生物化学实验复习

实验一氨基酸的分离鉴定——纸层析法【实验原理】纸层析法使用滤纸作为惰性支持物的分配层析法；层析溶剂由有机溶剂和水组成；物质被分离后在纸层析图谱上的位置是用Rf值（比移）来表示的：Rf=原点到层析点中心的距离/原点到溶剂前沿的距离；在一定条件下某种物质的Rf值是常数，Rf值的大小与物质的结构、性质、溶剂系统，层析滤纸的质量和层析温度等因素有关。

【实验器材】层析缸、毛细管、喷雾器、培养皿、层析滤纸【实验试剂】（1）扩展剂：是四份水饱和的正丁醇和一份醋酸的混合物；（2）氨基酸溶液：0.5%赖氨酸、缬氨酸、亮氨酸溶液以及它们的混合物（各组分浓度均为0.5%）；（3）显色剂：0.1%茚三酮-正丁醇溶液。

【操作方法】将盛有平衡溶剂的小烧杯置于密闭的层析缸中；取层析滤纸一张，在纸的一段边缘2~3cm处用铅笔划线，每隔2cm做一个记号；用毛细管将各氨基酸样品分别点在这四个位置，干后再点一次；用别针缝成筒状，将盛有20mL扩展剂的培养皿迅速置于密闭的层析缸中并将滤纸直立于培养皿中，待溶剂上升15~20cm时取出滤纸，用铅笔描出溶液前沿界限，自然干燥或用吹风机热风吹干；用喷雾器均匀喷上0.1%茚三酮-正丁醇溶液，置于烘箱中烘烤5min（100℃）或用热吹风吹干；计算各种氨基酸的Rf值。

【实验结果】Rf值（迁移距离）从大到小依次是亮氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、脯氨酸、赖氨酸。

【注意事项】1、在操作过程中，手不要摸滤纸；2、点样直径不超过3mm；3、点样的一段朝下，扩展剂的液面需低于点样线1cm；4、及时取出滤纸，以免出现氨基酸层析跑到滤纸外面而不能检测。

实验二蛋白质的性质实验（一）——蛋白质及氨基酸的呈色反应【氨基酸颜色反应】【呈色反应】1、双缩脲反应：[原理]尿素加热至180℃左右，生成双缩脲并放出一分子氨；双缩脲在碱性环境中能与Cu2+结合生成紫红色复合物，此反应称为双缩脲反应。

蛋白质分子中有肽键，其结构与双锁脲相似，也能发生此反应，可用于蛋白质的定性和定量测定。

[补充]双缩脲反应不仅为含有两个以上肽键的物质所有。

含有一个肽键和一个—CS—NH2，—CH2—NH2，—CRH——NH2，—CH2—NH2—CHNH2—CH2OH或—CHOHCH2NH2等基团以及乙二酰二胺等物质也有此反应。

NH3也干扰此反应，因为NH3与Cu2+可以生成暗蓝色的络离子Cu（NH3）4 2+。

因此，一切蛋白质或二肽以上的多肽都有双缩脲反应，但有双缩脲反应的物质不一定是蛋白质或多肽。

【实验步骤】取少量尿素结晶，放在干燥管中，用微火加热使尿素溶化，熔化的尿素开始硬化，停止加热，尿素放出氨，形成双缩脲；冷后，加10%氢氧化钠溶液1mL（提供碱性环境），震荡混匀，再加1%硫酸铜溶液1滴，再震荡，观察出现的粉红色（注意：要避免添加过量硫酸铜，否则生成的蓝色氢氧化铜能掩盖粉红色）；向另一支试管中加卵清蛋白溶液约1mL和10%氢氧化钠溶液约2mL，摇匀，再加1%硫酸铜溶液2滴，随加随摇，观察紫玫瑰色的出现。

2、茚三酮反应：[原理]除脯氨酸、羟脯氨酸和茚三酮反应生成黄色物质外，所有α-氨基酸及一切蛋白质都能和茚三酮反应生呈蓝紫色物质；β-丙氨酸、氨和许多一级胺都呈阳性反应，尿素、马尿酸、二酮吡唪和肽键上的亚氨基不呈现此反应，因此，虽然蛋白质和氨基酸都有茚三酮反应，但能与茚三酮呈阳性反应的不一定就是蛋白质和氨基酸，在定性、定量测定中，要严防干扰物存在；该反应十分灵敏，1:1500000浓度的氨基酸水溶液即能给出反应，是一种常用的氨基酸定量测定方法；茚三酮反应分为两步，第一步是氨基酸被氧化形成CO2、NH3和醛，水合茚三酮被还原成还原性茚三酮，第二步是所形成的还原性茚三酮和另一个水合茚三酮分子和氨缩合生成有色物质；此反应的适宜PH为5~7，同一浓度的蛋白质或氨基酸在不同pH下颜色深浅不同，酸度过大时甚至不显色。

