座滴法制备鸡蛋白溶菌酶晶体与生长因素探究
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鸡蛋白溶菌酶结晶学研究的开题报告一、研究背景鸡蛋白溶菌酶是一种由禽蛋种在卵清中产生的酶类分子,具有广泛的生物学和医学应用价值。
在生物医学领域,鸡蛋白溶菌酶可以作为治疗和抗生素的候选药物,同时还可以被用作制剂中的生物成分。
然而,鸡蛋白溶菌酶的结晶性质却一直是一个难题,这限制了它在这些应用领域中的进一步应用。
二、研究内容本研究旨在通过结晶学技术,研究鸡蛋白溶菌酶的结晶性质和晶体结构,为进一步深入研究鸡蛋白溶菌酶的生物学性质和应用价值提供基础。
具体来说,研究内容包括:通过生化分离和提纯技术,获得高纯度的鸡蛋白溶菌酶样品;通过不同的结晶试验和条件,寻找适合鸡蛋白溶菌酶结晶的最佳条件,包括结晶剂的筛选、结晶试剂的调配、结晶温度和pH等;采用X射线晶体学技术,解析并测定鸡蛋白溶菌酶的晶体结构,分析其生物学性质和应用价值。
三、研究意义通过本研究的开展,可以揭示鸡蛋白溶菌酶的结晶性质和晶体结构,为进一步深入研究鸡蛋白溶菌酶在生物学和医学领域中的应用价值奠定基础。
同时,通过调制和优化结晶试验和条件,可以为鸡蛋白溶菌酶在制剂中的应用提供技术支持,为其产业化应用打下基础。
四、研究方法本研究采用生化分离和提纯、结晶试验和X射线晶体学技术,进行鸡蛋白溶菌酶的结晶学研究。
具体步骤包括:1. 鸡蛋白溶菌酶的生化分离和提纯,采用亲和层析、离子交换层析等技术,获得高纯度的鸡蛋白溶菌酶样品。
2. 结晶剂的筛选和结晶试剂的调配,根据鸡蛋白溶菌酶的结晶性特点,评估不同试剂的适用性,选择最适合结晶的条件,并进行性能分析。
3. 结晶试验的开展,根据不同结晶条件的要求,进行样品处理、结晶试剂调配、结晶试验设备设置等工作。
结晶成像和培养过程监测,并针对结果进行分析和修正。
4. X射线晶体学技术的应用,对鸡蛋白溶菌酶晶体进行X射线衍射分析,测定分子结构和晶体形状等信息。
五、研究进度及预期结果目前,研究已完成鸡蛋白溶菌酶的生化分离和提纯工作,并对结晶条件进行了前期探索和优化。
一、实验目的1. 了解溶菌酶的生物学特性及其在食品、医药等领域的应用价值。
2. 掌握从鸡蛋清中提取溶菌酶的方法和操作步骤。
3. 学习蛋白质分离纯化的基本原理和实验技术。
二、实验原理溶菌酶(Lysozyme)是一种能够水解细菌细胞壁中N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡萄糖之间的β-1,4糖苷键的碱性酶。
它主要存在于鸟类和家禽的蛋清中,具有抗菌、消炎、抗病毒等作用。
本实验采用盐析法从鸡蛋清中提取溶菌酶,通过改变溶液的离子强度,使溶菌酶从溶液中析出。
三、实验材料与仪器1. 实验材料:新鲜鸡蛋、去离子水、硫酸铵、盐酸、pH试纸、玻璃棒、滤纸、烧杯、漏斗、电子天平、移液管、离心机、恒温水浴锅、紫外可见分光光度计等。
2. 实验试剂:硫酸铵、盐酸、去离子水等。
四、实验步骤1. 鸡蛋清制备:将4-5个新鲜鸡蛋打破,分离出鸡蛋清,加入两倍体积的去离子水,搅拌拌匀,过滤杂质。
2. 盐析:向鸡蛋清溶液中加入适量硫酸铵,搅拌溶解,使硫酸铵浓度达到60%左右。
将溶液静置一段时间,使溶菌酶析出。
3. 沉淀分离:用滤纸过滤析出的沉淀,收集滤液。
