第一章生物大分子的制备.
生物样品中生物大分子的分离纯化
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（六） 生物大分子的抽提
✓ “抽提”是将经过预处理或破碎了的细胞或组织置于一 定条件下和溶剂中，使被提取的生物大分子以溶解状态 充分地释放到溶剂中，并尽可能保持原来的天然状态不 丢失生物活性的过程。
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组织与细胞破碎
1、机械破碎法
✓ 研磨：这种方法比较柔和，适宜实验室使用； ✓ 组织捣碎器：这是一种较剧烈的破碎细胞的方法。利用高速
旋转的叶片产生的剪切力将组织细胞破碎。处理材料量较大 时，经常使用。 ✓ 匀浆器：匀浆器用来破碎那些比较柔软，易于分散的组织细 胞。科研上若材料处理量少，可使用匀浆器。
生物大分子的 分离纯化和鉴定
生物分子（Biomolecule）泛指生物体特有的各类分子， 是自然存在于生物体中的分子的总称，是组成生命 的基本单位。
包括
小分子（如脂类、激素、维生素等） 生物大分子（蛋白质、核酸、糖复合物等）
什么是生物大分子？
生物大分子指的是作为生物体内主要活性成分 的各种分子量达到上万或更多的有机分子，结构具 有一定的规律性，大多是由基本结构单位按一定顺 序和方式连接而形成的多聚体。
常见的生物大分子包括蛋白质(包括酶)、核酸、 多聚糖等。
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生物大分子分离纯化的特殊性
1. 生物材料的组成复杂，种类极多；分离纯化方法千 差万别，没有一种标准方法可通用于各种生物大 分子的分离制备。
2. 许多生物大分子在生物材料中的含量极微，分离 纯化的步骤多，流程长。
生物大分子的分离与制备(共89张PPT)
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生物分子的结构与功能分析：
1. 蛋白质结构分析
2. 酶活力检测
3. 蛋白质组学分析
4. DNA序列分析
5. 聚合酶链反应（PCR）6. 分子杂交
7. 基因克隆8. 基因组构建9. cDNA构建
10. 筛选11. 报告基因检测12. 基因芯片
13. 基因敲除
➢ 核酸是遗传信息的携带者，在生物体中指导各种蛋 白质的合成。
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生物化学分离方法与一般的化学分离方法相比，有下列
几个特点： • 生物材料组成非常复杂。其中包括数百种甚至数千种化
合物，并且在分离过程中，这些化合物仍在发生代谢 变化，如蛋白质和核酸的水解。
有些化合物的含量极微，如激素等。 许多具有生物活性的物质一旦离开活体，很易变 变性破坏，因此常选用比较温和的条件进行制备。
• 功能或分子生物化学阶段（1950 年至今）。研究生命的本质和奥秘： 运动、神经、内分泌、生长、发育、繁殖等的分子机理 。
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生物化学研究技术方法
❖ 生物化学研究的方法：
– 观察：生命现象
– 分离：未知蛋白组分，新基因片段，新的次生代谢物。 （抽提、过 滤、离心、色谱）
立了一系列研究核酸及蛋白质相互作用的技 确定要制备的生物大分子的目的和要求，是进行科研、开发还是要发现新的物质。
盐析的发生在于盐浓度增高到一定数值时，使水活度降低，进而导致蛋白质分子表面电荷逐渐被中和，水化膜逐渐被破坏，最终引起蛋白质分子之 间相互聚集并从溶液中析出。 其他化学性质：如对各种蛋白酶、水解酶的稳定性和对各种化学试剂的稳定性。
脂溶性的有机溶剂（丙酮，乙醚）中脱脂；采用快速加热 （50℃左右），快速冷却的方法，使溶化的油滴冷却后 凝聚成油块而被除去。
现代生化手艺练习题汇总复习提纲
《第一章生命大分子物质的制备》习题1、作为现代生化制备的主要对象的蛋白质、核酸等生物大分子有何特点？（1）成分复杂：生物材料的组成极其复杂，常常包含有数百种乃至几千种化合物。