[操作]取两支试管分别加入蛋白质溶液和甘氨酸溶液1mL，再各加0.5mL0.1%茚三酮水溶液，混匀，在沸水浴中加热1~2min，观察颜色由粉色变紫红色再变蓝；在一小块滤纸上滴一滴0.5%甘氨酸溶液，风干后，再在原处滴一滴0.1%茚三酮乙醇溶液，再微火旁烘干显色，观察紫红色斑点的出现。

3、黄色反应：[原理]含有苯环结构的氨基酸（如酪氨酸、色氨酸），遇硝酸后，可被硝化成黄色物质，该化合物在碱性溶液中进一步形成橙黄色的硝醌酸钠；多数蛋白质分子含有带苯环的氨基酸，所以有黄色反应，苯丙氨酸不易硝化，需加入少量浓硫酸才有黄色反应。

4、坂口反应：[原理]精氨酸和许多胍代化合物与α-苯酚在碱性次溴酸钠溶液中发生反应，生成红色物质；精氨酸是唯一呈此正反应的氨基酸，反应极为灵敏，可用作定性鉴定含有精氨酸的蛋白质和定量测定精氨酸。

[注意]本实验十分灵敏，α-苯酚过量，次溴酸钠、精氨酸、蛋白质均不可过量，过量的次硫酸钠可继续氧化有色产物使颜色消失。

5、醋酸铅反应：[原理]蛋白质分子中产常含有半胱氨酸和胱氨酸，含硫蛋白质在强碱条件下，可分解形成硫化钠；硫化钠和醋酸铅反应生成黑色的硫化铅沉淀；若加入浓盐酸，就生成有臭味的硫化氢气体。

[操作]向试管中加入0.5%醋酸铅溶液1mL，再加入10%氢氧化钠至生成的沉淀完全溶解为止，摇匀，加水稀释一倍的鸡蛋清0.4mL，混匀，小心加热，到溶液变黑后，加入浓盐酸数滴，嗅气味，并将湿润醋酸铅试纸置于管口，观察颜色的变化。

实验三蛋白质的性质实验（二）——蛋白质等电点的测定和沉淀反应1、蛋白质等电点测定：[原理]蛋白质是两性电解质，在酸性溶液中成阳离子，在碱性溶液中成阴离子；当溶液的pH达到一定数值时，蛋白质颗粒上正负电荷的数目相等，在电场中，蛋白质既不向阴极移动，也不向阳极移动，此时溶液pH值称为此种蛋白质的等电点；不同蛋白质有不同的等电点，在等电点时，蛋白质的理化性质都有变化，可利用此种性质的变化测定各种蛋白质的等电点，常用的方法是测其溶解度最低时的溶液pH值；用醋酸与醋酸钠（醋酸钠混合在酪蛋白溶液中）配制成各种不同pH值的缓冲液，向缓冲液中加入酪蛋白后，沉淀出现最多的缓冲液的pH值即为酪蛋白（3.5）的等电点。

2、蛋白质的沉淀反应：[原理]在水溶液中的蛋白质分子由于表面生成水化层和双电层而成为稳定的亲水胶体颗粒，在一定的理化因素影响下，蛋白质颗粒可因失去电荷和脱水而沉淀。

[分类]（1）可逆的沉淀反应：此时蛋白质分子的结构尚未发生显著变化，除去引起沉淀的因素后，蛋白质的沉淀仍能溶解于原来的溶剂中，并保持其天然性质而不变性。

如大多数蛋白质的盐析作用或在低温下用乙醇（丙醇）短时间作用于蛋白质。

提纯蛋白质时，常用此类反应。

（2）不可逆的沉淀反应：此时蛋白质分子内部结构发生重大改变，蛋白质常变性而沉淀，不再溶于原来的溶剂。

如加热引起的蛋白质沉淀与凝固，蛋白质与重金属离子或某些有机酸的反应。

蛋白质变性后，有时由于维持溶液稳定的条件仍然存在（如电荷），并不析出。

因此，变性蛋白质并不一定都表现出沉淀，而沉淀的蛋白质也未必都已变性。

[操作]（1）蛋白质的盐析：无机盐（硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等）的浓溶液能析出蛋白质，盐的浓度不同，析出的蛋白质也不同；如球蛋白可在半饱和硫酸铵溶液中析出，而清蛋白则在饱和硫酸钠溶液中才能析出；由盐析获得的蛋白质沉淀，当降低其盐类浓度时，又能再溶解，故蛋白质的盐析作用是可逆过程。