4. 洗涤:向沉淀中加入少量去离子水,搅拌洗涤,去除杂质。
重复洗涤2-3次。
5. 离心:将洗涤后的沉淀转移到离心管中,以3000r/min离心10分钟,收集上清液。
6. 蛋白质浓度测定:采用紫外可见分光光度计测定上清液中蛋白质浓度。
7. 溶菌酶活性测定:采用溶菌酶活力测定试剂盒测定溶菌酶活性。
五、实验结果与分析1. 蛋白质浓度测定:上清液中蛋白质浓度为1.5mg/mL。
2. 溶菌酶活性测定:溶菌酶活性为200U/mL。
根据实验结果,从鸡蛋清中提取的溶菌酶蛋白质浓度为1.5mg/mL,活性为200U/mL,说明本实验提取的溶菌酶纯度和活性较高。
六、实验讨论1. 盐析法是一种简单、有效的蛋白质分离纯化方法,适用于溶菌酶的提取。
2. 在实验过程中,要注意控制硫酸铵的加入量,以免影响溶菌酶的活性。
蛋清溶菌酶提取技术的研究共3篇蛋清溶菌酶提取技术的研究1蛋清溶菌酶提取技术的研究概述在医学、食品、制药等行业中,蛋清溶菌酶(ovomucin)是一种重要的蛋白质,在不同领域中有不同的应用价值。
目前,提取蛋清溶菌酶的方法有多种,根据对目标产物的要求,选择合适的提取工艺是提高提取效率、降低成本,同时保证产品品质的关键。
传统的蛋清溶菌酶提取方法包括酸碱处理、物理打碎等方法,虽然能得到目标产物,但这种方法存在不少问题,例如操作复杂,产物纯度不高等。
近年来,一些新技术如超声波提取、微波提取等逐渐被应用到蛋清溶菌酶提取中,为蛋清溶菌酶提取研究带来了新思路和新突破。
酸碱处理法酸碱处理法是传统的蛋清溶菌酶提取方法,主要是通过对蛋清的酸碱性调节使得蛋清溶菌酶在溶液中释放。
酸碱处理法操作简单,但是由于酸碱处理对蛋清溶菌酶的结构影响较大,使其产物的纯度较低。
物理打碎法物理打碎法是另一种常用的蛋清溶菌酶提取方法,主要是通过机械力的作用使蛋清溶菌酶从细胞中释放。
其优点是成本低,但存在操作复杂、易受外界因素影响,同时产物纯度低的缺陷。
超声波提取法超声波提取法是一种新兴的蛋清溶菌酶提取技术,该方法通过超声波的力量使细胞壁破裂,从而使蛋清溶菌酶易于释放。
相比传统的提取方法,该方法具有操作简单,提取效率高,提取速度快,产物纯度优等明显优点。
微波提取法微波提取法是另一种新兴的提取技术,该方法主要是通过微波辐射使蛋清细胞壁被加热;随着温度升高,蛋清溶菌酶会逐渐释放。
该方法具有提取速度快、提取效率高等优点,但是同时由于微波剩余辐射等原因,该方法的应用还存在一些安全隐患。
总结综上所述,提取蛋清溶菌酶是目前相关行业中的重要问题之一,选择适合的提取方法具有重要的实际应用价值。
传统的方法虽然操作简单,但存在许多问题,因此越来越多的新技术被应用到该领域。
超声波提取、微波提取是比较新兴的技术,在提取效率,产物纯度等方面都具有很大的优势。
我们需要深入研究新技术在蛋清溶菌酶提取中的应用,不断探索新的提取方案,为相关行业的发展贡献力量提取蛋清溶菌酶是一个重要的问题,不仅在生命科学研究中有广泛应用,而且在食品工业、医药等领域也有着重要的应用价值。
配液结晶法制备溶菌酶蛋白质晶体的生长机理研究摘要:一、引言1.溶菌酶的重要性2.配液结晶法在制备溶菌酶蛋白质晶体中的应用二、生长机理探讨1.溶菌酶蛋白质晶体的生长过程2.生长机理及其影响因素a.溶液浓度b.温度c.pH值d.添加剂三、实验方法1.配液结晶法具体操作步骤2.实验结果分析四、结论与展望1.溶菌酶蛋白质晶体生长机理的研究意义2.未来研究方向与挑战正文:随着科学技术的不断发展,溶菌酶作为一种具有广泛应用前景的生物酶,引起了广泛关注。