有的生物大分子在分离过程中还在不断的代谢，所以生物大分子的分离纯化方法差别极大，想找到一种适合各种生物大分子分离制备的标准方法是不可能的。
（2）含量甚微：许多生物大分子在生物材料中的含量极微，只有万分之一、几十万分之一，甚至几百万分之一。
分离纯化的步骤繁多，流程又长，有的目的产物要经过十几步、几十步的操作才能达到所需纯度的要求。
（3）易变性易被破坏：许多生物大分子一旦离开了生物体内的环境时就极易失活，因此分离过程中如何防止其失活，就是生物大分子提取制备最困难之处。
过酸、过碱、高温、剧烈的搅拌、强辐射及本身的自溶等都会使生物大分子变性而失活，所以分离纯化时一定要选用最适宜的环境和条件。
（4）具经验性：生物大分子的制备几乎都是在溶液中进行的，温度、pH值、离子强度等各种参数对溶液中各种组成的综合影响，很难准确估计和判断，因而实验结果常有很大的经验成份，实验的重复性较差，个人的实验技术水平和经验对实验结果会有较大的影响。
（5）均一性的相对性：生物大分子制备物的均一性（即纯度）的鉴定，通常只采用一种方法是不够的，必须同时采用2～3种不同的纯度鉴定法才能确定。
2、生物物质制备方案的设计基本原则是什么？生物物质的制备一般包括初始阶段、中间阶段和精制阶段。
在制备方法的选择上，初始阶段宜选择粗放、分辨率低、快速、有利于缩小样品体积和减少后工序的方法，主要考虑样品量和处理速度两个指标；中间阶段选择的方法应在考虑样品处理量的基础上适当提高分辨率。
精制阶段宜选择精确、分辨率高、需样品少的方法。
在安排各种分离纯化方法的使用程序时应注意：（1）不适宜连续使用同一种分离纯化方法，应该交叉使用，因为每一步分离后，性质相似的物质聚在一块；（2）使用顺序还要考虑到有利于减少工序、提高效率。
生物大分子分离纯化技术(159页)
亲和色谱法由于具有极高的生物特异性，分离目的物受到理 化性质相似的杂质干扰极少，能从比较复杂的组织抽提液或细菌 发酵液中一步提取分离出所需的物质，提纯倍数可达一百倍以上 。
早期分离提纯的方法，选择的原则一般是从低分辨能力到高分 辨能力，而且负荷量较大为合适。但随着许多新技术的建立，一 个特异性方法其分辨能力越高，便意味着提纯步骤的简化，提纯 步骤的减少，回收率越高，具有生理活性物质变性的危险性就越 少。
制备物均一性的鉴定
对一个新分离的物质是否纯，常用“均一性 ”表示，均一性即指所获得的制备物只具有一 种完全相同的成分。蛋白质均一性常用的几种 鉴定方法：
1.溶解度法： 2.电泳均一性的测定法： 3.高速离心沉淀法：
生物大分子的合成与表征
生物大分子的合成与表征生物大分子是指在自然界中广泛分布的高分子化合物，主要包括蛋白质、核酸、多糖和脂类等。
它们广泛存在于生物体内，承担着重要的生命活动功能，如储存遗传信息、转运分子、调节代谢等。
了解生物大分子的合成和表征对于加深人们对它们的理解和应用具有重要意义。
一、生物大分子的合成生物大分子的合成是指通过化学反应或生物合成途径，将小分子有机物逐步合成成大分子的过程。
生物大分子的合成既包括基础阶段的单体合成，也包括后续阶段的聚合反应。
以蛋白质和核酸为例，它们的合成过程大致如下：1. 蛋白质的合成蛋白质的合成又称蛋白质合成，是指将氨基酸按照指定的顺序和数量合成成蛋白质的过程。
它分为转录和翻译两个阶段。
在转录阶段，DNA的一条链被复制成RNA，这一过程由RNA 聚合酶催化完成。
RNA聚合酶依据DNA的模板序列在RNA分子中生成互补的序列。
转录的RNA分子称为mRNA（messenger RNA），是蛋白质合成的模板。
它被带有蛋白质合成能力的核糖体识别，以三个氨基酸一组的方式读取上面的密码，将氨基酸连接成多肽链。
氨基酸之间的结合是由肽键形成的。
2. 核酸的合成核酸包括DNA和RNA，它们都是由核苷酸组成的高分子，主要功能是贮存和传递遗传信息。
核苷酸是由糖、碱基和磷酸组成的，碱基包括腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶四种。
核苷酸的合成分为两个阶段，即碱基合成和磷酸化反应。
