生化实验论文
- 格式:doc
- 大小:1.07 MB
- 文档页数:8
小鼠肝脏过氧化氢酶
的
制备与测定
小组成员:李 朋(10011140010)
邱方洲(10011140016)
武 浩(10011140020)
谢 黎(10011140022)
2010级一大班法医
2012年1月3日
小鼠肝脏过氧化氢酶的制备与测定
过氧化氢酶(Catalase) 是一种广泛存在于生物体内的氧化还原酶,尤其在动物的肝脏、肾脏、红细胞中含量较多,其生物学功能是催化细胞内H2O2分解,防止过多H2O2 对细胞的危害。人工制备的过氧化氢酶可广泛应用于食品与乳制品业,造纸与印染业,农业与环保业,以及医疗卫生业等多领域。
小鼠肝脏过氧化氢酶分子量约为238KD,结构上由4个具有相同多肽链的亚基组成,是以铁卟啉为辅基的结合酶,在407nm波长下有特征性的吸收。溶于水,几乎不溶于乙醇、氯仿、乙醚等有机试剂,酸性环境下溶解度低易析出,最适温度为37℃,最适pH值约为7.8。本实验以小鼠肝脏为原料,根据过氧化氢酶溶解性和大分子等特性,通过组织匀浆、盐析、透析、分子筛层析等步骤,提取纯化过氧化氢酶,并对制备的过氧化氢酶进行蛋白浓度、分子量、米氏常数等测定。
《小鼠肝脏过氧化氢酶的制备与测定》实验方案
实验目的
熟悉并掌握生化四大技术—离心、层析、比色、电泳。
熟悉并掌握分离纯化小鼠过氧化氢酶和测定其含量的技术和方法。
实验原理
匀浆原理:分离纯化某一种蛋白质时,首先要把蛋白质从组织或细胞中释放出来并保持原来的天然状态,不丧失活性,所以要根据所提取蛋白质的性质采用适当的方法将组织和细胞破碎。过氧化氢酶在乙醇、氯仿等有机溶剂中溶解度很小,而脂质在有机溶剂中溶解度较大,通过加入有机溶剂可实现过氧化氢酶与脂质的分离。过氧化氢酶在乙醇、氯仿等有机溶剂中稳定性好,不易变性,而某些杂蛋白在有机溶剂中稳定性差,容易变性。根据上述原理选择0.05mol/L,pH4.0醋酸-乙醇缓冲液以及氯仿作为匀浆缓冲液,通过匀浆法破碎肝组织细胞,匀浆液离心后脂质分配到有机相中,部分杂蛋白则沉淀下来,而过氧化氢酶主要存在于上清制备过氧化氢酶匀浆盐析透析过氧化氢酶测定米氏常数值测定(Lineweaver -Burk双倒数作图法)蛋白含量测定(lowry法)纯度及分子量测定(SDS-PAGE)层析液中,分离出上清液即获得过氧化氢酶的粗提液。
盐析原理:蛋白质在高浓度盐溶液中由于水化膜被破坏而溶解度降低。通过向过氧化氢酶粗提液中加入适当浓度的中性盐,使过氧化氢酶呈盐析状态,而部分杂蛋白呈盐溶状态, 离心后过氧化氢酶主要存在于沉淀中,弃去上清收集沉淀,即可实现过氧化氢酶与部分杂蛋白的分离。
透析原理:采用20%乙醇、0.1mol/L pH4.7醋酸缓冲液、0.1mol/L NaCl溶液为透析液,对产物进行透析处理。在该透析条件下,过氧化氢酶溶解度变小,以沉淀形式析出,但不变性。透析过夜后离心,过氧化氢酶主要存在于沉淀中,但沉淀中也可能含有少量变性的杂蛋白。选择0.1mol/L pH7.8磷酸缓冲液复溶沉淀,则过氧化氢酶溶解,而变性的杂蛋白不能溶解,从而实现过氧化氢酶与部分杂蛋白的分离。
层析原理:凝胶层析法主要根据混合物中分子大小不同的各种物质,随流动相流经作为固定相的凝胶层析柱时,各种物质分子扩散移动速度不同使混合物中各种物质得到分离的技术。采用sephadexG-200葡聚糖凝胶层析柱可以实现过氧化氢酶与其他分子量杂蛋白的分离,通过监测洗脱液在407nm(过氧化氢酶特征性吸收波长)和280nm波长下的光吸收值变化,合并收集OD407nm和OD280nm重叠峰值管,即可获得纯化后的过氧化氢酶。
