[edubt]蛋白质提取
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提取蛋白质的具体步骤全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:提取蛋白质是生物科学研究中非常重要的一个步骤,它能够帮助研究人员深入了解蛋白质的结构和功能。
下面将为您介绍一些常用的提取蛋白质的具体步骤,希望能对您有所帮助。
1. 选择样本:在进行蛋白质提取前,首先需要选择合适的样本。
样本可以是动植物组织、微生物、细胞等。
在选择样本时,需要考虑到所需提取的蛋白质种类和含量。
2. 细胞破碎:将样本破碎是提取蛋白质的第一步。
通过机械或化学方法破碎细胞壁,释放出蛋白质。
常用的方法包括超声波破碎、研钵研磨、高压破碎等。
3. 细胞裂解:将破碎后的细胞溶液进行裂解是提取蛋白质的下一步。
裂解可使蛋白质从细胞内释放出来。
常用的裂解方法包括离心、温度变化、酸碱处理等。
4. 蛋白质沉淀:裂解后的细胞溶液含有大量的蛋白质和其他杂质,需要进行沉淀分离。
常用的方法包括盐析、醇沉、酸沉淀等。
5. 蛋白质纯化:通过进一步的分离和纯化步骤,可以得到纯度较高的蛋白质。
常用的方法包括柱层析、凝胶电泳、亲和纯化等。
6. 蛋白质鉴定:最后一步是对提取得到的蛋白质进行鉴定和分析。
常用的鉴定方法包括质谱分析、Western blotting等。
以上就是提取蛋白质的具体步骤。
通过这些步骤,研究人员可以有效地提取并纯化蛋白质,为后续的实验和研究提供重要的支持。
希望以上内容对您有所帮助,谢谢!第二篇示例:蛋白质是生物体中重要的基本分子,具有多种生物学功能,包括结构支持、酶催化、信号传导等。
提取蛋白质是生物学研究中常用的实验方法之一。
下面我将介绍提取蛋白质的具体步骤。
1. 样品的制备首先要准备待提取的生物样品,可以是细胞、组织或者生物体。
样品的制备包括收集、洗涤、离心等步骤,确保样品的纯度和完整性。
2. 细胞破碎对于细胞样品,需要先将细胞破碎以释放蛋白质。
常用的细胞破碎方法包括超声波破碎、高压破碎、冻融破碎等,选择适合样品的方法进行破碎。
3. 蛋白质溶解破碎后的细胞溶液需要进行蛋白质溶解,这可以通过添加盐溶液、表面活性剂或有机溶剂等方法来实现。
蛋白质的提取与纯化一,蛋白质的提取大部分蛋白质都可溶于水、稀盐、稀酸或碱溶液,少数与脂类结合的蛋白质则溶于乙醇、丙酮、丁醇等有机溶剂中,因些,可采用不同溶剂提取分离和纯化蛋白质及酶。
(一)水溶液提取法稀盐和缓冲系统的水溶液对蛋白质稳定性好、溶解度大、是提取蛋白质最常用的溶剂,通常用量是原材料体积的1-5倍,提取时需要均匀的搅拌,以利于蛋白质的溶解。
提取的温度要视有效成份性质而定。
一方面,多数蛋白质的溶解度随着温度的升高而增大,因此,温度高利于溶解,缩短提取时间。
但另一方面,温度升高会使蛋白质变性失活,因此,基于这一点考虑提取蛋白质和酶时一般采用低温(5度以下)操作。
为了避免蛋白质提以过程中的降解,可加入蛋白水解酶抑制剂(如二异丙基氟磷酸,碘乙酸等)。
下面着重讨论提取液的pH值和盐浓度的选择。
1、pH值蛋白质,酶是具有等电点的两性电解质,提取液的pH值应选择在偏离等电点两侧的pH 范围内。
用稀酸或稀碱提取时,应防止过酸或过碱而引起蛋白质可解离基团发生变化,从而导致蛋白质构象的不可逆变化,一般来说,碱性蛋白质用偏酸性的提取液提取,而酸性蛋白质用偏碱性的提取液。
2、盐浓度稀浓度可促进蛋白质的溶,称为盐溶作用。
同时稀盐溶液因盐离子与蛋白质部分结合,具有保护蛋白质不易变性的优点,因此在提取液中加入少量NaCl等中性盐,一般以0.15摩尔。
升浓度为宜。
缓冲液常采用0.02-0.05M磷酸盐和碳酸盐等渗盐溶液。
