蛋白质分离技术PPT课件
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蛋白质分离技术全ppt课件
第十节
蛋白质 的分离与纯化
一、 引言
二、 蛋白质(酶)分 离纯化的前处理三、蛋白质(酶来自分离 与纯化四、层析技术
五、电泳技术
六、离心技术
1
一、 引言
• 蛋白质(酶)存在于一切生物体中,是 非常重要的生物大分子。蛋白质是生物 功能的执行者,担负着生物催化、物质 运输、运动、防御、调控及记忆、识别 等多种生理功能。
化膜,暴露出疏水区域,同时又中和了电荷, 破坏了亲水溶胶,蛋白质分子即聚集而形成沉 淀。
26
Salting-in
Salting-out
溶 解 度
盐浓度
27
水化膜
++ + +
碱
+
+
++ +
酸
带正电荷蛋白质 (亲水胶体)
脱水
水化膜 碱
酸
等点电时的蛋白质 (亲水胶体)
脱水
带负电荷蛋白质 (亲水胶体)
脱水
• 盐析法应用最广的还是在蛋白质领域,已有八 十多年的历史,其突出的优点是:
• ①成本低,不需要特别昂贵的设备。 • ②操作简单、安全。 • ③对许多生物活性物质具有稳定作用。
25
⑴ 盐析的基本原理
• 蛋白质溶液为亲水溶胶体系,其稳定因素:水 化膜和电荷。
• 中性盐的亲水性大于蛋白质分子的亲水性。 • 加入大量中性盐后,夺走了水分子,破坏了水
• 3) 酶解法:利用各种水解酶,如溶菌酶、纤维素酶、蜗牛 酶和酯酶等,于37℃,pH8,处理15分钟,可以专一性地将 细胞壁分解。
• 4) 有机溶剂处理法:利用氯仿、甲苯、丙酮等脂溶性溶剂或 SDS(十二烷基硫酸钠)等表面活性剂处理细胞,可将细胞 膜溶解,从而使细胞破裂,此法也可以与研磨法联合使用。
蛋白质 的分离与纯化
一、 引言
二、 蛋白质(酶)分 离纯化的前处理三、蛋白质(酶来自分离 与纯化四、层析技术
五、电泳技术
六、离心技术
1
一、 引言
• 蛋白质(酶)存在于一切生物体中,是 非常重要的生物大分子。蛋白质是生物 功能的执行者,担负着生物催化、物质 运输、运动、防御、调控及记忆、识别 等多种生理功能。
化膜,暴露出疏水区域,同时又中和了电荷, 破坏了亲水溶胶,蛋白质分子即聚集而形成沉 淀。
26
Salting-in
Salting-out
溶 解 度
盐浓度
27
水化膜
++ + +
碱
+
+
++ +
酸
带正电荷蛋白质 (亲水胶体)
脱水
水化膜 碱
酸
等点电时的蛋白质 (亲水胶体)
脱水
带负电荷蛋白质 (亲水胶体)
脱水
• 盐析法应用最广的还是在蛋白质领域,已有八 十多年的历史,其突出的优点是:
• ①成本低,不需要特别昂贵的设备。 • ②操作简单、安全。 • ③对许多生物活性物质具有稳定作用。
25
⑴ 盐析的基本原理
• 蛋白质溶液为亲水溶胶体系,其稳定因素:水 化膜和电荷。
• 中性盐的亲水性大于蛋白质分子的亲水性。 • 加入大量中性盐后,夺走了水分子,破坏了水
• 3) 酶解法:利用各种水解酶,如溶菌酶、纤维素酶、蜗牛 酶和酯酶等,于37℃,pH8,处理15分钟,可以专一性地将 细胞壁分解。
• 4) 有机溶剂处理法:利用氯仿、甲苯、丙酮等脂溶性溶剂或 SDS(十二烷基硫酸钠)等表面活性剂处理细胞,可将细胞 膜溶解,从而使细胞破裂,此法也可以与研磨法联合使用。
蛋白质提取、分离、纯化及鉴定(共14张PPT)
而增加
原理
蛋白质分子吸附某种盐类离子后,带电层使蛋白质分