溶菌酶具有催化细菌细胞壁水解的作用,因此在医药、食品、农业等多个领域具有重要的应用价值。
制备溶菌酶蛋白质晶体是研究其结构与功能的关键步骤,而配液结晶法是常用的制备方法之一。
本文将探讨溶菌酶蛋白质晶体的生长机理,并分析影响其生长的因素。
溶菌酶蛋白质晶体的生长过程可以分为两个阶段:初期生长阶段和后期生长阶段。
在初期生长阶段,溶菌酶分子在溶液中随机吸附形成不稳定的晶体结构;在后期生长阶段,晶体结构逐渐稳定,溶菌酶分子通过液相转化为晶体相。
这个过程中,溶菌酶分子的聚集状态、晶体结构的稳定性以及溶液环境等因素都会影响晶体的生长。
生长机理及其影响因素主要包括以下几个方面:1.溶液浓度:溶液浓度对溶菌酶蛋白质晶体的生长具有重要影响。
在较低浓度下,溶菌酶分子之间的相互作用较弱,有利于晶体生长;而在较高浓度下,溶菌酶分子之间的相互作用增强,可能导致晶体生长受阻。
2.温度:温度对溶菌酶蛋白质晶体的生长具有显著影响。
一般来说,在较低温度下,溶菌酶分子的热运动较慢,晶体生长速率较低;而在较高温度下,溶菌酶分子的热运动加剧,有利于晶体生长。
然而,过高温度可能导致溶菌酶分子结构发生改变,从而影响晶体生长。
3.pH值:pH值对溶菌酶蛋白质晶体的生长也具有重要作用。
不同的pH 值下,溶菌酶分子的电荷状态和空间结构会发生变化,进而影响晶体生长。
通常情况下,在中性条件下,溶菌酶蛋白质晶体的生长较为顺利。
一、实验目的1. 掌握鸡蛋溶菌酶的提取方法。
2. 了解溶菌酶的性质和功能。
3. 培养实验操作技能,提高实验分析能力。
二、实验原理溶菌酶(Lysozyme)是一种广泛存在于生物体内的碱性蛋白质,主要来源于鸟类的蛋清、哺乳动物的泪液、唾液等。
溶菌酶具有水解细菌细胞壁的作用,能够有效抑制细菌生长,具有抗菌、消炎、抗病毒等作用。
本实验采用鸡蛋清作为溶菌酶的提取原料,通过酶解、离心、透析等步骤提取溶菌酶。
三、实验材料与仪器1. 实验材料:新鲜鸡蛋、NaCl、NaOH、丙酮、硫酸铵、蒸馏水等。
2. 实验仪器:高速离心机、恒温水浴锅、玻璃棒、烧杯、漏斗、滤纸、透析袋等。
四、实验步骤1. 酶解:将新鲜鸡蛋打破,取出蛋清,加入适量的NaCl溶液(浓度为0.5mol/L),搅拌均匀,置于恒温水浴锅中,温度控制在37℃,酶解1小时。
2. 离心分离:将酶解后的溶液以3000r/min的速度离心10分钟,收集上清液。
3. 盐析:在上清液中加入适量的硫酸铵固体,搅拌溶解,使蛋白质沉淀。
静置2小时,收集沉淀。
4. 透析:将沉淀用蒸馏水洗涤,去除杂质,然后将其放入透析袋中,置于蒸馏水中,透析24小时,去除小分子物质。
5. 浓缩:将透析后的溶液在50℃下减压浓缩,使蛋白质浓度提高。
6. 纯化:将浓缩后的溶液加入适量的丙酮,使蛋白质沉淀。
静置2小时,收集沉淀。
7. 干燥:将沉淀在50℃下真空干燥,得到溶菌酶粉末。
五、实验结果与分析1. 酶解过程中,蛋清逐渐变得透明,表明溶菌酶开始释放。
2. 离心分离后,上清液中溶菌酶浓度较高,下清液中含有其他杂质。
3. 盐析过程中,蛋白质沉淀较多,表明溶菌酶在硫酸铵溶液中具有较好的溶解性。
4. 透析过程中,透析袋中的溶液逐渐变得清澈,表明小分子物质已被去除。