(二)有机溶剂提取法一些和脂质结合比较牢固或分子中非极性侧链较多的蛋白质和酶,不溶于水、稀盐溶液、稀酸或稀碱中,可用乙醇、丙酮和丁醇等有机溶剂,它们具的一定的亲水性,还有较强的亲脂性、是理想的提脂蛋白的提取液。
但必须在低温下操作。
丁醇提取法对提取一些与脂质结合紧密的蛋白质和酶特别优越,一是因为丁醇亲脂性强,特别是溶解磷脂的能力强;二是丁醇兼具亲水性,在溶解度范围内(度为10%,40度为6.6%)不会引起酶的变性失活。
蛋白质提取是一项基础实验,通常用于从组织或细胞中提取纯度较高的蛋白质样品,以便进行各种蛋白质研究。
常规的蛋白质提取步骤包括以下几个主要步骤:
1. 细胞或组织的裂解:将待提取的样品裂解以释放出蛋白质。
裂解方法取决于被裂解的细胞类型,可使用机械法、化学法、超声波或高压等方法进行裂解。
2. 蛋白质的分离:将蛋白质与非蛋白质组分进行分离,常用的方法有沉淀、过滤、离心和柱层析等。
3. 蛋白质的纯化:通过进一步的分离和纯化来获得高纯度的蛋白质。
这些步骤通常需要进行多次,每次都使用不同的方法来分离和纯化蛋白质。
提蛋白质的原理是基于蛋白质的化学和物理特性进行分离和纯化。
蛋白质分子量大小、电荷、亲水性等特性不同,容易与不同化学试剂、柱层析介质或生物酶相互作用。
通过调节这些条件和步骤,就可以使不同的蛋白质与其它组分分离出来,并得到纯度较高的蛋白质样品。
虽然蛋白质提取步骤较多,但因为各种蛋白质的特性不同,所以实验时需要根据需要选择不同的提取和分离方法以获得更理想的效果。
蛋白质提取常用试剂及操作方法一、原料选择和前处理(一)原料的选择早年为了研究的方便,尽量寻找含某种蛋白质丰富的器官从中提取蛋白质。
但至目前经常遇到的多是含量低的器官或组织且量也很小,如下丘脑、松果体、细胞膜或内膜等原材料,因而对提取要求更复杂一些。
原料的选择主要依据实验目的定。
从工业生产角度考虑,注意选含量高、来源丰富及成本低的原料。
尽量要新鲜原料。
但有时这几方面不同时具备。
含量丰富但来源困难,或含量来源均理想,但分离纯化操作繁琐,反而不如含量略低些易于获得纯品者。
一般要注意种属的关系,如鲣的心肌细胞色素C 较马的易结晶,马的血红蛋白较牛的易结晶。
要事前调查制备的难易情况。
若利用蛋白质的活性,对原料的种属应几乎无影响。
如利用胰蛋白酶水解蛋白质的活性,用猪或牛胰脏均可。
但若研究蛋白质自身的性质及结构时,原料的来源种属必须一定。
研究由于病态引起的特殊蛋白质(本斯.琼斯氏蛋白、贫血血红蛋白)时,不但使用种属一定的原料,而且要取自同一个体的原料。
可能时尽量用全年均可采到的原料。
对动物生理状态间的差异(如饥饿时脂肪和糖类相对减少),采收期及产地等因素也要注意。
(二)前处理1.细胞的破碎材料选定通常要进行处理。
要剔除结缔组织及脂肪组织。
如不能立即进行实验,则应冷冻保存。
除了提取及胞细外成分,对细胞内及多细胞生物组织中的蛋白质的分离提取均须先将细胞破碎,使其充分释放到溶液中。
不同生物体或同一生物体不同的组织,其细胞破坏难易不一,使用方法也不完全相同。
如动物胰、肝、脑组织一般较柔软,作普通匀浆器磨研即可,肌肉及心组织较韧,需预先绞碎再制成匀桨。
⑴机械方法主要通过机械切力的作用使组织细胞破坏。
常用器械有:①高速组织捣碎机(转速可达10000rpm,具高速转动的锋利的刀片),宜用于动物内脏组织的破碎;②玻璃匀浆器(用两个磨砂面相互摩擦,将细胞磨碎),适用于少量材料,也可用不锈钢或硬质塑料等,两面间隔只有十分之几毫米,对细胞破碎程度较高速捣碎机高,机械切力对分子破坏较小。
蛋白质的十种提取方法蛋白质是构成生物体重要组成部分的大分子有机化合物,对于生物研究和工业生产具有重要意义。
目前,蛋白质的提取方法多种多样,根据不同的目的和实验要求可以选择合适的提取方法。
下面将介绍蛋白质的十种常用提取方法。
1.溶液渗透法:该方法利用溶液渗透作用,通过梯度离心或薄膜渗透,将蛋白质从混合物中分离出来。
这种方法适用于体积较小且溶解度高的蛋白质。