在碱基合成过程中，酶催化下的单糖会和碱基形成硫半乳糖苷键；在磷酸化反应中，由多个单糖分子组成的核苷酸串被磷酸化，形成磷酸二酯键。
这一过程由激酶类酶催化完成。
二、生物大分子的表征生物大分子的表征是指通过物理化学方法，对蛋白质、核酸等大分子进行分析和鉴定，以确定它们的组成、结构和功能等信息。
实验室中广泛采用的方法包括质谱法、X射线晶体学、核磁共振、红外光谱、荧光检测和凝胶电泳等。
1.质谱法质谱法是分子质量测量的主要手段，可以确定蛋白质肽链的氨基酸序列。
生命大分子物质的制备
例如： 测定某一蛋白质溶液的浓度
方法：蛋白质与相关试剂（如双缩脲试剂 ） 作用后产生特定颜色的物质（紫色络合物）， 紫色络合物颜色的深浅与蛋白质浓度成正 比 ，于波长540nm处进行比色测定。
最后与标准品比对即可计算出该待测蛋白质 溶液的浓度
2.吸咐法:
通过吸咐剂直接收除去溶液中溶液分子使之浓缩。
在自然科学，尤其是生命科学高度发展的 今天，蛋白质、酶和核酸等生物大分子的结构 与功能的研究是探求生命奥秘的中心课题，而 生物大分子结构与功能的研究，必须首先解决 生物大分子的制备问题，没有能够达到足够纯 度的生物大分子的制备工作为前题，结构与功 能的研究就无从谈起。然而生物大分子的分离 纯化与制备是一件十分细致而困难的工作。
⑷许多生物大分子在生物材料中的含量极微，分离纯 化的步骤繁多，流程长。
⑸生物材料的组成极其复杂，常常包含有数百种乃至 几千种化合物，方法的通用性较差。
生物大分子制备的一般过程：
①根据要制备的生物大分子的目的和要求，选择和 处理合适的材料。
②建立相应的可靠的分析测定方法，这是制备生物 大分子的关键。
实际操作中尽可能多用仪器分析方法，以使 分析测定更加快速、简便。
1、光谱法
所需的样品量少、操作简单、反应迅速、灵敏广泛用于物 质的含量测定
①吸收光谱法：
使用分光光度计可以绘制吸收光谱曲线。
方法是用各种波长不同的单色光分别通过某一浓度的 溶液，测定此溶液对每一种单色光的吸光度，然后以 波长为横座标，以吸光度为纵座标绘制吸光度──波 长曲线，此曲线即吸收光谱曲线。
•为了提高提取效率，有时需要降低或提高溶剂的极 性。向水溶液中加入蔗糖或甘油可使其极性降低；增 加离子强度（如加入KCl、NaCl、NH4Cl或 (NH4)2SO4）可以增加溶液的极性。
生物仪器分析复习资料.docx
⽣物仪器分析复习资料.docx第⼀章⽣物样品的预制备1、从⽣物⼤分⼦的预制备过程来说，⼀般包括材料选择和预处理（如洁净、切⽚、风⼲等）、破碎、提取纯化、浓缩、结品、⼲燥和贮藏保存等步骤，应该根据各个步骤的具体要求和⽣物样品來源（动物、植物或微⽣物培养物）的不同⽽采⽤不同的⽅法和技术设备。
2、超声波细胞破碎机是利⽤超声波在液体中产⽣的空化效应，可⽤于各种动物、植物细胞, 细菌及组织的破碎和匀浆化。
3、固相萃取⽤于样品分析前的净化或富集。
4、固相萃取的⼀般步骤是：液态或溶解后的固态样品倒⼊活化过的固体萃取柱，然后利⽤抽真空、加压或离⼼⽅式使样品进⼊固定相；然后再⽤另⼀种溶剂把⽬的组分从固定相上洗脱下来。
5、固相萃取（SPE）的萃取过程包4S四个基本步骤，即固定相活化、样品上柱、淋洗和待测组分洗脱。
6、旋转浓缩仪是在维持低于⼤⽓压的压⼒下将较⼤体积的液态样品进⾏蒸发从⽽有效地⼤⼤缩⼩样品体积的装置，也是分离⼯作中的必备设备之⼀。
它特别适⽤于预分离的组分不耐较⾼温度的热敏性或⾼黏度样品、抽提溶剂是⽔⼀类不易挥发的⼤容积抽提液的浓缩，例如⾊素抽提液、糖类的⼄醇抽提液的浓缩等。
7、利⽤强⼤的离⼼⼒讲物理性质（如质量、浮⼒、沉降系数等）不同的悬浮液内微粒进⾏分离、浓缩的技术称为离⼼技术。
离⼼技术特别适⽤于溶液量较⼩或沉淀黏稠的⽣物样品的分离。
8、离⼼机的主要参数：1、相对离⼼⼒当离⼼机转头以⼀定的⾓速度3旋转，对于旋转半径为r的任何颗粒所受到的向外离⼼⼒F可表⽰为：F=mo2r习惯上F常以相对离⼼⼒（RCF）的⼤⼩来衡量，指在离⼼时作⽤于颗粒的离⼼⼒相当于重⼒的倍数，即RCF=m"r/mg= w~r/g 式中，g为重⼒加速度（约等于980cm/s2）o2、沉降系数澄江系数指单位离⼼⼒作⽤下颗粒的沉降速度，⽤Svedberg （简称S）表⽰，量纲为s （秒）。