5. 浓缩过程中,蛋白质浓度逐渐提高,有利于后续的纯化。
6. 纯化过程中,丙酮沉淀的蛋白质较多,表明溶菌酶在丙酮中具有较好的溶解性。
7. 干燥后,得到白色粉末,表明溶菌酶已被成功提取。
鸡蛋提取溶菌酶的调研报告鸡蛋提取溶菌酶的调研报告摘要:溶菌酶是一种具有溶解细菌细胞壁功能的酶,对抗细菌感染具有重要作用。
本次调研旨在研究和了解使用鸡蛋提取溶菌酶的方法及其应用。
通过文献调研和实验研究,发现鸡蛋提取溶菌酶的方法简单易行且成本较低,并且鸡蛋提取的溶菌酶具有一定的抗菌活性。
鸡蛋提取溶菌酶可以应用于医药领域、食品工业和生物技术等多个领域,具有广阔的应用前景。
引言:细菌感染一直是医学和食品工业中的一个严重问题。
溶菌酶作为一种具有溶解细菌细胞壁功效的酶,可以有效抵抗细菌感染,具有重要的生物学作用。
目前,提取溶菌酶的方法有很多,其中一种简单易行且成本较低的方法是使用鸡蛋。
方法和结果:使用鸡蛋提取溶菌酶需要以下步骤:首先,从鸡蛋中分离出蛋白质,方法可以是通过离心法或蛋白质沉淀法;其次,对蛋白质进行纯化处理,可以使用离子交换层析或凝胶过滤等方法;最后,通过酶活性测定方法获得提取的溶菌酶。
实验结果显示,经过鸡蛋提取的溶菌酶具有一定的抗菌活性。
对几种常见的细菌进行抗菌作用测试发现,使用鸡蛋提取的溶菌酶对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌具有明显的抗菌作用。
此外,鸡蛋提取的溶菌酶还表现出与商业化溶菌酶相近的抗菌效果。
讨论和应用:鸡蛋提取溶菌酶的方法操作简便、成本较低,在实际应用中具有一定的优势。
由于溶菌酶具有良好的抗菌效果,因此鸡蛋提取的溶菌酶可以应用于医药领域。
例如,可以将其应用于口腔洗液、药膏等产品中,用于预防和治疗口腔感染。
此外,鸡蛋提取的溶菌酶还可以应用于食品工业中,例如可以添加到肉制品、奶制品等食品中,起到抗菌保鲜的作用。
另外,鸡蛋提取的溶菌酶还可以应用于生物技术领域,用于基因工程、体外菌落计数等实验研究中。
结论:通过调研和实验研究,我们发现使用鸡蛋提取溶菌酶的方法简单易行且成本较低,并且鸡蛋提取的溶菌酶具有一定的抗菌活性。
鸡蛋提取溶菌酶具有广泛的应用前景,可以在医药领域、食品工业和生物技术等多个领域发挥作用。
溶菌酶晶体培养实验获得质量较好的晶体是开展X-射线衍射技术的前提。
溶菌酶结晶实验就是要让学生亲自动手实验来获得实实在在的晶体。
溶菌酶易于结晶,结晶条件简单,通常被选来作为蛋白晶体入门教学。
原理和方法:溶菌酶(lysozyme)是由129个氨基酸组成的,分子量为14307Da的较稳定的无毒的碱性球蛋白。
蛋白质结晶通常是利用气相扩散(Vapor Diffusion)的原理来完成:也就是将含有高浓度的蛋白质(5-50mg/ml)溶液加入合适的溶剂,慢慢降低蛋白质的溶解度,使其接近自发性的沉淀状态时,蛋白质分子将整齐的堆积形成晶体,包含纯化蛋白、缓冲液和沉淀剂的小液滴,与大样品池中相似缓冲液和更高浓度的沉淀剂之间形成平衡。
起初,蛋白质溶液中的小液滴包含了低浓度的沉淀剂,随着水分的蒸发并转移到大样品池中,沉淀剂浓度也增大到最合适蛋白结晶的水平。
当系统处于平衡状态,这种最佳条件就继续维持直至晶体产生。
利用气相扩散原理获得晶体的实验操作方法有两种,分别是:悬滴法和座滴法。
此次实验采用的是悬滴法。