2.超声波破碎法:通过使用超声波的机械波作用,使得细胞膜破碎,释放出蛋白质。
这种方法操作简单,操作快速,适用于处理小体积的样品。
3.离心法:通过离心来分离混合物中的蛋白质。
根据蛋白质的分子量和比重差异,可以利用离心的力把蛋白质沉淀到离心管的底部。
这种方法适用于分离大分子量的蛋白质。
4.水解法:通过将蛋白质与水或酸性溶液共同处理,使蛋白质发生水解反应,从而分离出目标蛋白质。
这种方法对于含有多种蛋白质的混合物有效。
5.超滤法:利用超滤膜的渗透性,将蛋白质从混合物中分离出来。
根据蛋白质的分子量大小,可以选择合适孔径的超滤膜。
这种方法可以快速、高效地提取蛋白质。
6.毛细管电泳法:利用毛细管对溶液中的蛋白质进行分离。
该方法可以根据蛋白质的电荷、大小和形状来分离不同蛋白质。
这种方法操作简单、实验时间短。
7.离子交换法:利用离子交换树脂或离子交换膜,根据蛋白质的电荷特性来分离蛋白质。
这种方法可以选择不同类型和大小的离子交换树脂,以实现对不同蛋白质的选择性提取。
8.吸附法:通过特定配体与蛋白质之间的亲和作用,将蛋白质吸附到固相材料上,并通过洗脱来分离蛋白质。
这种方法可以用于高效地纯化蛋白质。
9.柱层析法:利用固定相和流动相之间的亲和力或互斥力分离蛋白质。
依据蛋白质的大小、形状和电荷特性,选择不同类型的柱层析材料,实现对蛋白质的选择性提取。
10.电泳方法:通过电场驱动蛋白质在凝胶中迁移,根据蛋白质的大小和电荷来分离蛋白质。
这种方法可以分离不同分子量和电荷的蛋白质,并可用于纯化和定量分析。
蛋白质提取的方法和原理蛋白质提取是生物化学研究中一项非常重要的工作,它是通过化学或物理方法将目标蛋白质从混合物中提取出来,并获得纯度较高的蛋白样品。
蛋白质提取的方法和原理可以根据不同的需求和样本特点而有所区别,下面我将从样品处理、细胞破碎、蛋白质分离、纯化等方面详细介绍蛋白质提取的常用方法和原理。
一、样品处理样品的类型有很多,包括动物组织、细胞、血液等,每种样品的提取方法都有一定差异。
一般来说,细胞或组织样本在提取之前需要冷冻保存,并进行快速破碎以避免蛋白质降解。
对于血液样本,需要血样离心分离血浆或红细胞,再进行提取。
二、细胞破碎细胞破碎是蛋白质提取的关键步骤,目的是破坏细胞膜和细胞器,并释放蛋白质。
常见的细胞破碎方法有机械破碎、超声波破碎和化学法。
1. 机械破碎机械破碎是最常用的细胞破碎方法之一,可以通过碾磨、研磨、切割等方式破坏细胞。
例如,将样品置于液氮中冷冻后,使用研钵和研杵进行研磨,将细胞研磨成粉末状。
2. 超声波破碎超声波破碎是利用高频高能量的超声波震荡来破碎细胞,通常是在冷冻样品和显微量水中进行。
超声波的震荡可以高效破坏细胞和细胞器,并释放蛋白质。
3. 化学法化学法通常是通过加入化学试剂来破坏细胞。
例如,使用洗涤剂(如SDS、Triton X-100)可以溶解细胞膜,释放细胞内的蛋白质。
三、蛋白质分离蛋白质提取后,需要对蛋白质进行分离,去除杂质和其他成分。
1. 离心离心是最常用的蛋白质分离方法之一,通过不同速度的离心来分离蛋白质。
一般来说,较重的细胞碎片、细胞器和沉淀物会沉积在离心管的底部,而较轻的蛋白质上清液则在上方。
2. 电泳电泳是利用电场将带电蛋白质分离的技术。
常见的电泳方法有SDS-PAGE和凝胶过滤层析等。
SDS-PAGE可以根据蛋白质的大小和电荷来分离,凝胶过滤层析则可以根据蛋白质的分子量和渗透性进行分离。
四、蛋白质纯化蛋白质分离后,还需要进行纯化以获得较高纯度的蛋白样品。
蛋白质提取的方法和原理
1、蛋白质提取方法
1.1 热处理法
热处理是一种简单而有效的蛋白质提取方法,通过高温高压或烧
焦来破坏细胞壁和细胞膜,并释放出蛋白质。
如热溶液法、微波法、
热压法等。
1.2 酸碱法
酸碱法是一种常用的蛋白质提取方法,通过改变蛋白质的电荷性质,使其带有正负电荷,从而在特定的pH下沉淀出来。
