2022年医学专题—盐析沉淀蛋白质时.ppt

第三章 蛋白质的通性、纯化(chn hu)与表征,1、蛋白质的理化性质：酸碱性质、胶体性质与沉淀、变性、颜色反应2、分离纯化的方法：盐析、电泳、等电聚焦、层析等3、表征(bio zhn)：活力、比活力,第一页，共三十一页。,蛋白质与多肽一样，能够发生两性离解，也有等电点。在等电点时，蛋白质的溶解度最小，在电场中不移动。在不同的pH环境下，蛋白质的电学性质不同。在等电点偏酸性溶液中，蛋白质粒子带正电荷，在电场中向负极移动；在等电点偏碱性溶液中，蛋白质粒子带负电荷，在电场中向正极移动。这种现象称为(chn wi)蛋白质电泳,1、酸碱性质(xngzh),第二页，共三十一页。,可解离(ji l)基团有末端和侧链故pI与酸性、碱性氨基酸的数目有关如胃蛋白酶酸性氨基酸多，等电点偏酸性有些球蛋白的可解离基团只有变性后才能完全滴定,没有(mi yu)盐类干扰时的等电点叫等离子点,第三页，共三十一页。,蛋白质分子的颗粒直径已达1-100nm，处于胶体(jio t)颗粒的范围。因此，蛋白质具有亲水溶胶的性质。由于胶体溶液中的蛋白质不能通过半透膜，因此可以应用透析法将非蛋白的小分子杂质除去。,2、蛋白质的胶体(jio t)性质：,第四页，共三十一页。,蛋白质的胶体(jio t)性质,布郎运动、丁道尔现象、电泳现象，不能透过半透膜，具有(jyu)吸附能力,蛋白质溶液稳定的原因：1）表面形成水膜（水化层）；2）带相同电荷(dinh)。3)大小为1-100nm的胶体颗粒,第五页，共三十一页。,蛋白质胶体溶液的稳定性与它的分子量大小、所带的电荷和水化作用有关。改变溶液的条件(tiojin)，将影响蛋白质的溶解性质在适当的条件下，蛋白质能够从溶液中沉淀出来。,蛋白质的沉淀(chndin)作用,第六页，共三十一页。,加高浓度盐类（盐析）：加盐使蛋白质沉淀析出。分段(fn dun)盐析：调节盐浓度，可使混合蛋白质溶液中的几种蛋白质分段(fn dun)析出。血清球蛋白（50%(NH4)2SO4饱和度），清蛋白（饱和(NH4)2SO4)。2.加有机溶剂加重金属盐加生物碱试剂 单宁酸、苦味酸、钼酸、钨酸、三氯乙酸能沉淀生物碱，称生物碱试剂。,第七页，共三十一页。,在温和条件下，通过改变溶液的pH或电荷状况(zhungkung)，使蛋白质从胶体溶液中沉淀分离。在沉淀过程中，结构和性质都没有发生变化，在适当的条件下，可以重新溶解形成溶液，所以这种沉淀又称为非变性沉淀。可逆沉淀是分离和纯化蛋白质的基本方法，如等电点沉淀法、盐析法和条件有机溶剂沉淀法等。,可逆沉淀(chndin),第八页，共三十一页。,在强烈沉淀条件下，不仅破坏了蛋白质胶体溶液的稳定性，而且(r qi)也破坏了蛋白质的结构和性质，产生的蛋白质沉淀不可能再重新溶解于水。由于沉淀过程发生了蛋白质的结构和性质的变化，所以又称为变性沉淀。如加热沉淀、强酸碱沉淀、常温有机溶剂、重金属盐沉淀和生物碱沉淀等都属于不可逆沉淀。,不可逆沉淀(chndin),第九页，共三十一页。,一、蛋白质在某些理化因素的作用下，其空间结构受到破坏，从而改变其理化性质(xngzh)，并失去其生物活性，称为蛋白质的变性。,二、变性的实质是破坏了蛋白质的空间结构(jigu)，并不引起一级结构(jigu)的改变。,蛋白质的变性(binxng),三、蛋白质的变性通常都伴随着不可逆沉淀，但沉淀的蛋白质不一定都变性后的蛋白质。,四、加热使蛋白质变性并凝聚成块状称为凝固。因此，凡凝固的蛋白质一定发生变性。,第十页，共三十一页。,4、蛋白质的颜色反应(fnyng)：鉴定蛋白质的量,OH,N,第十一页，共三十一页。,大部分蛋白质均含有带芳香环的苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。这三种氨基酸的在280nm 附近有最大吸收。因此，大多数蛋白质在280nm 附近显示(xinsh)强的吸收。利用这个性质，可以对蛋白质进行定性鉴定。初步定量，若精细定量用考马斯亮蓝染色,5、蛋白质的紫外吸收(xshu),第十二页，共三十一页。,分离纯化之前保证蛋白质一定的纯度(chnd)依据：大小、形状、溶解度、酸碱性、吸附性及对配体的亲和性若要研究蛋白质的功能则要求高级结构完整难度大，迄今几百个蛋白质的单晶（单晶的天然结构都没有发生变化）,蛋白质的分离(fnl)与纯化方法,第十三页，共三十一页。,（一）盐析与有机溶剂沉淀：盐溶盐析：在蛋白质溶液中加入大量中性盐，以破坏(phui)蛋白质的胶体性质，使蛋白质从溶液中沉淀析出，称为盐析。,第十四页，共三十一页。,常用的中性盐有：硫酸铵、氯化钠、硫酸钠等。盐析时，溶液的pH在蛋白质的等电点处效果最好。盐析沉淀蛋白质时，通常不会引起(ynq)蛋白质的变性。,第十五页，共三十一页。