质溶解度增):稀盐溶液中蛋白质溶解度增 加的现象。加的现象。第13页,讲稿共41张,创作于星期三 有机溶剂沉淀法:有机溶剂沉淀法:极性有机溶剂(甲醇,乙醇,丙酮)极性有机溶剂(甲醇,乙醇,丙酮)脱去水脱去水 化层以及降低介电常数化层以及降低介电常数 而增加带电质点间的相而增加带电质点间的相 互作用。互作用。条件:低温操作,缩短时间。条件:低温操作,缩短
12、时间。重金属盐沉淀法:重金属盐沉淀法:当溶液当溶液pHpI,蛋白质颗粒带负电荷蛋白质颗粒带负电荷,易与重金属离子易与重金属离子 (Hg2+,Pb2+,Cu2+,Ag+等等)生成沉淀。生成沉淀。生物碱试剂和某些酸类沉淀法:生物碱试剂和某些酸类沉淀法:生物碱试剂生物碱试剂能引起生物碱沉淀的一类试剂。能引起生物碱沉淀的一类试剂。当溶当溶 液液pHpI时时,蛋白质颗粒带正电荷蛋白质颗粒带正电荷 易与生物碱试剂易与生物碱试剂,酸根负离子反应酸根负离子反应沉淀沉淀 用途:临床除去体液中干扰测定的蛋白质用途:临床除去体液中干扰测定的蛋白质第14页,讲稿共41张,创作于星期三加热变性测定法加热变性测定法原因:
13、加热变性使蛋白质天然结构解体,疏水基外原因:加热变性使蛋白质天然结构解体,疏水基外 露,损坏了水化层露,损坏了水化层 用途:制豆腐(加热用途:制豆腐(加热+少量盐卤)少量盐卤)第15页,讲稿共41张,创作于星期三1.定义:定义:在某些物理或化学因素作用下,天然蛋白质严密的在某些物理或化学因素作用下,天然蛋白质严密的空间结构被破坏,从而导致理化性质改变和生物学活性空间结构被破坏,从而导致理化性质改变和生物学活性的丧失(如酶失去催化活力,激素丧失活性),则称之的丧失(如酶失去催化活力,激素丧失活性),则称之为蛋白质变性作用为蛋白质变性作用(denaturation)。有些蛋白质的变性是可逆的,通过
14、适当的方法(如有些蛋白质的变性是可逆的,通过适当的方法(如透析)将变性剂除去后,蛋白质可以恢复其天然立体结透析)将变性剂除去后,蛋白质可以恢复其天然立体结构,这个过程称为复性(构,这个过程称为复性(renaturation)。)。一般认为蛋白质变性本质是次级键的破坏,只有空间一般认为蛋白质变性本质是次级键的破坏,只有空间构象的改变,并不涉及一级结构(共价键)的变化。构象的改变,并不涉及一级结构(共价键)的变化。四、蛋白质的变性与复性四、蛋白质的变性与复性第16页,讲稿共41张,创作于星期三第17页,讲稿共41张,创作于星期三 化学因素:化学因素:强酸、强碱、有机溶剂、重金属盐、强酸、强碱、有机
15、溶剂、重金属盐、生物碱试剂、尿素等生物碱试剂、尿素等 物理因素:加热、射线、超声波、剧烈震荡等物理因素:加热、射线、超声波、剧烈震荡等2.变性因素变性因素第18页,讲稿共41张,创作于星期三l 旋光值改变旋光值改变l 特性粘度增加特性粘度增加l 溶解度降低溶解度降低l 扩散系数降低扩散系数降低l 结晶能力丧失结晶能力丧失l 易于沉淀,若加热还会凝固。但若远离等电点易于沉淀,若加热还会凝固。但若远离等电点 则不一定沉淀则不一定沉淀l 变性后蛋白质肽键暴露而更加易于消化变性后蛋白质肽键暴露而更加易于消化3.变性后蛋白质的表现变性后蛋白质的表现第19页,讲稿共41张,创作于星期三变性蛋白质为什么能复
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