蛋白质分离纯化与表征优秀课件

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蛋白质分离纯化和表征优秀课件

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2)也与蛋白质分子形状、溶液的密度 和粘度有关。
超速离心法的二个用途 1、测定蛋白质的分子量; 2、分离纯化蛋白质。
超速离心基本原理
1、离心力(Fc)
离心作用是根据在一定角度速度下作 圆周运动的任何物体都受到一个向外的离 心力进行的。离心力的大小等于离心加速 度ω2X与颗粒质量m的乘积,即:
FC=mω2X 其中ω是旋转角速度,以弧度/秒为 单位;X是颗粒离开旋转中心的距离,以 cm为单位:m是质量,以克为单位。
1、什么叫扩散?
如小心地把纯水放在蛋白质溶液的上面, 则蛋白质分子将从下面的高浓度区向上面的 低浓度区迁移,直至达到平衡为止。由于浓 度差引起的这种溶质分子的迁移称为扩散。 扩散是高浓度向低浓度方向进行的。
2、扩散系数
它在数值上等于当浓度为一个单位时,在 一秒钟内通过1厘米2面积而扩散的溶质量
3、影响扩散系数的因素
Sephadex
G-25
G-75
G-100
1000-5000
3000—80000 4000—150000
2、聚丙烯酰胺凝胶: (Bio-gel) Bio-Rad公司(美国)
Bio-gel
P-4
P-10
P-100-150000
3、琼脂糖凝胶:(Sepharose) pharmacia公司(瑞典)
利用渗透压的测定来计算蛋白质分子量时,是通过测 定几个不同浓度的渗透压,用范霍夫公式(略)求出蛋白质分 子量。
渗透压法测定蛋白质分子量的优缺点
优点: 所用的实验装置简单。
缺点: 要求被测蛋白质纯度要高,如果蛋白质样品中含有其他
杂质蛋白,那么由渗透压测得的结果实际上代表几种蛋白质 的平均分子量。
(三)蛋白质的扩散和扩散系数

蛋白质的分离纯化.ppt

蛋白质的分离纯化.ppt

logMr
三、SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳 法测定相对分子质量
聚丙烯酰胺凝胶电泳,(简称PAGE),也称 圆盘电泳,它以聚丙烯酰胺凝胶(单体丙烯 酰胺Arc和交联剂甲叉双丙烯酰胺Bis共聚而 成)为支持物 。
蛋白质颗粒在各种介质中电泳时,它的迁移率
决定于它所带的电荷以及分子大小和形状(电 荷效应、分子筛效应)。
v =沉降速度(dx/dt)
s
=
—ω—v2x——
ω=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=1×10-13(s)
蛋白质分子量(M)与沉降系数(s)的关系
M = —D—(—1R-—TsV—ρ)—
R—气体常数(8.314×107ergs·mol -1 ·度-1) T—绝对温度 D—扩散常数(蛋白质分子量很大,离心机 转速很快,则忽略不计) V—蛋白质的微分比容(m3·g-1) ρ—溶剂密度(20℃,g·ml-1) s—沉降系数
二、凝胶过滤法测定相对分子质量
凝胶过滤原理
分子筛色谱 (凝胶过滤)
利用Andrews的实验经验式:
logMr = a/b—Ve/bVo
Ve(elution volume)为某一溶质组分的洗脱 体积。它是自加样品开始到该组分的洗脱峰 (峰顶)出现时所流出的体积。
V0 (outer volume)为外水体积,即存在于柱床 中凝胶珠外孔隙的水相体积。测定出不能被 凝胶滞留的大分子溶质如蓝色葡聚糖—2000 的洗脱体积可以决定V0。
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。

第六章-蛋白质的分离、纯化PPT课件

第六章-蛋白质的分离、纯化PPT课件
a. 分散相质点1-100nm b. 分散相质点带有同种电荷,互相
排斥不聚成颗粒而沉淀 c. 分散相的质点能与溶剂形成溶剂
化层
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蛋白质:
a. 胶体质点的范围
c. 丁达尔效应 d. 布朗运动 e. 不能透过半透膜
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2.蛋白质的沉淀
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沉淀蛋白质的方法:
因此,所有SDS-蛋白质复合物, 电泳时均以同样的电荷/蛋白质比向正极 移动。
② 改变了蛋白质单体分子的构象。
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• SDS-蛋白质在水溶液中长椭圆棒,短轴 直径均为1.8nm,长轴长度则随蛋白质的 分子量而成正比例地变化。 电泳迁移率μ与多肽链分子量的对数有 下列关系
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① 盐析法:
中性盐(NH4SO4,NaSO4,Nacl等)-→ 蛋白质脱去水化层
优点:不引起蛋白质变性 ② 有机溶剂沉淀法:
极性有机溶剂(甲醇,乙醇,丙酮)-→ 脱去水化层以及降低介电常数而增加带电质点 间的相互作用
条件:低温操作 缩短时间
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பைடு நூலகம்
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③ 重金属盐沉淀法
当溶液pH>pI,蛋白质颗粒带负电荷, 易与重金属离子 (Hg2+,Pb2+,Cu2+.Ag+等)-→生成沉淀
∵在蛋白质分子中受到邻近电荷的影响 F.蛋白质可看作一个多价离子
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• 蛋白质等电点--在某一pH值,蛋白质所 带的正电荷与负电荷恰好相等,净电荷 为零。这一pH称为蛋白质等电点
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• 等离子点--没有其他盐类干扰时,蛋白质 质子供体基团界离出来的质子数与质子 受体基团结合的质子数相等时的pH称等 离子点。特征常数。