如硫酸钾法、
亚硫酸盐法、三氯乙酸法等。
1.3 有机溶剂法
有机溶剂法是一种常见的蛋白质提取方法,常用有机溶剂如甲醇、丙酮、氯仿等,通过溶解细胞膜并使蛋白质溶于有机溶剂中,经离心
分离得到蛋白质。
如甲醇法、氯仿法、醋酸纤维素膜法等。
1.4 冻融法
冻融法是一种新兴的蛋白质提取方法,通过冻结细胞后迅速回温,使细胞壁破裂并释放出蛋白质。
该方法不需要使用有机溶剂或酸碱处理,可避免蛋白质的降解和失活。
2、蛋白质提取的原理
蛋白质提取的原理是利用特定的化学物质或物理条件,破坏细胞
膜和细胞壁,从而释放出蛋白质。
蛋白质在细胞内可以存在于细胞膜、细胞壁、细胞质或细胞核中,提取蛋白质需要根据不同的生物学样品
及其组分情况采用不同的方法。
其中,热处理法是利用高温高压或烧焦等方式破坏细胞壁和细胞膜,从而释放出蛋白质;酸碱法是通过改变蛋白质的电荷性质,在特
定的pH值下使其沉淀出来;有机溶剂法是利用有机溶剂溶解细胞膜,
并使蛋白质溶于有机溶剂中;冻融法则是通过冻结细胞后迅速回温,
使细胞壁破裂并释放出蛋白质。
在蛋白质提取过程中,需要注意避免蛋白质的降解和失活,以及
尽量减少对蛋白质的污染。
蛋白质的提取一、概述蛋白质是生命体中最为重要的有机物之一,具有多种生物学功能。
因此,对蛋白质的提取和纯化技术的研究一直是生物学、生物工程学和食品科学等领域的热点问题。
蛋白质的提取方法主要包括机械法、化学法和生物法。
其中,生物法是目前最常用的方法之一。
二、生物法1. 细胞破碎法细胞破碎法是将细胞壁破坏,使细胞内部的蛋白质释放出来。
这种方法可以通过高压均质器、超声波或冻融等方式实现。
其中,高压均质器是目前应用最为广泛的设备之一。
2. 溶液分离法溶液分离法是利用化学性质不同而在溶液中分离不同组分的方法。
常见的溶液分离方法包括盐析、凝胶过滤、层析等。
(1)盐析:利用盐对蛋白质溶解度差异进行分离。
(2)凝胶过滤:利用凝胶孔径大小的差异进行分离。
(3)层析:利用不同的吸附剂对蛋白质进行分离。
3. 电泳法电泳法是利用电场对带电物质进行迁移的方法。
常见的电泳方法包括凝胶电泳、等电聚焦和两性离子电泳等。
三、蛋白质提取技术的选择在选择蛋白质提取技术时,需要考虑多个因素,如样品来源、目标蛋白质的性质和纯化要求等。
一般来说,对于大量细胞培养物或组织样品,可以采用高通量机械法或化学法进行破碎和提取;对于少量样品或需要高度纯化的目标蛋白质,可以采用生物法进行纯化。
四、常见问题及解决方法1. 蛋白质浓度过低可能原因:溶液中含有过多杂质;提取条件不足。
解决方法:增加提取时间或改变提取条件;通过溶液分离法去除杂质。
2. 蛋白质失活可能原因:温度过高或过低;pH值过高或过低;存在氧化剂等。
解决方法:调整提取条件,如降低温度、改变pH值;加入抗氧化剂等。
3. 蛋白质污染可能原因:操作不当或设备不洁净。
解决方法:加强操作规范和设备清洁。
五、结论蛋白质的提取技术是生物学、生物工程学和食品科学等领域的研究热点。
生物法是目前最常用的方法之一,包括细胞破碎法、溶液分离法和电泳法等。
在选择蛋白质提取技术时,需要考虑多个因素,如样品来源、目标蛋白质的性质和纯化要求等。
常见蛋白质提取方法大部分蛋白质都可溶于水、稀盐、稀酸或碱溶液,少数与脂类结合的蛋白质则溶于乙醇、丙酮、丁醇等有机溶剂中,因些,可采用不同溶剂提取分离和纯化蛋白质及酶。
(一)水溶液提取法稀盐和缓冲系统的水溶液对蛋白质稳定性好、溶解度大、是提取蛋白质最常用的溶剂,通常用量是原材料体积的1-5倍,提取时需要均匀的搅拌,以利于蛋白质的溶解。
提取的温度要视有效成份性质而定。
一方面,多数蛋白质的溶解度随着温度的升高而增大,因此,温度高利于溶解,缩短提取时间。
但另一方面,温度升高会使蛋白质变性失活,因此,基于这一点考虑提取蛋白质和酶时一般采用低温(5度以下)操作。