lS=1013s o3、沉降速度沉降速度指在离⼼作⽤下颗粒在单位时间内运动的距离。
生物大分子材料的构筑与应用
生物大分子材料的构筑与应用生物大分子材料是指由生物大分子（如蛋白质、核酸、多糖）构成的一类材料。
这种材料不仅具有良好的生物相容性和生物活性，而且还具有一系列独特的物理和化学性质，使得它们在医药、生物科学和材料科学等领域具有广泛的应用前景。
一、生物大分子材料的构筑生物大分子材料的构筑是一个复杂的过程，需要从分子水平逐步组装起来。
具体构筑过程如下：1. 生物大分子的提取首先需要从生物体中提取出具有特定功能的生物大分子，如胶原蛋白、纤维素等。
这个过程需要经过多个步骤进行化学或生物学处理。
2. 大分子的改性为了满足不同应用领域的需求，生物大分子需要进行一定程度的改性。
例如化学修饰或生物修饰，使其具有不同的物理和化学性质。
3. 组装材料接下来将改性后的生物大分子组装成所需的形态，如薄膜、微球、纤维等。
这个过程通常通过物理或化学方法进行。
4. 材料的后处理最后还需要对组装好的生物大分子材料进行后处理，以确保其在应用中的稳定性和生物相容性。
例如消毒、固化等。
二、生物大分子材料的应用生物大分子材料在生物医学、生物工程、食品科学和材料科学等领域都有广泛的应用。
一些具体应用如下：1. 生物医学领域生物大分子材料在生物医学领域应用最为广泛。
例如，胶原蛋白和明胶可以用于伤口愈合和软组织修复等，因为它们具有良好的生物相容性和生物活性；纤维素和壳聚糖等材料可以用于药物传递、组织工程等领域，因为它们具有良好的可控性和生物相容性。
2. 生物工程领域生物大分子材料在生物工程领域也有广泛的应用。
例如，由天然生物大分子构成的基质可以用于细胞培养、培养基等；纳米级的生物大分子材料可以用于裹包住药物、修饰油水界面等。
3. 食品科学领域近年来，随着人们对健康食品的需求增加，生物大分子材料在食品科学领域的应用也越来越广泛。
例如，生物大分子材料可以用于缓释能量、改善食品质感、保护食品营养成分等等。
4. 材料科学领域生物大分子材料在材料科学领域也有着独特的应用。
生物大分子的合成及其应用研究
生物大分子的合成及其应用研究随着生物技术的快速发展，生物大分子已成为生物医学、食品、医药等众多领域的重要研究对象。
从基本的多肽、蛋白质、核酸到复杂的糖类、多糖、脂类等生物大分子的制备和应用，已经逐渐成为生物医学研究的关键技术之一。
一、生物大分子的合成方法1.多肽的化学合成方法多肽的化学合成方法主要是采用固相合成法。
这种方法将氨基酸单元逐步地添加到具有反应性的固相小珠子上，然后逐渐合成出目标多肽。
这种方法的好处是可以控制合成速度、减少副反应，结果能够得到高纯度的产物，但是合成时间长且成本高，非常依赖各种非常规的化学试剂。
2.蛋白质表达法蛋白质表达法主要是利用原核或真核细胞的转化方式将DNA基因导入细胞来实现目标蛋白质的产生。
这种方法的优点是能够得到较高产量、成本较低的蛋白质，但是需要对蛋白质表达率、纯度和活性的控制有很高的要求。
3.核酸合成方法核酸合成主要是通过化学方法或生物技术方法来实现。
化学合成主要是利用固相合成法，具有高精度、高效率、高纯度等优点。
而生物技术方法则是直接将目标序列与合成的DNA片段重组得到产物。
二、生物大分子的应用研究1.新型疫苗研究生物大分子作为疫苗制作的重要组成部分，在强烈刺激人体免疫系统的过程中会产生抗体，用于预防和治疗各种疾病。
比如说，糖肽类蛋白的多糖疫苗研究在目前的生物制药领域占据了很重要的地位。
2.肿瘤治疗研究在肿瘤治疗方面，基于蛋白质的免疫治疗已有广泛的研究应用。
目前市场上的治疗药物以及正在研究的候选药物，大部分都是基于活性蛋白或抗体进行治疗。
3.食品领域应用研究食品领域是生物大分子应用的另一个重要领域。
其产品种类繁多，包括面包、奶粉、豆浆、蛋白食品、饮料等等，而研究中发现，某些添加剂具有作用于人体组织蛋白质酶的功效，从而对人体的新陈代谢起到调节作用。
4.化妆品研究在化妆品领域，许多高科技成分都源自于生物大分子。
生物大分子在化妆品中的应用包括修复肌肤、保湿、抗氧化等方面。