第3章蛋白质分离纯化ppt

第3章蛋白质分离纯化ppt

相对分子量 Mr
待测蛋白分子量
ABC
D
蛋白质含量
洗脱液体积(mL)
2-蛋白质的分子形状与大小
SDS-聚丙烯酰胺 凝胶电泳法测相对分子量
• 电泳时的迁移率取决于蛋白的净电荷、分子大 小、形状;
• SDS(十二烷基硫酸钠)与蛋白质结合,使全 部呈负电荷,同时改变蛋白质单体分子构象成 近似球形;巯基乙醇打开二硫键,使亚基分离;
凝胶过滤
• 凝胶过滤层析是依据分子大小这一物理性质进行分离 纯化的。
• 凝胶层析的固定相是惰性的珠状凝胶颗粒,凝胶颗粒 的内部具有立体网状结构,形成很多孔穴。
• 当含有不同分子大小的组分的样品进入凝胶层析柱后, 各个组分就向固定相的孔穴内扩散,组分的扩散程度 取决于孔穴的大小和组分分子大小。
• 分子越大的组分越先流出,分子越小的组分越后流出。 这样样品经过凝胶层析后,各个组分便按分子从大到 小的顺序依次流出,从而达到了分离的目的。
1-蛋白质的酸碱性质
蛋白质中可解离的基团
-NH3+
pKa=7.6~8.4
-COO-
pKa=3~3.2
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1-蛋白质的酸碱性质
蛋白质中可解离的基团
-COOpKa=3.0~4.7
-COOpKa=4.4
1-蛋白质的酸碱性质
蛋白质中可解离的基团
pKa=5.6~7.0
-NH2 pKa=9.4~10.6
• 常用的密度梯度有蔗糖梯度,聚蔗糖梯度等。
4-蛋白质的分离纯化
Differential centrifugation as a first step in protein purification
差 速 离 心
4-蛋白质的分离纯化
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1.前处理:因动/植物/细菌而异
2.粗分级分离:采用盐析/等电点沉淀/ 有机溶剂分级分离等方法
3.细分级分离:采用凝胶过滤、离子交 换层析、吸附层析以及亲和层析等
4.结晶是最后步骤
五、蛋白质的分离纯化方法
(一)根据分子大小不同的纯化方法
1、透析和超过滤 利用蛋白质分子不能透过半透膜将其
与小分子物质分开 半透膜为玻璃纸或纤维素材料

(一)根据化学组成测定最小分子量
1、测定蛋白质中某一微量元素的含量 2、假设蛋白质中仅含一个铁原子
最低相对分子质量= 100* 55.8/铁的百分含量 例如肌红蛋白含铁量为0.335%,那么其最低相对 分子质量就是 55.8/0.335 × 100 = 16700
(五)凝胶过滤法测定相对分子质量
蛋白质分子通 过凝胶柱的速 度并不取决于 分子的质量, 而是它的斯托 克半价。
如果某种蛋白质与一理想的非水化球体过柱速度相同, 则认为具有与该球体相同的半径,称斯托克半径
蛋白质混合样
标准蛋白质(已知Mr和斯托克半径)和待测 蛋白质必须具有相同的分子形状(接近球形)
(六)SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳法 测定相对分子质量
• pI通常在 6.0 左右
二、蛋白质分子的大小与形状
蛋白质的分子量
一般在一万至一百万道尔顿之间 1道尔顿=1×C12绝对质量/12
≈1.66×10-27千克
测定蛋白质相对分子质量的原理和方法
(一) 根据化学组成测定最低相对分子质量 (二) 渗透压法测定相对分子质量 (三) 蛋白质的扩散和扩散系数 (四) 沉降分析法测定相对分子质量 (五) 凝胶过滤法测定相对分子质量 (六) SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定相对分子质
盐溶—盐析
盐溶
• 等电点沉淀的蛋白质溶液中加入NaCl后沉 淀溶解—盐溶
• 原因?
分子在等电点时,相互吸引,聚合沉淀,加入少 量盐离子后破坏了这种吸引力,使分子分散,
溶于水中
盐析 盐析((NH4)2SO4)
• 向蛋白质溶液中加入大量硫酸铵后蛋白质 会沉淀析出
• 原因?
蛋白质脱去水化层而聚集沉淀
2.有机溶剂沉淀 脱去水化层以及降低介电常数而增 加带电质点间的相互作用
蛋白质分子的形状
蛋白质分子在溶液中的形状或构象的信息,可 借助其摩擦系数与理想球体的摩擦系数之比, 也就是所谓的蛋白质分子的摩擦比来推测。
摩擦比越大,蛋白质分子的不对称性越高。
三、蛋白质的胶体性质与蛋白质的沉淀
(一)胶体性质(colloidal system)
胶体溶液的特点: 分子直径在1-100 nm内 溶于水 不易聚集沉淀
六、蛋白质含量测定和纯度鉴定
(一)蛋白质含量测定
常用方法:凯氏定氮法、双缩脲法、Folin-酚 试剂法(Lowry法)、紫外吸收法、染料结合 法(bradford或考马斯亮蓝法)和胶体金测定 法。
双缩脲反应:含两个或两个以上的肽键化合物 与CuSO4溶液都能发生双缩脲反应省市紫红色 或蓝紫色复合物。 Lowry法,主要是利用folin-酚试剂能与Cu+离 子反应,而Cu+是由蛋白质的巯基或酚基氧化 Cu2+而产生
大多数球状蛋白能形成稳定的亲水胶体溶液
蛋白质胶体溶液的稳定因素:
1.同种蛋白带同种电荷,相互排斥 2.水膜弹性 3.质点的大小(1~100nm)
蛋白质溶液具有丁达尔效应、布朗 运动以及不能通过半透膜等性质
(二)蛋白质的沉淀
Pr从胶体溶液中析出
任何破坏稳定蛋白质溶液的因素都可能使蛋白 质沉淀
I 可逆沉淀 – 温和条件,改变溶液pH或Pr所带电荷 – Pr结构和性质没有变化 – 适当条件下可重新溶解
蛋白质颗粒在聚丙烯酰胺凝胶中电泳时, 它的迁移率取决于: 所带电荷 分子量 分子形状
但是如果在该系统中添加SDS和少量巯基乙醇,则蛋 白质分子的电泳迁移率主要取决于它的相对分子质量。
十二烷基磺酸钠
磺酸基 极性亲水 烷基 亲油(蛋白质疏水区)