米氏常数测定原理:底物浓度与反应速率之间的关系可用V=][][maxSKSVm表示,图形为矩形双曲线如下
将此式取倒数可得][][1maxSVSKVm,以V1和][1S作图可得一直线
由图可知该直线与横轴的截距为-mK1。找出一系列的点,将点还原为直线,即可求出Km
点的取法:设置不同的底物浓度,加入酶的量相同,反应相同的时间,找出反应后过氧化氢的量,分解的底物可以求得,用它来表示反应速率。剩余的过氧化氢用高锰酸钾滴定。
2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+5O2+8H2O
蛋白质浓度测定原理:蛋白质中的酪氨酸等与酚试剂之磷钼酸、磷钨酸作用产生蓝色化合物,其颜色深浅与蛋白质含量成正比。Lowry法测定蛋白质可分为两个步骤:
1、在碱性溶液中,蛋白质与铜离子发生反应Cu2++蛋白质→Cu-蛋白质
2、Cu-蛋白质使试剂中的磷钨酸-磷钼酸还原成为蓝色化合物,测定光吸收值就可以推算出蛋白质的含量。试剂中的碳酸钠有缓冲作用,使溶液的pH始终保持在10左右,显色最深。福林-酚法的灵敏度高、蛋白质浓度测定范围是25~250μg/ml.但此法实际上是蛋白质中酪氨酸和色氨酸等与试剂的反应,因此他受蛋白质氨基酸组成的影响,即不同蛋白质中氨基酸组成的不同会使显色强度有所差别;此外,样品中酚类及柠檬酸的干扰会使结果偏高。低浓度的尿素(约0.5%左右)、胍(约0.5%左右)、硫酸钠(1%)、硝酸钠(1%)、三氯醋酸(0.5%)、乙醇(5%)、丙酮(0.5%)对显色无影响,上述物质浓度高时必须做校正曲线。
SDS-PAGE测定分子量原理:在聚丙烯酰胺凝胶系统中加入阴离子去污剂十二烷基磺酸钠SDS,则蛋白质分子电泳的迁移率主要取决于分子量大小Mr,而与本身所带的电荷量和形状无关。具体公式:lgMW=(A+B)Rf
实验步骤:
(一)、组织匀浆法制备过氧化氢酶粗提液
1.颈椎脱臼处死6只小鼠,取肝脏约6g;
2.加入预冷匀浆缓冲液51ml,用组织捣碎机匀浆3min,取200μL,匀浆液留样放入冰箱-20℃保存;
3.冰浴下缓慢加入3ml氯仿,再次匀浆1min;匀浆液离心(4℃,7500rpm,30min)弃沉淀,收获上清液44ml于锥形瓶中;
4.取匀浆上清液120μL,加入40μL 4×电泳上样Buffer,沸水浴5min,备用于SDS-PAGE检测(-20℃保存),另取200μL匀浆后上清液-20℃保存。
(二)、盐析与透析法初步纯化过氧化氢酶
1.冰浴搅拌状态下向肝脏匀浆上清液缓慢滴加7mlNa2SO4,继续用玻璃棒手动冰浴搅拌1h;
2.将盐析溶液离心(4℃,7500rpm,10min)弃上清保留沉淀;
3.用24ml磷酸缓冲液溶解沉淀15min,离心(4℃,5000rpm,10min)弃沉淀保留上清液;
4.取盐析后上清液120μL,用40μL 4×电泳上样Buffer,沸水浴5min,备用于SDS-PAGE检测,-20℃保存;
5.将透析袋至于沸水浴5min,清洗晾凉后备用;
6.将上清液放入透析袋中,置于透析液中两周,中途更换一次透析液;
7.两周后取透析袋中浑浊溶液离心(4℃,7500rpm,10min)弃上清保留沉淀;
8.用3ml磷酸缓冲液溶解沉淀15min,离心(4℃,4000rpm,10min)弃沉淀保留上清液;