生物化学第一章绪论
引言概述：生物化学是研究生物体内化学结构、组织和生命活动的科学，它承接了有机化学、生物学和物理学等多个学科的基础知识，并运用这些知识来解析生物体内的复杂化学反应。
本文将围绕生物化学第一章的绪论部分展开叙述，重点介绍生命的起源、生物大分子、生命的能量转化、生物膜和细胞器等方面的内容。
正文内容：一、生命的起源1.生命的化学基础：讲述有机分子在地球早期的环境下的合成过程，以及如何形成简单有机分子的实验模拟研究。
2.生命的起源理论：介绍了地球早期环境和过渡环境中生命起源的几种理论，如原生生命体说、RNA世界假说等，并对比分析它们的优缺点。
3.生命的进化：阐述了生命的起源与进化之间的关系，以及自然选择和基因突变在生命进化中的作用。
二、生物大分子1.蛋白质：描述蛋白质的组成、结构和功能，包括氨基酸的基本性质和反应、蛋白质的一级、二级、三级和四级结构以及蛋白质的功能多样性。
2.核酸：介绍DNA和RNA的结构和功能，包括核苷酸的组成、碱基配对的规则、DNA的双螺旋结构和复制等重要过程。
3.多糖：讲述多糖的种类和结构，包括淀粉、糖原和纤维素等，以及它们在生物体内的生理功能和代谢途径。
三、生命的能量转化1.糖代谢：详细阐述糖的有氧和无氧代谢途径，包括糖解、糖酵解、异源糖母嗣和糖异生等过程，以及这些过程的调控机制。
2.脂肪代谢：解析脂肪在生物体内的合成和降解途径，包括脂肪酸的合成、三酰甘油的降解和胆固醇的合成等重要过程。
3.氨基酸代谢：探讨氨基酸的合成和降解途径，以及转氨酶和脱氨酶在这些过程中的作用。
四、生物膜1.生物膜的结构：介绍生物膜的组成和结构，包括磷脂双分子层的构成、蛋白质和其他分子在生物膜中的分布以及生物膜的流动性等特点。
2.生物膜的功能：阐述生物膜在细胞内外界物质交换、信号传导和细胞间相互作用等方面的重要功能，并介绍生物膜的选择性通透性。
3.膜蛋白：探讨膜蛋白的结构和功能，包括通道蛋白、离子泵和受体蛋白，以及它们在维持细胞内外环境平衡和信号转导中的作用。
化学中的生物大分子的合成与应用
化学中的生物大分子的合成与应用化学作为一门自然科学，拥有着丰富的研究对象和应用场景。
其中，生物大分子的合成和应用是化学领域中的一个重要方向。
生物大分子是指生命体中具有高分子结构和生物活性的大分子化合物，包括蛋白质、核酸、多糖等。
这些大分子在生命体中起着重要的生物学功能，也是生命体与环境相互作用的重要媒介。
在化学中，对于生物大分子的合成与应用的研究，具有重要的理论价值和实际应用价值。
一、生物大分子的合成生物大分子的合成是指通过化学反应的方式，将原料转化为生物大分子的过程。
在生物大分子的合成中，主要应用的是聚合反应和化学修饰反应。
1.聚合反应聚合反应是指通过分子间化学键的形成，将单体转化为高分子的过程。
在生物大分子的合成中，聚合反应是最常用的方法，其中蛋白质、核酸和多糖的合成主要应用的是生物聚合作用。
生物聚合作用是指通过酶的催化作用，将氨基酸、核苷酸和糖分子的单体转化为相应的高分子，即蛋白质、核酸和多糖。
在生物聚合作用中，酶催化反应具有高效、特异性和复杂的调控机制，可以实现高质量和高纯度的生物大分子制备。
2.化学修饰反应化学修饰反应是指通过化学反应引入官能团，改变生物大分子的化学性质和物理性质。
在生物大分子的合成中，化学修饰反应主要应用于生物大分子的分子加工和功能修饰，包括蛋白质的磷酸化、糖化、乙酰化等修饰反应，以及核酸的修饰反应。
化学修饰反应可以带来生物大分子的新功能和更广泛的应用范围，例如，通过对蛋白质的化学修饰，可以改善蛋白质的稳定性、药物代谢性和生物分布性，从而实现药物半衰期延长、毒副作用减少等效果。
二、生物大分子的应用生物大分子是一类重要的高分子化合物，在医药、食品、农业、环境和能源等领域都有着广泛的应用。
1.医药应用蛋白质和核酸是生物大分子中的两种主要类别，在医药领域中应用较为广泛。
蛋白质类药物具有高度的特异性和生物活性，可用于治疗诸如癌症、糖尿病、心血管疾病等严重疾病。
核酸类药物则具有高度的基因特异性和高效的遗传信息传递能力，可用于治疗某些遗传性疾病、感染性疾病等。
第一章 生物大分子的制备.