子彼此排斥,而蛋白质分子与水分子间相互作用增强, 因而溶解度增加
盐析的影响因素
➢蛋白质的种类:
分子量越大,沉淀所需盐的量越少(卵球蛋白>卵清蛋白)
蛋白质分子不对称性越大,越容易沉淀
➢温度:
高离子强度溶液中,升高温度有利于蛋白质的失水沉淀 低离子强度溶液或纯水中,蛋白质的溶解度在一定温度范
常为凝胶柱床体积的1%-10% ➢洗脱速度要恒定
➢实验完毕后,将凝胶全部回收处理,以备下次实验使用,
严禁将凝胶丢弃或倒入水池中
实验三脱盐后离子测定及蛋白浓度测定
1.硫酸根离子浓度测定
(决定是否停止洗脱)
醋酸钡与溶液中的硫酸根离子可以形成白色的沉淀,同时不能同蛋 白质形成沉淀。
➢从每管洗脱液中取1滴加在黑瓷板上,加入1滴醋酸钡溶液,观察沉淀 ➢实验中设阴性对照(双蒸水)和阳性对照(硫酸铵溶液)
➢SephadexG-25:吸水量2.5ml/g,干粒子直径100-300µm,筛 孔40-60。大部分蛋白质分子从外水体积流出,盐等小分子
从内水体积流出。
实验一卵清球蛋白的盐析分离
0.7ml卵清+0.7ml饱和硫酸铵溶液(每组2个EP管)
混合均匀(避免产生气泡)
静置3-5分钟,蛋白质析出
3000rห้องสมุดไป่ตู้m,离心3分钟 用移液枪去除上清(含卵清白蛋白)
蛋白质提取、分离、纯化及鉴定
➢材料(取材一定要新鲜,在低温下操作)
➢前处理及裂解细胞(匀浆器、研钵、超声波、反复冻融、
酶解等) ➢蛋白质粗分级分离(水、盐溶液、稀酸、稀碱、有机溶剂、
盐析、有机溶剂分级分离、等电点分离)
原理
蛋白质分子吸附某种盐类离子后,带电层使蛋白质分
子彼此排斥,而蛋白质分子与水分子间相互作用增强, 因而溶解度增加
盐析的影响因素
➢蛋白质的种类:
分子量越大,沉淀所需盐的量越少(卵球蛋白>卵清蛋白)
蛋白质分子不对称性越大,越容易沉淀
➢温度:
高离子强度溶液中,升高温度有利于蛋白质的失水沉淀 低离子强度溶液或纯水中,蛋白质的溶解度在一定温度范
常为凝胶柱床体积的1%-10% ➢洗脱速度要恒定
➢实验完毕后,将凝胶全部回收处理,以备下次实验使用,
严禁将凝胶丢弃或倒入水池中
实验三脱盐后离子测定及蛋白浓度测定
1.硫酸根离子浓度测定
(决定是否停止洗脱)
醋酸钡与溶液中的硫酸根离子可以形成白色的沉淀,同时不能同蛋 白质形成沉淀。
➢从每管洗脱液中取1滴加在黑瓷板上,加入1滴醋酸钡溶液,观察沉淀 ➢实验中设阴性对照(双蒸水)和阳性对照(硫酸铵溶液)
➢SephadexG-25:吸水量2.5ml/g,干粒子直径100-300µm,筛 孔40-60。大部分蛋白质分子从外水体积流出,盐等小分子
从内水体积流出。
实验一卵清球蛋白的盐析分离
0.7ml卵清+0.7ml饱和硫酸铵溶液(每组2个EP管)
混合均匀(避免产生气泡)
静置3-5分钟,蛋白质析出
3000rห้องสมุดไป่ตู้m,离心3分钟 用移液枪去除上清(含卵清白蛋白)
蛋白质提取、分离、纯化及鉴定
➢材料(取材一定要新鲜,在低温下操作)
➢前处理及裂解细胞(匀浆器、研钵、超声波、反复冻融、
酶解等) ➢蛋白质粗分级分离(水、盐溶液、稀酸、稀碱、有机溶剂、
盐析、有机溶剂分级分离、等电点分离)
《蛋白质技术》课件
ABCD
蛋白质免疫学鉴定
利用抗体与抗原的特异性结合,对蛋白质进行定 性和定量分析的技术。
蛋白质结晶学技术
通过蛋白质结晶和晶体衍射技术,解析蛋白质三 维结构的技术。
蛋白质纯化与鉴定的实例
血红蛋白的纯化与鉴定