下面是模式图:这次实验所用的为5mg/ml,10mg/ml,20mg/m,30mg/ml的溶菌酶溶液(已经在实验前准备好了)。
池液:A液0%(M/V)的NaCl溶液,pH=4.8B液30%(M/V)的NaCl溶液,pH=4.8实验步骤:1.将16孔板向下轻磕几下,将孔内可能存在的杂物磕出来,并用洗耳球吹几次。
2.向针管中装填真空脂。
3.用针管在16孔板的边缘涂真空脂,确保均匀。
4.向16孔板中的每个孔按照一定的比例加入A液和B液,总体积为300微升,接着用移液枪将池液吹打混合均和。
下附参考的池液混合比例表(也可自行安排混合比例,标准的生长溶菌酶的条件:20mg/ml的溶菌酶溶液和10%的NaCl溶液。
过高浓度可能会发生沉降,过低浓度可能会生长的晶体太小,但是作为探究性试验,可以在标准的附近拉一下梯度。
)5.取出一个硅化好的玻璃片,确保光滑面朝上,用洗耳球吹干净其表面。
一、实验目的1. 学习溶菌酶的提取和纯化方法。
2. 掌握溶菌酶蛋白结晶技术。
3. 了解结晶样品的鉴定和表征。
二、实验原理溶菌酶(Lysozyme)是一种广泛存在于人体和动物组织中的碱性蛋白质,具有抗菌、消炎、抗病毒等作用。
本实验通过从鸡蛋清中提取溶菌酶,并利用硫酸铵盐析法进行纯化,最后采用硫酸铵饱和溶液进行蛋白结晶。
三、实验材料与仪器1. 材料:鸡蛋清、硫酸铵、氯化钠、氢氧化钠、硫酸铜、硝酸银、无水乙醇、正己烷等。
2. 仪器:冰箱、离心机、超速离心机、紫外-可见分光光度计、显微镜、结晶棒、玻璃棒等。
四、实验步骤1. 溶菌酶提取(1)取新鲜鸡蛋清,用无菌生理盐水稀释10倍,混匀。
(2)取稀释后的鸡蛋清溶液,加入1/10体积的1.0 mol/L氢氧化钠溶液,搅拌均匀。
(3)室温下静置1小时,使蛋白质充分溶解。
(4)将溶液转移至离心管中,以4 000 r/min离心10分钟,取上清液。
2. 溶菌酶纯化(1)取上清液,加入1/5体积的饱和硫酸铵溶液,搅拌均匀。
(2)室温下静置30分钟,使蛋白质充分沉淀。
(3)以4 000 r/min离心10分钟,弃去上清液。
(4)将沉淀用少量蒸馏水溶解,加入1/10体积的1.0 mol/L氢氧化钠溶液,搅拌均匀。
(5)加入1/5体积的饱和硫酸铵溶液,重复上述步骤,以去除杂质。
3. 溶菌酶结晶(1)取纯化后的溶菌酶溶液,加入1/5体积的饱和硫酸铵溶液,搅拌均匀。
(2)室温下静置30分钟,使蛋白质充分沉淀。
(3)以4 000 r/min离心10分钟,弃去上清液。
(4)将沉淀用少量蒸馏水溶解,加入1/5体积的硫酸铵饱和溶液,搅拌均匀。
(5)将溶液转移至结晶棒上,置于冰箱中过夜。
4. 结晶样品鉴定(1)取结晶样品,加入少量无水乙醇,观察其溶解性。
(2)取结晶样品,加入少量硝酸银溶液,观察其反应。
(3)取结晶样品,加入少量硫酸铜溶液,观察其反应。
五、实验结果与分析1. 溶菌酶提取:成功从鸡蛋清中提取出溶菌酶,紫外-可见分光光度计检测结果显示蛋白质含量约为1.0 mg/mL。
座滴法制备鸡蛋白溶菌酶晶体与生长因素探究作者:张晓婷唐建国张羽王瑶黄林军刘继宪王彦欣张晓琳李潇 Matt J. Kipper Christopher D. Snow来源:《当代化工》2017年第04期摘要:蛋白质晶体学的不断发展,使得蛋白质晶体的结晶方法也日趋增多。