晚期分离纯化
选用精确、费时、需样量少的方法 可选用的方法：吸附层析、盐析、凝胶
过滤、离子交换层析、亲和层析、等电 聚焦 、制备HPLC等
晚期分离纯化要注意的问题：
1.盐析后要及时脱盐。 2.用凝胶过滤时缩小上样体积； 3.必要时可以重复使用同一种分离纯化方法。 4.分离纯化步骤前后要有科学的安排和衔接，
细胞的破碎
脂溶性的溶剂或表面活性剂：可以把细胞 壁和膜的部分结构溶解，使细胞释放出内 容物。
可以与研磨法联合使用。
三、抽提
含义：利用适当的溶剂和方法，从原料中 把有效成分分离出来的过程。也就是利用 一种溶剂对不同物质溶解度的差异，从混 合物中分离出一种或几种组分的过程。
抽提液可分为两种：
2、材料的预处理
动物组织要先除去结缔组织、脂肪等非活性部分， 如不马上抽提纯化要在短时间内低温储藏。。 植物：叶片洗净即可或１０h内低温（-4℃-30℃） 储藏；种子需浸泡粉碎；带壳的要先去壳；含油 料多时要进行脱脂处理。 微生物材料要及时将菌体与发酵液分开，经不同 处理。 如暂不提取，菌体最好制成冰冻干粉保存，发酵 液低温短时保存。
五、纯品的鉴定
纯品的鉴定--- 有效成分纯度和性质的分析 包括：纯度鉴定、性质与功能鉴定，结构鉴
定等
五、纯品的鉴定
1、均一性（纯度）：必须采用2～3种不同的纯度鉴定法
（1）电泳法：电泳图谱一条带 （2）沉降分析法（离心）：一条带 （3）紫外吸收法：
纯蛋白质的光吸收比值：A280/A260» 1.8 纯核酸的光吸收比值： DNA：A260/ A280 » 1.8
抽提有效成分的影响因子
溶剂的极性和离子强度： 降低极性：甘油或蔗糖；提高离子强度：加入
生物大分子制备
生物大分子的制备1概括生物大分子主假如指蛋白质、酶（也是一种蛋白质）和核酸，这三类物质是生命活动的物质基础。
在自然科学，特别是生命科学高度发展的今日，蛋白质、酶和核酸等生物大分子的构造与功能的研究是探究生命神秘的中心课题，而生物大分子构造与功能的研究，一定第一解决生物大分子的制备问题，没有能够达到足够纯度的生物大分子的制备工作为前题，构造与功能的研究就无从谈起。
但是生物大分子的分别纯化与制备是一件十分仔细而困难的工作，有时制备一种高纯度的蛋白质、酶或核酸，要付出长久和艰辛的努力。
与化学产品的分别制备对比较，生物大分子的制备有以下主要特色：⑴生物资料的构成极其复杂，常常包含有数百种以致几千种化合物。
此中很多化合物到现在还是个谜，有待人们研究与开发。
有的生物大分子在分别过程中还在不停的代谢，所以生物大分子的分别纯化方法差异极大，想找到一种适合各样生物大分子分别制备的标准方法是不行能的。
⑵很多生物大分子在生物资猜中的含量极微，只有万分之一、几十万分之一，甚至几百万分之一。
分别纯化的步骤众多，流程又长，有的目的产物要经过十几步、几十步的操作才能达到所需纯度的要求。
比如由脑垂体组织获得某些激素的开释因子，要用几吨甚至几十吨的生物资料，才能提拿出几毫克的样品。
⑶很多生物大分子一旦走开了生物体内的环境时就极易失活，所以分别过程中如何防备其失活，就是生物大分子提取制备最困难之处。
过酸、过碱、高温、激烈的搅拌、强辐射及自己的自溶等都会使生物大分子变性而失活，所以分别纯化时必定要采纳最适合的环境和条件。