利用凝胶过滤色谱法和亲和色谱法纯 化血红蛋白,通过质谱分析和免疫学 鉴定技术确定其一级结构和分子量。
《蛋白质技术》ppt课件
CONTENTS
目录
• 蛋白质技术概述 • 蛋白质的提取与分离 • 蛋白质的纯化与鉴定 • 蛋白质的修饰与改造 • 蛋白质技术的未来展望
CHAPTER
01
蛋白质技术概述
蛋白质的定义与功能
总结词
蛋白质是生物体内重要的生物大分子,具有多种生物学功能,如催化反应、细胞信号转导、免疫防御 等。
挑战
蛋白质结构的复杂性、蛋白质功能的多样性和蛋白质相互作用的动态性等,给 蛋白质技术的研究和应用带来了巨大挑战。
机遇
随着科技的不断进步,蛋白质技术的研究和应用领域也在不断拓展,为解决人 类面临的健康、环境、能源等问题提供了新的机遇。
蛋白质技术的创新与发展趋势
创新
蛋白质技术的创新主要表现在蛋白质设计和改造、蛋白质相互作用研究、蛋白质 组学和蛋白质芯片等领域。
蛋白质修饰与改造的实例
酶的改造
通过化学修饰和基因工程技术改 造酶,提高其催化效率和稳定性
。
抗体药物的改造
通过基因工程技术改造抗体,提高 其亲和力、特异性和药代动力学性 质。
细胞因子的改造
通过基因工程技术改造细胞因子, 以降低其毒副作用和提高治疗效果 。
CHAPTER
05
蛋白质技术的未来展望
蛋白质技术的挑战与机遇
盐析法分离蛋白质ppt(共27张PPT)
盐析机理示意图
盐析的机理
①盐离子与蛋白质分子争夺水分子,降低了用于溶解 蛋白质的有效水量,减弱了蛋白质的水合程度,破坏 了蛋白表面的水化膜,导致蛋白质溶解度下降;
②盐离子电荷的中和作用,使蛋白质溶解度下降;
③盐离子引起原本在蛋白质分子周围有序排列的水分子的 极化,使水活度降低。
盐析沉淀基础
3 等电点沉淀实例
①从猪胰脏中提取胰蛋白酶原:胰蛋白酶原的pI=,可先于左右 进行等电点沉淀,除去共存的许多酸性蛋白质(pI=3.O)。工业 生产胰岛素(pI=5.3)时,先调pH至除去碱性蛋白质,再调pH至除 去酸性蛋白质(同时加入一定浓度的有机溶剂以提高沉淀效果)。
②碱性磷酸酯酶的pI沉淀提取:发酵液调后出现含碱性磷酸酯酶 的沉淀物,离心收集沉淀物。用的0.1 mol/L Tris-HCl缓冲液重新溶
解,加入20~40%饱和度的硫酸铵分级,离心收集的沉淀TrisHCl缓冲液再次沉淀,即得较纯的碱性磷酸酯酶。
4 有机溶剂沉淀原理图
有机溶剂沉淀实例
5 选择性热变性沉淀实例
酵母干粉中加入0.066 mol/L磷酸氢二钠溶液, 37℃水浴保温2 h,室温搅拌3 h,离心收集 上清液,升温至55℃,保温20 min后迅速冷 却离心去除热变性蛋白,上清液中多为热稳 定性较高的醇脱氢酶。
图7 不同盐溶液中碳氧血红蛋白的溶解度与离子强度的关系(25℃) (○)NaCl; (▼)KCl; (◘)MgSO4; (▲)NH4)SO4; (●)Na2SO4; (□)K2SO4; (■)柠檬酸三钠
温度的影响
pH对β的影响
蛋白质起始浓度的影响
二次盐析
盐析操作