首次采用了座滴法结晶法,探究不同浓度鸡蛋白溶菌酶溶液,不同温度、NaCl浓度,是否添加mPEG对晶体形貌尺寸的影响。
通过显微镜以及扫描电镜观察蛋白质晶体形貌特征,不同条件下的晶体形貌变化,最终获得晶体生长的最适温度以及浓度条件。
关键词:鸡蛋白溶菌酶(HEWL)晶体;座滴法结晶;温度;沉淀剂浓度;mPEG中图分类号:O 743 文献标识码: A 文章编号: 1671-0460(2017)04-0573-04Study on Growth Factors of Hen-Egg White LysozymeCrystallization by Sitting-drop MethodZHANG Xiao-ting1, TANG Jiang-guo1*, ZHANG Yu1, WANG Yao1, HUANG Lin-jun1,LIU Ji-xian1,WANG Yan-xin1, ZHANG Xiao-lin1,LI Xiao1, Matt J. Kipper2,Christopher D. Snow2*(1. The National Base of International Scientific and Technological Cooperation on Hybrid Materials, The International Cooperation Base of National Polymer Hybrid Materials, Institute of Hybrid Materials of Qingdao University, Department of Material Science and Engineering,Qingdao University, Shandong Qingdao 266071,China;2. Department of Chemical and Biological Engineering, Colorado State University Colorado Fort Collins, CO 80523, USA)Abstract: The development of protein crystallography promotes the improvement of crystallization method of protein crystals. In this paper, effect of hen egg white lysozyme concentration, temperature, NaCl concentration and adding mPEG or not on size and pattern of protein crystals was investigated. The crystal morphology of the protein was observed by microscope and Scanning Electron Microscope, and the optimum temperature and concentration conditions were obtained in the end.Key words: Hen-egg white lysozyme crystals; Sitting-drop method; Temperature;Concentration of precipitant;MPEG寻找蛋白质结晶的最适生长条件和晶体生长方法,一直以来是晶体培养领域的目标。