9.取上清液120μL,用40μL 4×电泳上样Buffer制样沸水浴5min,备用于SDS-PAGE检测,于-20℃保存;
10.将透析袋至于沸水浴5min,清洗晾凉后备用;
11.将收获的上清液放入处理后的透析袋中置于75%的甘油中包埋浓缩2h,待样品浓缩至1.2ml收样,置于-20℃保存。
(三)、凝胶层析法进一步纯化过氧化氢酶
1.凝胶的处理(预先处理好);
2.装柱(取一支层析柱,于底部填塞薄棉,将层析柱垂直夹于铁架台,于柱中加入缓冲液5cm,使用前将凝胶混匀顺玻璃棒缓慢注入柱中,待其自然下沉,凝胶床至少2/3柱高);
3.平衡(磷酸缓冲盐溶液流洗,控制流速5-10滴/min);
4.浓缩样品;
5.加样(用吸管吸取待分离的浓缩液1.2ml,在接近凝胶床表面处沿柱壁缓慢加入);
6.洗脱(用磷酸盐缓冲液保持流速);
7.收集及检测(样品下降至底部5cm开始用试管收集流出液,每管收集2ml,收集管依次在407nm和280nm波长下测吸光度值,绘制洗脱曲线);(如图1)
8.收获纯化产物(收集OD407nm和OD280nm重叠峰值管);
9.取2ml纯化后存样于-20℃保存,备于蛋白质浓度和Km值测定;
10.取层析样品60μL,用20μL 4×电泳上样Buffer制样,沸水浴5min,备用于SDS-PAGE检测,于-20℃保存。
(四)、Lowry法测定纯化的过氧化氢酶浓度
1.选择标准蛋白:选择与待测样品(层析后的纯化样品)相同或组成类似的蛋白质作为标准蛋白溶液。
2.标准蛋白溶液的配制:将标准蛋白经凯氏定氮法准确测定其蛋白质含量,再用无离子水配制成0.1mg/ml的储存液。
3.实验结果表1所示配成不同浓度的标准蛋白组,编上号码,以第一管为空白管,在分光光度计上测定650nm处的光密度值。
4.以各标准溶液浓度为横坐标,各管的光密度值为纵坐标作图,绘制标准曲线。(如图2)
5.测定样品蛋白:取试管两支,一支放1ml稀释的层析后纯化样品和1ml试剂AB混合液,另一支放1ml生理盐水和1ml试剂AB混合液,两者均混匀后在50℃水浴保温10分钟,冷却,再各加入试剂C 3ml立即混匀,置于50℃水浴中保温20分钟,冷却后测定650nm波长处的光密度值。
(五).双倒作图法测定纯化的过氧化氢酶米氏常数
1.稀释匀浆后和层析后样品各1000倍(5μL-5ml)
2.过氧化氢的浓度再标定:取清洁锥形瓶2支,各加0.04mol/L的过氧化氢溶液2.0ml和25%硫酸2.0ml。分别用0.002mol/L高锰酸钾滴定至微红,记录滴定毫升数去平均值,计算过氧化氢的摩尔浓度。
3.反应测速:取干燥的50ml锥形瓶5只,编号后操作。终止反应:血液加入后立即计时10分钟,到时立即加入25%硫酸2.0ml,边加边摇,终止酶促反应。
4.滴定:用标准0.002mol/L高锰酸钾滴定,记录各瓶耗高锰酸钾的ml数。
5.计算
(1).反应瓶中过氧化氢浓度计算
[S]=H2O2摩尔浓度*H2O2的ml数/3.0
(2).反应速度计算
V=H2O2的摩尔浓度*加入H2O2毫升数-0.002*2.5*消耗KMnO4的ml数
=加入的H2O2的毫摩尔数-剩余的H2O2的毫摩尔数
(3).求Km值 (如图3)
(六).SDS-PAGE法测定纯化的过氧化氢酶分子量
1.凝胶的制备:(预先处理好)
2.蛋白质 样品的处理:将蛋白质溶解在蛋白质样品溶解液中,在100℃加热2-5分钟。蛋白质的最后浓度一般为0.05-1mg/ml.