①从猪胰脏中提取胰蛋白酶原:胰蛋白酶原的pI=,可先于左右进行等电点沉淀,除去共存的许多酸性蛋白质(pI=3.O)。 ③盐离子引起原本在蛋白质分子周围有序排列的水分子的极化,使水活度降低。 ①从猪胰脏中提取胰蛋白酶原:胰蛋白酶原的pI=,可先于左右进行等电点沉淀,除去共存的许多酸性蛋白质(pI=3.O)。 ①从猪胰脏中提取胰蛋白酶原:胰蛋白酶原的pI=,可先于左右进行等电点沉淀,除去共存的许多酸性蛋白质(pI=3.O)。 ②碱性磷酸酯酶的pI沉淀提取:发酵液调后出现含碱性磷酸酯酶的沉淀物,离心收集沉淀物。 不同蛋白质的溶解度曲线 图7 不同盐溶液中碳氧血红蛋白的溶解度与离子强度的关系(25℃) (○)NaCl; (▼)KCl; (◘)MgSO4; (▲)NH4)SO4; (●)Na2SO4; (□)K2SO4; (■)柠檬酸三钠 3)时,先调pH至除去碱性蛋白质,再调pH至除去酸性蛋白质(同时加入一定浓度的有机溶剂以提高沉淀效果)。 ②碱性磷酸酯酶的pI沉淀提取:发酵液调后出现含碱性磷酸酯酶的沉淀物,离心收集沉淀物。 3)时,先调pH至除去碱性蛋白质,再调pH至除去酸性蛋白质(同时加入一定浓度的有机溶剂以提高沉淀效果)。 ②碱性磷酸酯酶的pI沉淀提取:发酵液调后出现含碱性磷酸酯酶的沉淀物,离心收集沉淀物。 工业生产胰岛素(pI=5. ②碱性磷酸酯酶的pI沉淀提取:发酵液调后出现含碱性磷酸酯酶的沉淀物,离心收集沉淀物。 ②碱性磷酸酯酶的pI沉淀提取:发酵液调后出现含碱性磷酸酯酶的沉淀物,离心收集沉淀物。 3)时,先调pH至除去碱性蛋白质,再调pH至除去酸性蛋白质(同时加入一定浓度的有机溶剂以提高沉淀效果)。
蛋白质核酸沉淀分离技术课件.ppt
浓度。
加入硫酸铵固体的量:查表、计算
查表时 注意温
度
蛋白质核酸沉淀分离技术课件
蛋白质核酸沉淀分离技术课件
蛋白质核酸沉淀分离技术课件
(1)加入固体盐法
20℃ 25℃
g :加入固体硫酸铵的质量 S2:所需达到的硫酸铵饱和度 S1:原溶液的硫酸铵饱和度
蛋白质核酸沉淀分离技术课件
(2)加入饱和溶液法
蛋白质核酸沉淀分离技术课件
(1)适用于疏水性强的蛋白质 (2)中性盐浓度增大时,等电点向偏酸方向移动,
分子都是可以被极化的,所以它是普遍存在的。
蛋白质核酸沉淀分离技术课件
§3.4 蛋白质沉淀方法
中性盐盐析法
等电点沉淀法
有机溶剂沉淀法
非离子型聚合物沉淀法
聚电解质沉淀法
金属沉淀法
其他沉淀法
蛋白质核酸沉淀分离技术课件
一、中性盐沉淀法(盐析法)
盐析:在溶液中加入中性盐使生物大分子沉淀析出的过程 。
优点 ①成本低,不需要特别昂贵的设备
或离心; 4)加入硫酸铵时应注意搅拌,避免局部过浓; 5)硫酸铵使用前须用H2S处理,高浓度的硫酸铵溶液使用
前需用氨水或硫酸调节至所需pH。
蛋白质核酸沉淀分离技术课件
二、等电点沉淀法 蛋白质等电点沉淀法是基于不同蛋白
质离子具有不同等电点这一特性,依次改 变溶液pH值的办法,将杂蛋白沉淀除去, 最后获得目标产物。
硫酸铵饱和度%
蛋白质核酸沉淀分离技术课件
方法二
各级均离心分离沉淀物,将沉淀溶于2倍体积的缓冲液中,测 定其中总蛋白和目标蛋白浓度
以饱和度为横坐标,总蛋白和目标蛋白浓度为纵坐标,得到蛋 白质溶解度曲线
蛋白质核酸沉淀分离技术课件
加入硫酸铵固体的量:查表、计算
查表时 注意温
度
蛋白质核酸沉淀分离技术课件
蛋白质核酸沉淀分离技术课件
蛋白质核酸沉淀分离技术课件
(1)加入固体盐法
20℃ 25℃
g :加入固体硫酸铵的质量 S2:所需达到的硫酸铵饱和度 S1:原溶液的硫酸铵饱和度
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(2)加入饱和溶液法
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(1)适用于疏水性强的蛋白质 (2)中性盐浓度增大时,等电点向偏酸方向移动,