为了避免蛋白质提以过程中的降解,可加入蛋白水解酶抑制剂(如二异丙基氟磷酸,碘乙酸等)。
下面着重讨论提取液的pH值和盐浓度的选择。
1、pH值蛋白质,酶是具有等电点的两性电解质,提取液的pH值应选择在偏离等电点两侧的pH 范围内。
用稀酸或稀碱提取时,应防止过酸或过碱而引起蛋白质可解离基团发生变化,从而导致蛋白质构象的不可逆变化,一般来说,碱性蛋白质用偏酸性的提取液提取,而酸性蛋白质用偏碱性的提取液。
2、盐浓度稀浓度可促进蛋白质的溶解,称为盐溶作用。
同时稀盐溶液因盐离子与蛋白质部分结合,具有保护蛋白质不易变性的优点,因此在提取液中加入少量NaCl等中性盐,一般以0.15摩尔。
升浓度为宜。
缓冲液常采用0.02-0.05M磷酸盐和碳酸盐等渗盐溶液。
(二)有机溶剂提取法一些和脂质结合比较牢固或分子中非极性侧链较多的蛋白质和酶,不溶于水、稀盐溶液、稀酸或稀碱中,可用乙醇、丙酮和丁醇等有机溶剂,它们具的一定的亲水性,还有较强的亲脂性、是理想的提脂蛋白的提取液。
但必须在低温下操作。
丁醇提取法对提取一些与脂质结合紧密的蛋白质和酶特别优越,一是因为丁醇亲脂性强,特别是溶解磷脂的能力强;二是丁醇兼具亲水性,在溶解度范围内(度为10%,40度为6.6%)不会引起酶的变性失活。
蛋白质的提取办法选择材料及预处理以蛋白质和构造与功效为基本,从分子程度上熟悉性命现象,已经成为现代生物学成长的重要偏向,研讨蛋白质,起首要得到高度纯化并具有生物活性的目标物质.蛋白质的制备工作涉及物理.化学和生物等各方面常识,但基起源基本理不过乎两方面.一是得用混杂物中几个组分分派率的不同,把它们分派到可用机械办法分别的两个或几个物相中,如盐析,有机溶剂提取,层析和结晶等;二是将混杂物置于单一物相中,经由过程物理力场的感化使各组分分派于来同区域而达到分别目标,如电泳,超速离心,超滤等.在所有这些办法的运用中必须留意保管生物大分子的完全性,防止酸.硷.高温,激烈机械感化而导致所提物质生物活性的损掉.蛋白质的制备一般分为以下四个阶段:选择材料和预处理,细胞的破裂及细胞器的分别,提取和纯化,浓细.湿润和保管.微生物.植物和动物都可做为制备蛋白质的原材料,所选用的材料重要根据试验目标来肯定.对于微生物,应留意它的发展期,在微生物的对数发展期,酶和核酸的含量较高,可以获得高产量,以微生物为材料时有两种情形:(1)得用微生物菌体排泄到造就基中的代谢产品和胞外酶等;(2)运用菌体含有的生化物质,如蛋白质.核酸和胞内酶等.植物质料必须经曩昔壳,脱脂并留意植物品种和发展发育状态不合,个中所含生物大分子的量变更很大,别的与季候性关系亲密.对动物组织,必须选择有用成份含量丰硕的脏器组织为原材料,先辈行绞碎.脱脂等处理.别的,对预处理好的材料,若不立刻进行试验,应冷冻保管,对于易分化的生物大分子应选用新颖材料制备.蛋白质的分别纯化一,蛋白质(包含酶)的提取大部分蛋白质都可溶于水.稀盐.稀酸或碱溶液,少数与脂类联合的蛋白质则溶于乙醇.丙酮.丁醇等有机溶剂中,因些,可采取不合溶剂提取分别和纯化蛋白质及酶.(一)水溶液提取法稀盐懈弛冲体系的水溶液对蛋白质稳固性好.消融度大.是提取蛋白质最经常运用的溶剂,通经常运用量是原材料体积的1-5倍,提取时须要平均的搅拌,以利于蛋白质的消融.提取的温度要视有用成份性质而定.一方面,多半蛋白质的消融度跟着温度的升高而增大,是以,温度高利于消融,缩短提取时光.但另一方面,温度升高会使蛋白质变性掉活,是以,基于这一点斟酌提取蛋白质和酶时一般采取低温(5度以下)操纵.为了防止蛋白质提以进程中的降解,可参加蛋白水解酶克制剂(如二异丙基氟磷酸,碘乙酸等).下面侧重评论辩论提取液的pH值和盐浓度的选择.1.pH值蛋白质,酶是具有等电点的两性电解质,提取液的pH值应选择在偏离等电点两侧的pH 规模内.用稀酸或稀碱提取时,应防止过酸或过碱而引起蛋白质可解离基团产生变更,从而导致蛋白质构象的不成逆变更,一般来说,碱性蛋白质用偏酸性的提取液提取,而酸性蛋白质用偏碱性的提取液.2.