在某种程度上来说,晶体的生长是科学理论与长久的经验积累得出的[1]。
结晶方法的不同也会产生不同的蛋白质晶体。
大多数的蛋白质晶体培养多采用以下几种方法结晶。
气相扩散法,主要有悬滴法(The Hanging Drop Method)和座滴法(The sitting-drop method)两种[2-4]。
相对于分批法,蛋白质溶液缓慢地形成过饱和溶液,晶体生长的速度可控[5]。
悬滴法中,蛋白质与沉淀剂液滴置于处理后的盖玻片上,凹槽中放置沉淀剂。
盖玻片反置于生长盘的凹槽之上,油酯密封[6]。
但在悬滴法中,如果液滴表面张力过小,会在盖玻片表面展开,导致浓度的分布不均,无法获得晶体[7,8]。
本实验采取座滴法,可以直接使用显微镜观察,无需处理盖玻片,蛋白质液滴不会铺展开。
减弱了晶体在悬滴法中受到的重力影响[9]。
晶体长成后,便于转移与交联。
该方法需要的蛋白质较少,这对于探究晶体生长条件十分方便。
在蛋白质晶体培养时,溶菌酶是常用的蛋白质,而鸡蛋白溶菌酶(Hen-egg white Lysozyme简称HEWL),是溶菌酶群中重要的研究对象,而HEWL是第一个三维结构已知的酶[10]。
HEWL化学性质稳定,在pH=4~7范围内,100 ℃处理1 min仍保持原酶活性,在碱性环境中该酶对热稳定性较差,但交联后的晶体耐强酸或强碱以及高温等极端化学环境[11]。
1 实验部分1.1 试剂和仪器所用化学试剂均为分析纯,离心后去除杂质。
醋酸钠,醋酸,氯化钠,戊二醛(≥50%)均购于上海国药集团化学试剂有限公司,聚乙二醇单甲醚5000(mPEG-5000)购于上海阿拉丁试剂有限公司。
鸡蛋白溶菌酶(HEWL)、晶体生长液(30%w/v mPEG5000, 1.0 mol/L NaCl, 0.05 mol/L NaAc pH4.6)与24孔坐滴晶体生长盘以及透明晶体密封胶带均购于Hampton research 公司。
所用到的仪器有德国Brand 数字可调式单道移液枪(量程范围2~20μL),梅特勒恒温磁力搅拌器,重庆奥特体视连续变倍显微镜,TGL-16M湘仪冷冻离心机,扫描电子显微镜(JSM-7500F日本电子株式会社),雷磁pH计。
1.2 鸡蛋白溶菌酶(HEWL)溶液的配制在室温下,使用pH配制pH=6.4的0.05 mol/L的醋酸钠-醋酸缓冲液作为溶剂。
配制20、30、40、50 g/L的HEWL的醋酸钠溶液。
1.3 晶体生长沉淀剂的制备本实验使用的晶体沉淀剂分别为购于Hampton research的晶体生长液,以及不同浓度的NaCl、不同pH的NaAc、聚乙二醇单甲醚(mPEG)混合溶液,配制浓度为4 mol/L的NaCl 溶液,0.1 mol/L的pH 4.6 NaAc溶液,母液稀释法配制不同NaCl浓度的沉淀剂。
1.4 座滴法制备鸡蛋白溶菌酶(HEWL)晶体一定浓度的HEWL的醋酸钠溶液,吸取大于100μL的沉淀剂于B中,1~10μL 的HEWL 蛋白质溶液于A中,并从B中1~10μL沉淀剂于A中,使得A中蛋白质溶液与沉淀剂形成过饱和溶液,胶带密封,恒温静置生长。
待晶体生长完成后,加入少量戊-二醛溶液密封交联,长期保存。
1.5 不同温度下的晶体生长按照制备HEWL的醋酸钠溶液。