分子都是可以被极化的,所以它是普遍存在的。
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§3.4 蛋白质沉淀方法
中性盐盐析法
等电点沉淀法
有机溶剂沉淀法
非离子型聚合物沉淀法
聚电解质沉淀法
金属沉淀法
其他沉淀法
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一、中性盐沉淀法(盐析法)
盐析:在溶液中加入中性盐使生物大分子沉淀析出的过程 。
优点 ①成本低,不需要特别昂贵的设备
或离心; 4)加入硫酸铵时应注意搅拌,避免局部过浓; 5)硫酸铵使用前须用H2S处理,高浓度的硫酸铵溶液使用
前需用氨水或硫酸调节至所需pH。
蛋白质核酸沉淀分离技术课件
二、等电点沉淀法 蛋白质等电点沉淀法是基于不同蛋白
质离子具有不同等电点这一特性,依次改 变溶液pH值的办法,将杂蛋白沉淀除去, 最后获得目标产物。
硫酸铵饱和度%
蛋白质核酸沉淀分离技术课件
方法二
各级均离心分离沉淀物,将沉淀溶于2倍体积的缓冲液中,测 定其中总蛋白和目标蛋白浓度
以饱和度为横坐标,总蛋白和目标蛋白浓度为纵坐标,得到蛋 白质溶解度曲线
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分散相质点在胶 体系统中保持稳 定的条件
1. 质点大小在1-100nm范围内作Brown movement.
2. 质点带有相同电荷,相互排斥
3. 质点与溶剂形成水化层(hydration
mantle),有了水化层,相互间不易靠拢而聚
集。
.
18
(二)蛋白质的沉淀
破坏了上述胶体溶液的稳定条件就会沉淀。
.
29
(四)蛋白质的选择吸附分离 (adsorption chromatography)
介质:活性碳 硅胶 氧化铝 磷酸钙 硅藻土
(五)亲和层析法 抗原—抗体 酶—辅酶 酶—抑制剂
.
30
.
31
.
32
六、蛋白质含量测定与纯度鉴定
Folin-酚法(Lowry法)
凯氏定氮法(标准方法)
紫外吸收法(280nm)
(一)根据分子大小不同 1. 超过滤(ultrafiltration) 2. 密度梯度离心(density gradient centrifugal)
介质:蔗糖,Ficolls ,
3. 凝胶过滤层析(gel filtration chromatography) shephadex G-50, G-100
沉降系数(Sedimentation coeffecient)
10-13=Svedberg 用 S 表示,生物分子在110-13—20010-13秒范围。
.
5
Hoemglobin 沉降系数4.46S=4.46 10-13秒
M=
RTS D( 1- )
( 1- )为浮力因子,其中为偏 微比容=0.74cm3/g;=容剂密度 (g/cm3)
Bradford法(考马斯亮蓝结合法)可测g蛋 白质
纯度鉴定:PAGE, SDS-PAGE , HPLC
A280/A260=1.75 .
33
个人观点供参考,欢迎讨论!
.
21
(二)利用溶解度差别分离蛋白质
1。等电点沉淀
2。蛋白质的盐溶和盐析
3。有机溶剂分级法
(三)根据电荷不同的分离方法
1。电泳(electrophoresis)
①滤纸;薄膜 ②粉末平板(硅胶、纤维素粉) ③细丝(尼龙丝、人造丝)
.