盐浓度稀浓度可促进蛋白质的溶,称为盐溶感化.同时稀盐溶液因盐离子与蛋白质部分联合,具有呵护蛋白质不轻易变性的长处,是以在提取液中参加少量NaCl等中性盐,一般以0.15摩尔.升浓度为宜.缓冲液常采取0.02-0.05M磷酸盐和碳酸盐等渗盐溶液.(二)有机溶剂提取法一些和脂质联合比较稳固或分子中非极性侧链较多的蛋白质和酶,不溶于水.稀盐溶液.稀酸或稀碱中,可用乙醇.丙酮和丁醇等有机溶剂,它们具的必定的亲水性,还有较强的亲脂性.是幻想的提脂蛋白的提取液.但必须在低温下操纵.丁醇提取法对提取一些与脂质联合慎密的蛋白质和酶特殊优胜,一是因为丁醇亲脂性强,特殊是消融磷脂的才能强;二是丁醇兼具亲水性,在消融度规模内(度为10%,40度为6.6%)不会引起酶的变性掉活.别的,丁醇提取法的pH及温度选择规模较广,也实用于动植物及微生物质料.。
103生命科学趋势生命科学论坛精华专题- - 2003年12月第1卷第4期Trends in Life Sciences蛋白质精华整理续一:蛋白质提取与制备Protein Extraction and Preparationzhaott提供蛋白质提取与制备蛋白质种类很多,性质上的差异很大,既或是同类蛋白质,因选用材料不同,使用方法差别也很大,且又处于不同的体系中,因此不可能有一个固定的程序适用各类蛋白质的分离。
但多数分离工作中的关键部分基本手段还是共同的,大部分蛋白质均可溶于水、稀盐、稀酸或稀碱溶液中,少数与脂类结合的蛋白质溶于乙醇、丙酮及丁醇等有机溶剂中。
因此可采用不同溶剂提取、分离及纯化蛋白质和酶。
蛋白质与酶在不同溶剂中溶解度的差异,主要取决于蛋白分子中非极性疏水基团与极性亲水基团的比例,其次取决于这些基团的排列和偶极矩。
故分子结构性质是不同蛋白质溶解差异的内因。
温度、pH、离子强度等是影响蛋白质溶解度的外界条件。
提取蛋白质时常根据这些内外因素综合加以利用。
将细胞内蛋白质提取出来。
并与其它不需要的物质分开。
但动物材料中的蛋白质有些可溶性的形式存在于体液(如血浆、消化硫等)中,可以不必经过提取直接进行分离。
蛋白质中的角蛋白、胶原及丝蛋白等不溶性蛋白质,只需要适当的溶剂洗去可溶性的伴随物,如脂类、糖类以及其他可溶性蛋白质,最后剩下的就是不溶性蛋白质。
这些蛋白质经细胞破碎后,用水、稀盐酸及缓冲液等适当溶剂,将蛋白质溶解出来,再用离心法除去不溶物,即得粗提取液。
水适用于白蛋白类蛋白质的抽提。
如果抽提物的pH用适当缓冲液控制时,共稳定性及溶解度均能增加。
如球蛋白类能溶于稀盐溶液中,脂蛋白可用稀的去垢剂溶液如十二烷基硫酸钠、洋地黄皂苷(Digitonin)溶液或有机溶剂来抽提。
其它不溶于水的蛋白质通常用稀碱溶液抽提。
一、蛋白质类别溶解性质的介绍简单蛋白质:白蛋白球蛋白:溶于水及稀盐、稀酸、稀碱溶液,可被50%饱和度硫酸铵析出。
真球蛋白:一般在等电点时不溶于水,但加入少量的盐、酸、碱则可溶解。
拟球蛋白:溶于水,可为50%饱和度硫酸铵析出醇溶蛋白:溶于70~80%乙醇中,不溶于水及无水乙醇壳蛋白:在等电点不溶于水,也不溶于稀盐酸,易溶于稀酸、稀碱溶液精蛋白:溶于水和稀酸,易在稀氨水中沉淀组蛋白:溶于水和稀酸,易在稀氨水中沉淀硬蛋白质:不溶于水、盐、稀酸及稀碱缀合蛋白:包括磷蛋白、粘蛋白、糖蛋白、核蛋白、脂蛋白、血红蛋白、金属蛋白、黄素蛋白和氮苯蛋白等。
此类蛋白质溶解性质随蛋白质与非蛋白质结合部分的不同而异,除脂蛋白外,一般可溶于稀酸、稀碱及盐溶液中,脂蛋白如脂肪部分露于外,则脂溶性占优势,如脂肪部分被包围于分子之中,则水溶性占优势。
————————[整理日期]:2003—12—25二、蛋白质提取与制备概述蛋白质的制备是一项十分细致的工作。
涉及物理学、化学和生物学的知识很广。