在15、25、30 ℃下,生长晶体。
沉淀剂中还含有30%w/v MPEG、0.05 mol/L NaAc pH=4.6。
1.6 不同NaCl浓度下晶体生长按照配制沉淀液,在25 ℃下,选择40 g/L HEWL溶液,生长晶体。
1.7 mPEG-5000对晶体生长的影响对NaCl溶液,添加30%w/v 的mPEG。
在25 ℃下,40 g/L的HEWL溶液,生长晶体。
2 结果与讨论2.1 鸡蛋白溶菌酶晶体(HEWL)表征HEWL晶体为六方晶体和四方晶体,无色透明,有明显的边界。
选取四方晶体进行洗涤交联后,晶体由无色透明,变为透明浅黄色。
戊二醛与蛋白质中氨基结合,发生了分子间交联,蛋白质变性[12,13],晶体结构稳定性增强,可以承受高能电子束扫描。
在HEWL晶体中,存在大量水通道,在样品制备过程中,真空干燥使HEWL晶体表面发生了失水皱缩,HEWL晶体内部蛋白质浓度升高,可以观察到晶体表面析出新的HEWL蛋白质,产生新的小尺寸HEWL片晶[14-17]。
2.2 温度对HEWL晶体生长的影响低温下,成核迅速,但生长速度低,产生大量的微晶。
温度升高,晶体成核慢,生长速度快,产生大尺寸的不规则晶体。
在15 ℃时,发现低浓度的蛋白质溶液会产生小尺寸的晶体,产生了孪晶[18]。
该温度下HEWL溶液迅速达到饱和或过饱和状态,导致晶核成核快,晶核数目多,晶体尺寸变小。
25 ℃,HEWL在浓度20~40 g/L时,晶体的形貌大多为规则的四方晶体,存在极少的孪晶,随着蛋白质浓度增加,晶体尺寸逐渐增大。
在30 ℃,温度过高,形貌发生变化,晶体为尖锐的星型,晶体数量随着浓度的增大而增多。
当HEWL溶液浓度达到50 g/L时,均由于浓度过大,导致晶核数目过多,无大尺寸晶体生成[18-20]。
可以得出结论,温度低于25 ℃,晶体生成数目会随蛋白质溶液浓度升高而增多,因低温迅速结晶而产生孪晶。
而温度高于25 ℃,晶体生长会发生晶体变形,晶核生长过程因升温而加速,晶核无法良好的生长,形貌发生改变。
因此温度过高或过低都无法得到形貌良好的晶体[21]。
2.3 不同NaCl浓度下晶体生长NaCl浓度影响晶体的生长,随着NaCl浓度的增加,晶体尺寸由小增大,尺寸分布呈现曲线变化,晶型为棒状晶。
在浓度为1.3 mol/L时,棒状晶体的数量减少,长径比增大,晶体尺寸增大。
NaCl浓度过大,导致晶核增多,晶体无法继续生长,棒状晶体的尺寸减小,易断裂。
晶体在浓度为1.3 mol/L时达到最佳,浓度继续增大,则晶体会由于沉淀剂浓度增大,晶核增多,无法形成完美晶型的四方晶体。
过饱和的蛋白质溶液可以经过热力学诱导而分离成2个介稳的浓度相差较大的液相,即不稳定区(labile region)和亚稳区(metastable region)。
蛋白质晶体生长相图来看,晶体生长需要达到高的过饱和度,如果过饱和度太小,成核速率慢,晶体未生成,这个状态为亚稳区。
在非稳区或者结晶区的任一点,溶液自发结晶,在温度不变时,溶液浓度会逐渐下降,直至饱和线界限。
因此,溶液需要在亚稳区或非稳定区才能结晶。
当浓度继续增大,达到沉淀区,会产生无序结构,造成大量晶核生成。
因而蛋白质溶液与NaCl溶液的浓度需要在非稳区范围内。
2.4 mPEG对晶体生长的影响可以发现晶体的形状由棒状晶体变为四方晶体,晶体尺寸均一、形状规则。