④凝胶电泳(PAGE、Agarose)
圆盘电泳(disc) 平板电泳
.
1
Chapter 7
蛋白质的分离、纯化和 表征
.
2
一、蛋白质的酸碱性质
两性电解质 可解离基团:-NH3+
-COO侧链上的功能基团见(书P290) 氨基酸有的化学性质蛋白质就有。 PI=正负电荷相等,净电荷为零时的pH. (见书P291表7-2)
.
3
二、蛋白质分子大小与形状
从6000—1000000Dalton(道尔Байду номын сангаас)
T=绝对温度 . =渗透压
4
M=Lc—iRmTo——c—
/c 截距
分子量1万——10万范围内,结果可靠
C
(三)蛋白质的扩散
扩散系数(diffusion coeffecient)
(四) 蛋白质的沉降分析——超速离心(Ultracentrifuge)测定蛋 白质分子量
1. 沉降速度法(Sedimentation velocity)
为纪念原子学说(1803年)创始人John Dalton. Dalton=12C原子绝对质量1/12=1.6603310-27
(一)最低分子量测定 (二)滲透压(Osmotic pressure)测分子量 在理想的溶液中Osmotic pressure 与溶质浓度的关系为;
=—CR—T
M
C=溶质浓度 R=气体常数(0.082)
D=扩散系数
R=气体常数(8.314J/(k.mol))
T=绝对温度(K)
S=沉降系数
2.沉降平衡法
M=—2(1R-—Tl—n) (C—22/(—Cx212)—-x2—1) —
.
6
(五)凝胶过滤法(gel filtration)
分子筛效应:大分子先洗脱下来 小分子后洗脱下来
.
7
.
8
(五)凝胶过滤法 (gel filtration)
方法:1.盐析法(salt out) (NH2)4SO4, Na2SO4, NaCl 2. 有机溶剂 甲醇,乙醇, 丙酮
3。重金属盐 pH >pI时 P带负电荷与 Hg2+, Pb2+, Cu2+, Ag+形成不溶性盐
4. 生物碱 pH<pI时,P+ —生物碱 沉淀
5. 加热变性沉淀法
少量盐加速蛋白质加热凝固。
② SDS改变蛋白质分子单体构象,全部变成似雪茄 烟形的长椭圆棒型。
.
10
.
11
.
12
.
13
.
14
肌球蛋白
半乳糖苷酶 糖原磷酸化酶 牛血清白蛋白
卵清蛋白
碳酸酐酶 大豆胰蛋白酶抑制剂
溶菌酶
.
15
.
16
.
17
三、蛋白质的胶体性质与蛋白质沉淀
(一)蛋白质的胶体性质
蛋白质溶液是一种分散系统(disperse system), 蛋白质 分子颗粒是分散相,水是分散介质(disperse medium)。 属胶体系统(colloidal system) 蛋白质
.
19
四、蛋白质分离提纯的一般原则 (separation and purification)
1. Pretrestment (匀浆, 研磨,超声波 )
2. Rough fractionation (盐析,等电点, 有机溶剂)
3. Fine fractionation (层析)
.
20
五、蛋白质混合物的分离方法
双向电泳
等电点聚焦(isoe2l2ectric focusing)
.
23
.
24
.
25
.
26
.
27
2.离子交换层析
.
28
2.离子交换层析
介质:CMC
CM-Sephadex G-50 DEAE-纤维素 DEAE-Sephadex A-25
A-50 QAE-Sephadex A-50
原理见动画片
分子筛效应: 大分子先洗脱下来 小分子后洗脱下来
.
9
(六)SDS-PAGE 蛋白质测分子量 (sodium dodecyl sulfate polyacylamide
gel electrophoresis)
十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳
① SDS-蛋白质形成复合物,1.4克SDS与1克蛋白质 结合,相当于每两个氨基酸残基结合一个分子的SDS。 这样,蛋白质的原有电荷效应被覆盖,带有相同密 度负电荷,分子量大小与迁移率成正比。