近年来虽有了不少改进,但其主要原理仍不外乎两个方面:一是利用混合物中几个组分分配率的差别,把它们分配于可用机械方法分离的两个或几个物相中,如盐析、有机溶剂提取、层析和结晶等;二是将混合物置于单一物相中,通过物理力场的作用使各组分分配于不同区域而达到分离的目的,如电泳、超离心、超滤等。
由于蛋白质不能溶化,也不能蒸发,所能分配的物相只限于固相和液相,并在这两相间互相交替进行分离纯化。
制备方法可按照分子大小、形状、带电性质及溶解度等主要因素进行分类。
按分子大小和形态分为差速离心、超滤、分子筛及透析等方法;按溶解度分为盐析、溶剂抽提、分配层析、逆流分配及结晶等方法;按电荷差异分为电泳、电渗析、等电点沉淀、离子交换层析及吸附层析等;按生物功能专一性有亲合层析法等。
由于不同生物大分子结构及理化性质不同,分离方法也不一样。
即同一类生物大分子由于选用材料不同,使用方法差别也很大。
因此很难有一个统一标准的方法对任何蛋白质均可循用。
因此实验前应进行充分调查研究,查阅有关文献资料,对欲分离提纯物质的物理、化学及生物学性质先有一定了解,然后再着手进行实验工作。
对于一个未知结构及性质的试样进行创造性的分离提纯时,更需要经过各种方法比较和摸索,才能找到一些工作规律和获得预期结果。
其次在分离提纯工作前,常须建立相应的分析鉴定方法,以正确指导整个分离纯化工作的顺利进行。
高度提纯某一生物大分子,一般要经过多种方法、步骤及不断变换各种外界条件才能达到目的。
因此,整个实验过程方法的优劣,选择条件效果的好坏,均须通过分析鉴定来判明。
另一方面,蛋白质常以与其他生物体物质结合形式存在,因此也易与这些物质结合,这给分离精制带来了困难。
如极微量的金属和糖对巨大蛋白质的稳定性起决定作用,若被除去则不稳定的蛋白质结晶化的难度也随之增加。
如高峰淀粉酶A的Ca2+,胰岛素Zn2+等。
此外,高分子蛋白质具有一定的立体构象,相当不稳定,如前所述极易变性、变构,因此限制了分离精制的方法。
通常是根据具体对象联用各种方法。
为得到天然状态的蛋白质,尽量采用温和的手段,如中性、低温、避免起泡等,并还要注意防腐。
注意共存成分的影响。
如蝮蛇粗毒的蛋白质水解酶活性很高,在分离纯化中需引起重视。
纯化蝮蛇神经毒素时,当室温超过20℃时,几乎得不到神经毒素。
蝮蛇毒中的蛋白水解酶能被0.1mol/L EDTA完全抑制,因此在进行柱层析前先将粗毒素0.1mol/LEDTA溶液处理,即使在室温高于20℃,仍能很好的得到神经毒素。
整个制备过程一般可分为5个阶段:①材料的选择和预处理,②细胞的破碎(有时需进行细胞器的分离),③提取,④纯化(包括盐析,有机溶剂沉淀,有机溶剂提取、吸附、层析、超离心及结晶等),⑤浓缩、干燥及保存。
以上5个阶段不是要求每个方案都完整地具备,也不是每一阶段截然分开。
不论是哪一阶段使用哪一种方法,均必须在操作中保存生物大分子结构的完整性。
保存活性防止变性及降解现象的发生。
因空间结构主要依靠氢键、盐键和范德华力的存在,遇酸、遇碱、高温、剧烈的机械作用及强烈的辐射等均可导致活性丧失。
因此选择的条件应为十分温和。
同时应注意防止系统中重金属离子、细胞自身酶系及其他有毒物质的污染。
三、蛋白质提取与制备具体操作方法1、原料的选择早年为了研究的方便,尽量寻找含某种蛋白质丰富的器官从中提取蛋白质。
但至目前经常遇到的多是含量低的器官或组织且量也很小,如下丘脑、松果体、细胞膜或内膜等原材料,因而对提取要求更复杂一些。
原料的选择主要依据实验目的定。
从工业生产角度考虑,注意选含量高、来源丰富及成本低的原料。
尽量要新鲜原料。
但有时这几方面不同时具备。
含量丰富但来源困难,或含量来源均理想,但分离纯化操作繁琐,反而不如含量略低些易于获得纯品者。
一般要注意种属的关系,如鲣的心肌细胞色素C较马的易结晶,马的血红蛋白较牛的易结晶。
要事前调查制备的难易情况。
若利用蛋白质的活性,对原料的种属应几乎无影响。