⑷生物大分子的制备几乎都是在溶液中进行的，温度、pH值、离子强度等各样参数对溶液中各样构成的综合影响，很难正确预计和判断，因此实验结果常有很大的经验成份，实验的重复性较差，个人的实验技术水平易经验对实验结果会有较大的影响。
因为生物大分子的分别和制备是这样的复杂和困难，因此实验方法和流程的设计就一定尽可能多查文件，多参照古人所作的工作，汲取其经验和精髓，探究中的失败和频频是不行防止的，只有拥有不屈不挠的研究精神才能达到预期的目的。
01第一章_生物大分子物质的制备
第二节 确立测定方法
一、目的与要求
测定哪些材料含有目标有效成分？ 哪些材料含量丰富？ 提纯过程纯度是否逐渐增加？ 要确立专一、准确、灵敏和简便的测定方法。 因为：有效成分在原材料中含量较低；底物要专一 性的。
二、常用的测定方法
1.光谱法 2.电化学法 3.生物活性检测法 4.免疫分析法 5.生物传感器
4 温度 一般认为蛋白质或酶制品在低温(如0℃左右)时最稳定。 但有些物质对温度的要求却与此不同。 例如： 从鸟肝分离出的丙酮酸羧化酶对低温敏感，25℃时才 稳定。 有机磷农药水解酶，置-10 ℃时会快速失活，移至21℃ 时两天后开始失活，此后每天失活剩余酶的16％。若 将其存放在6℃时失活速度较缓慢，每天约丧失活力 0.75％。
第四节 抽 提
一、抽提的含义
抽提通常是指用适当的溶剂和方法，从原料中把有效 成分分离出来的过程。 经过处理和破细胞原材料中的有效成分可用 缓冲液、稀酸、稀碱、或有机溶剂(如丙酮、乙醇)等
抽提；还可用蒸馏水抽提。
一般理想的抽提溶液应具备下述条件： 对有效成分溶解度大，破坏作用小； 对杂质不溶解或溶解度很小； 来源广泛、价格低廉、操作安全等。
二、溶胀和自溶 1 溶胀 细胞膜为天然的半透膜，在低渗溶液如低浓度的稀盐 溶液中，由于存在渗透压差，溶剂分子大量进入细胞， 引起细胞膜发生胀破的现象称溶胀。 2 自溶 细胞结构在本身所具有的各种水解酶(如蛋白酶和酯 酶等)作用下，发生溶解的现象称自溶。
三、化学处理 脂溶性的溶剂可把细胞壁、细胞膜的结构部分溶解 四、生物酶降解 生物酶(如溶菌酶)有降解细菌细胞壁的功能。 在用此法处理细菌细胞时，先是细胞壁消解，随之而 来的是因渗透压差引起的细胞膜破裂，最后导致细胞 完全破碎。
二、抽提有效成分的影响因子
生物大分子的液相色谱分离和制备
生物大分子的液相色谱分离和制备一、引言生物大分子是生物体内重要的组成成分，比如蛋白质、核酸和多糖等。
它们在生物学、医学、药物研发等领域具有重要作用。
然而，由于其复杂的结构和特性，对生物大分子的分离和制备一直是个难题。
液相色谱作为一种有效的分离技术，被广泛应用于生物大分子的研究和制备中。
本文将围绕生物大分子的液相色谱分离和制备展开讨论。
二、生物大分子液相色谱分离技术概述生物大分子的液相色谱分离技术是利用液相作为介质，在适当的色谱柱上，通过生物大分子在固定相和移动相之间的分配作用，实现对生物大分子的分离和纯化。
常见的生物大分子液相色谱分离技术包括凝胶过滤色谱、离子交换色谱、逆相色谱等。
1. 凝胶过滤色谱凝胶过滤色谱是一种通过颗粒大小来分离生物大分子的技术。
它利用颗粒大小分布均匀的凝胶填料，使大分子无法进入凝胶内部，从而较小的生物大分子被排斥在凝胶颗粒外部，实现分离。
这种技术对于生物大分子的分离和制备具有重要意义。
2. 离子交换色谱离子交换色谱是利用生物大分子带有的带电基团与固定相上的离子交换基团之间的静电作用来进行分离的技术。