原态蛋白质 巯基乙醇破坏二硫键
变性
迁移率与电荷和形状无关,仅取决于相对分子质量
——非变性沉淀 • pI沉淀法、盐析法和有机溶剂沉淀法等
Ⅱ不可逆沉淀 • 强烈沉淀条件 • 破坏Pr胶体溶液稳定性 • 也破坏Pr结构和性质 • 沉淀不能再重新溶解 ——变性沉淀 • 如加热沉淀、强酸/碱沉淀、重金属盐
和生物碱沉淀等
1.盐析法
加入大量中性盐(硫酸铵、硫酸钠 和氯化钠)脱去蛋白质的水化层, 盐析一般不引起变性
双向电泳
离子交换层析
(四)利用蛋白质选择性吸附的性质
• 羟磷石灰层析 • 疏水作用层析
(五)利用对配体的特异生物学 亲和力的纯化方法
具有极强的专一性
亲和色谱颗粒
(六)高效液相层析和快速蛋白质液相层析
多种类型的柱层析都可用HPLC来代替,例如分配 层析,离子交换层析,吸附层析以及凝胶过滤。


血液透析
血液
透析液
小分子溶出 小分子被带出
透析机Байду номын сангаас
2、密度梯度(区带)离心
用一定的介质(如蔗糖)在离心管内形成一连续或不连 续的密度梯度,将蛋白质混合液置于介质的顶部,通过 重力或离心力场的作用使蛋白质分层、分离。
3. 凝胶过滤 3、凝胶过滤
(二)利用溶解度差别的纯化方法
影响溶解度的外部因素有:pH值、离子强度、介 电常数和温度。
1.等电点沉淀 调整溶液pH 不同蛋白在各自 pI处依次沉淀
2.盐溶和盐析 3.有机溶剂分级分离法
降低介电常数 争夺水化膜 4. 温度对蛋白质溶剂度的影响
(三)根据电荷不同的分离方法
1.电泳 原理: • 蛋白质在非等电点时所带总电荷不为0 • 分子大小不同,电场中移动速度也不同
• 平板电泳
等电聚焦电泳
3.等电点沉淀
蛋白质分子带有相同数量的正负电荷, 因此,蛋白质分子相互吸引,从而聚集 沉淀。
4.重金属盐沉淀 与带负电荷蛋白质结成不溶性盐
5.生物碱试剂和某些酸类沉淀 与带正电荷蛋白质生成不溶性盐
6.加热变性沉淀 天然结构解体,疏水基外露, 破坏水化层及带电状态
四、蛋白质分离纯化的一般原则
总目标:增加制品纯度或比活
蛋白质分离纯化与表征
扬州大学生物科学与技术学院
蛋白质纯化应根据研究工作和生产的具体目的和要求, 制订分离纯化的合理程序。
蛋白质分离纯化是利用其特性的差异
• 分子的大小和形状 • 酸碱性质 • 溶解度 • 吸附性质 • 对配体分子的特异生物学亲和力
一、蛋白质的酸碱性质
蛋白质含有酸/碱AA残基具有两性 碱/酸越大——pI 越大
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