如利用胰蛋白酶水解蛋白质的活性,用猪或牛胰脏均可。
但若研究蛋白质自身的性质及结构时,原料的来源种属必须一定。
研究由于病态引起的特殊蛋白质(本斯.琼斯氏蛋白、贫血血红蛋白)时,不但使用种属一定的原料,而且要取自同一个体的原料。
可能时尽量用全年均可采到的原料。
对动物生理状态间的差异(如饥饿时脂肪和糖类相对减少),采收期及产地等因素也要注意。
2、前处理a、细胞的破碎材料选定通常要进行处理。
要剔除结缔组织及脂肪组织。
如不能立即进行实验,则应冷冻保存。
除了提取及胞细外成分,对细胞内及多细胞生物组织中的蛋白质的分离提取均须先将细胞破碎,使其充分释放到溶液中。
不同生物体或同一生物体不同的组织,其细胞破坏难易不一,使用方法也不完全相同。
如动物胰、肝、脑组织一般较柔软,作普通匀浆器磨研即可,肌肉及心组织较韧,需预先绞碎再制成匀桨。
⑴机械方法主要通过机械切力的作用使组织细胞破坏。
常用器械有:①高速组织捣碎机(转速可达10000rpm,具高速转动的锋利的刀片),宜用于动物内脏组织的破碎;②玻璃匀浆器(用两个磨砂面相互摩擦,将细胞磨碎),适用于少量材料,也可用不锈钢或硬质塑料等,两面间隔只有十分之几毫米,对细胞破碎程度较高速捣碎机高,机械切力对分子破坏较小。
小量的也可用乳钵与适当的缓冲剂磨碎提取,也可加氧化铝、石英砂及玻璃粉磨细。
但在磨细时局部往往生热导致变性或pH显著变化,尤其用玻璃粉和氧化铝时。
磨细剂的吸附也可导致损失。
⑵物理方法主要通过各种物理因素的作用,使组织细胞破碎的方法。
Ⅰ反复冻融法于冷藏库或干冰反复于零下15~20℃使之冻固,然后缓慢地融解,如此反复操作,使大部分细胞及细胞内颗粒破坏。
由于渗透压的变化,使结合水冻结产生组织的变性,冰片将细胞膜破碎,使蛋白质可溶化,成为粘稠的浓溶液,但脂蛋白冻结变性。
Ⅱ冷热变替法将材料投入沸水中,于90℃左右维持数分钟,立即置于冰浴中使之迅速冷却,绝大部分细胞被破坏。
Ⅲ超声波法暴露于9~10千周声波或10~500千周超声波所产生的机械振动,只要有设备该法方便且效果也好,但一次处理量较小。
应用超声波处理时应注意避免溶液中气泡的存在。
处理一些超声波敏感的蛋白质酶时宜慎重。
Ⅳ加压破碎法加一定气压或水压也可使细胞破碎。
⑶化学及生物化学方法Ⅰ有机溶媒法粉碎后的新鲜材料在0℃以下加入5~10倍量的丙酮,迅速搅拌均匀,可破碎细胞膜,破坏蛋白质与脂质的结合。
蛋白质一般不变性,被脱脂和脱水成为干燥粉末。
用少量乙醚洗,经滤纸干燥,如脱氢酶等可保存数月不失去活性。
Ⅱ自溶法将待破碎的鲜材料在一定pH和适当的温度下,利用自身的蛋白酶将细胞破坏,使细胞内含物释放出来。
比较稳定,变性较难,蛋白质不被分解而可溶化。
利用该法可从胰脏制取羧肽酶。
自体融解时需要时间,需加少量甲苯、氯仿等。
应防止细菌污染。
于温室30℃左右较早溶化。
自体融解过程中PH显著变化,随时要调节pH。
自溶温度选在0~4℃,因自溶时间较长,不易控制,所以制备活性蛋白质时较少用。
Ⅲ酶法与前述的自体融法同理,用胰蛋白酶等蛋白酶除去变性蛋白质。
但值得提出的是溶菌酶处理时,它能水解构成枯草菌等菌体膜的多糖类。
能溶解菌的酶分布很广。
尤其卵白中含量高,而多易结晶化。
1g菌体加1~10mg溶菌酶, pH6.2~7.01h内完全溶菌。
于生理食盐水或0.2mol蔗糖溶液中溶菌,虽失去细胞膜,但原形质没有脱出。
除溶菌酶外,蜗牛酶及纤维素酶也常被选为破坏细菌及植物细胞用。
表面活性剂处理较常用的有十二烷基磺酸钠、氯化十二烷基吡淀及去氧胆酸钠等。
此外一些细胞膜较脆弱的细胞,可把它们置于水或低渗缓冲剂中透析将细胞胀破。
b、细胞器的分离制备某一种生物大分子需要采用细胞中某一部分的材料,或者为了纯化某一特定细胞器上的生物大分子,防止其他细胞组分的干扰,细胞破碎后常将细胞内各组分先行分离,对于制备一些难度较大需求纯度较高的生物大分子是有利的。