（2）重金属离子沉淀蛋白质：重金属离子与蛋白质结合成不溶于水的复合物。

（3）某些有机酸沉淀蛋白质：取一支试管，加入蛋白质溶液2mL，再加1mL5%三氯乙酸溶液，振荡试管，观察沉淀的生成，放置片刻，倾出上清液，向沉淀中加入少量水，观察沉淀是否溶解。

不溶解。

（4）有机溶剂沉淀蛋白质：取三支试管，都加5%卵清蛋白溶液，95%乙醇，各加入pH4.7缓冲液、氢氧化钠溶液、盐酸溶液，震荡混匀后，观察，1号片刻后生成沉淀，2、3呈油状。

放置片刻，向各管内加水8ml，然后在第2、3号管中各加一滴甲基红，再分别用0.1 mol·L-1醋酸溶液及0.05 mol·L-1碳酸钠溶液中和之，观察各管颜色的变化和沉淀的生成，2号由无色变橙色再变为紫红色，生成白色絮状沉淀，3号由无色变橙色变为黄色，生成白色絮状沉淀。

每管再加0.1 mol·L-1盐酸溶液数滴，观察沉淀的再溶解，2、3管均呈紫红色，沉淀溶解，1号部分溶解。

解释现象：高浓度的乙醇长时间作用才会使蛋白质变性，低浓度的乙醇会使蛋白质氢键破坏而析出沉淀，类似于盐析，实验中乙醇终浓度是95%/3=32%，属于低浓度，因此蛋白质沉淀是类似于盐析的可逆沉淀反应；没有变性的蛋白质可以溶于稀酸或稀碱，因此一开始只有1有沉淀，2、3没有沉淀，而中和后，沉淀便会析出；最终加盐酸数滴是为了使pH值偏离等电点，增大蛋白质的溶解度，进而使蛋白质再溶解。

实验四考马斯亮蓝法测定蛋白质浓度【实验原理】考马斯亮蓝G-250染料，在酸性溶液中与蛋白质结合，使染料的最大吸收峰（max）位置由465nm变为595nm，溶液颜色也由棕黑色变为蓝色；通过测定595nm处光吸收的增加量可知与其结合的蛋白质的量；研究发现，染料主要是与蛋白质中的碱性氨基酸（特别是精氨酸）和芳香族氨基酸残基结合；蛋白质含量在0~100μg 范围内，蛋白质-色素复合物在595nm下的吸光度与蛋白质含量成正比，故可用比色法测定。

【优点】（1）灵敏度高，可检测蛋白质含量在0~1000μg范围；（2）测定快速、简便，只需加一种试剂，完成一个样品的测定，只需要5min；由于染料与蛋白质结合的过程，大约只要2min即可完成，其颜色可以在1h内保持稳定，且在5min~20min之间，颜色的稳定性最好，因此不用像Lowry法那样费时和严格地控制时间；（3）干扰物质少，如干扰Lowry法的钾离子、钠离子、镁离子、糖、甘油、EDTA等均不干扰此测定法。

【缺点】（1）由于各种蛋白质中的精氨酸和芳香族氨基酸的含量不同，因此考马斯亮蓝染色法用于不同蛋白质测定时有较大的偏差，在制作标准曲线时通常选用g-球蛋白为标准蛋白质，以减少这方面的误差；（2）干扰物质：去污剂、Triton X-100、SDS等。

【操作】打破鸡蛋壳，小心收鸡蛋清，盛于小烧杯中；样品1:10稀释四次，另取四只干净试管，加入稀释样品0.1mL 及考马斯亮蓝染色液4.0mL，混匀，室温静置3min，于波长595nm处比色，读取吸光度；制作BSA标准曲线，混匀，室温静置3min，以第一管为空白，与595nm处比色，读取吸光度；根据标准曲线设计实验，测定鸡蛋清中可溶性蛋白的含量（注意合理稀释待测蛋白溶液，使测定值在标准曲线的线性范围内，同时注意控制平行之间的标准误差）。