,分段(fn dun)盐析：,半饱和硫酸铵溶液可沉淀血浆(xujing)球蛋白，而饱和硫酸铵溶液可沉淀血浆(xujing)清蛋白。,第十六页，共三十一页。,2.有机溶剂沉淀(chndin)蛋白质：,凡能与水以任意比例混合的有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮等，均可用于沉淀蛋白质。沉淀原理(yunl)是：脱水作用；使水的介电常数降低，蛋白质溶解度降低。,第十七页，共三十一页。,（二）电泳(din yn)：,带电粒子在电场中移动的现象称为(chn wi)电泳（electrophoresis)蛋白质分子在溶液中可带净的负电荷或带净的正电荷，故可在电场中发生移动。不同的蛋白质分子所带电荷量不同，且分子大小也不同，故在电场中的移动速度也不同，据此可互相分离。,第十八页，共三十一页。,电泳(din yn),蛋白质在等电点pH条件下，不发生(fshng)电泳现象。利用蛋白质的电泳现象，可以将蛋白质进行分离纯化。,第十九页，共三十一页。,自由界面电泳：蛋白质溶于缓冲液中进行电泳。2.区带电泳：将蛋白质溶液点在浸了缓冲液的支持物上进行电泳，不同组分(zfn)形成带状区域。（1）纸上电泳：用滤纸作支持物。（2）凝胶电泳：用凝胶（淀粉、琼脂糖、聚丙烯酰胺）作支持物。（3）双向电泳,第二十页，共三十一页。,4）圆盘电泳(din yn)：玻璃管中进行的凝胶电泳(din yn)。,5）平板电泳(din yn)：铺有凝胶的玻板上进行的电泳(din yn)。,两种凝胶电泳,第二十一页，共三十一页。,等电聚焦电泳：当蛋白质在其等电点时，净电荷为零，在电场(din chng)中不再移动。分离同工酶,通电(tng din),第二十二页，共三十一页。,SDSPAGE中SDS的作用：阴离子去污剂，变性，蛋白质伸展态屏蔽蛋白质的电荷，都带负电荷使得(sh de)蛋白质的形状趋于一致,所以在这种特殊的电泳中，迁移率与蛋白质电荷无关(wgun)，与蛋白质的形状无关(wgun)，处决于蛋白质的大小（分子量）,第二十三页，共三十一页。,（三）层析(cn x)：,层析（chromatography)是一种利用混合物中各组分理化性质的差异，在相互接触的两相（固定相与流动相）之间的分布不同而进行分离(fnl)分析的技术方法。主要的层析技术有离子交换层析，凝胶层析，吸附层析及亲和层析、HPLC等。,第二十四页，共三十一页。,凝胶过滤(gul)分离蛋白质,第二十五页，共三十一页。,（四）超速离心：,利用物质(wzh)密度的不同，经超速离心后，分布于不同的液层而分离。超速离心也可用来测定蛋白质的分子量，蛋白质的分子量与其沉降系数S成正比。,第二十六页，共三十一页。,蛋白质相对分子量在10 000-1 000 000之间。测定分子量的主要(zhyo)方法有渗透压法、超离心法、凝胶过滤法、聚丙烯酰胺凝胶电泳等。,最准确可靠(kko)的方法是超离心法（Svedberg于1940年设计）：蛋白质颗粒在25-50*104 g离心力作用下从溶液中沉降下来。,沉降系数（s）：单位(dnwi)（cm）离心场里的沉降速度。,v=沉降速度（dx/dt）=离心机转子角速度（弧度/s）x=蛋白质界面中点与转子中心的距离（cm）,沉降系数的单位常用S，1S=110-13（s）,第二十七页，共三十一页。,蛋白质分子量（M）与沉降系数（s）的关系(gun x),第二十八页，共三十一页。,酶活力是指酶催化某一化学反应(fnyng)的能力。酶促反应(fnyng)速率,酶（活力）单位：在一定条件(tiojin)下，一定时间内将一定量的底物转化为产物所需的酶量。（U/g，U/ml）,在最适的反应条件（25）下，每分钟内催化一微摩尔底物转化为产物(chnw)的酶量定为一个酶活力单位，即 1IU=1mol/min,在最适条件下，每秒钟内使一摩尔底物转化为产物所需的酶量定为1kat单位，即 1kat=1mol/s,1kat=6107IU,蛋白质的表征,第二十九页，共三十一页。,酶的纯度：比活力(hul)=活力单位数/毫克蛋白（氮）,酶的纯化鉴定(jindng)：聚丙烯酰胺凝胶电泳法、等电聚焦电泳法,第三十页，共三十一页。,内容(nirng)总结,第三章 蛋白质的通性、纯化与表征(bio zhn)。活力、比活力。如胃蛋白酶酸性氨基酸多，等电点偏酸性。蛋白质溶液稳定的原因：1）表面形成水膜（水化层）。可逆沉淀是分离和纯化蛋白质的基本方法，如等电点沉淀法、盐析法和条件有机溶剂沉淀法等。自由界面电泳：蛋白质溶于缓冲液中进行电泳。2.区带电泳：将蛋白质溶液点在浸了缓冲液的支持物上进行电泳，不同组分形成带状区域。蛋白质相对分子量在10 000-1 000 000之间。第一次总活力,第三十一页，共三十一页。,