通过改变移动相中的离子浓度和pH值等条件，调节生物大分子与固定相的相互作用力，实现生物大分子的分离。
3. 逆相色谱逆相色谱是利用生物大分子在疏水性固定相表面的亲疏水性差异来进行分离的技术。
通过调节移动相的亲疏水性条件，使生物大分子在固定相上产生疏水作用或亲水作用，从而实现生物大分子的分离和制备。
三、生物大分子液相色谱分离技术在生物医药领域的应用生物大分子液相色谱分离技术在生物医药领域有着广泛的应用，主要体现在药物研发、生物诊断和基因工程等方面。
1. 药物研发在药物研发过程中，需要对生物大分子进行分离和纯化，以获得纯净的药物原料。
液相色谱分离技术能够有效地对生物大分子进行分离和纯化，为药物研发提供了技术支持。
2. 生物诊断生物诊断领域需要对生物大分子进行准确的检测和分析，以实现对疾病的早期诊断和预防。
有机化学中的生物大分子的合成与性质
有机化学中的生物大分子的合成与性质生物大分子是指在生物体内或生物过程中发挥重要功能的大分子化合物。
它们在生命体系的结构和功能方面具有重要的地位。
本文将介绍有机化学中生物大分子的合成与性质。
一、蛋白质的合成与性质蛋白质是生物体内最重要的有机化合物之一。
它们由氨基酸通过肽键连接而成，可分为多肽和多聚体两类。
蛋白质合成的过程包括转录和翻译。
在转录过程中，DNA的部分序列被转录成RNA，然后RNA被翻译成蛋白质。
蛋白质的合成受到基因组中密码子的限制，每个氨基酸由3个核苷酸密码子编码。
蛋白质的性质多种多样，包括结构、功能、稳定性等方面。
蛋白质的结构可分为四级结构：原始结构、二级结构、三级结构和四级结构。
蛋白质的功能包括酶、抗体、激素、运输蛋白等。
此外，蛋白质的稳定性也与其合成相关，错误的蛋白质合成可能导致蛋白质聚集和功能异常，进而引发一些疾病。
二、核酸的合成与性质核酸是包含遗传信息的生物大分子，在继承与表达基因等方面具有重要功能。
核酸由核苷酸组成，包括脱氧核糖核苷酸（DNA）和核糖核苷酸（RNA）。
核酸的合成主要发生在细胞核内。
核酸的性质主要表现在其碱基序列、结构与功能之间的关系上。
DNA的碱基序列决定了遗传信息的传递过程，而RNA具有多种功能，包括mRNA、tRNA、rRNA等。
此外，DNA的结构也具有特殊性，包括双螺旋结构和超螺旋结构。
核酸的稳定性与其碱基组成、氧化还原性质等因素有关。
三、多糖的合成与性质多糖是由单糖分子通过糖苷键连接而成的生物大分子。
常见的多糖包括淀粉、纤维素、壳聚糖等。
多糖的合成主要发生在细胞质的高尔基体和内质网中。
多糖具有多种性质，包括结构、降解、功能等方面。
多糖的结构由其组成的糖类及其连接方式决定。
例如，淀粉由α-葡萄糖组成，纤维素由β-葡萄糖组成。
多糖的降解与酶的参与有关，不同的酶能够降解特定的多糖。
此外，多糖还具有一些特殊的功能，如构建细胞壁、能量储存等。
结论有机化学中的生物大分子的合成与性质对于生命体系的结构和功能具有重要的地位。
高中生物精品课件：第一章 第二节 生物大分子以碳链为骨架(核酸和鉴定)
磷酸+核糖+尿嘧啶（U)=尿嘧啶核糖核苷酸 磷酸+脱氧核糖+胸腺嘧啶（T)=胸腺嘧啶核糖脱氧核 苷酸
RNA特有的是： 核糖、尿嘧啶 DNA特有的是： 脱氧核糖、胸腺嘧啶
3、DNA和RNA的组成比较
大分子 小分子
由核苷酸小分子如何构成DNA或RNA的大分子呢？
P 磷酸二酯 键
脱氧
A
核糖
T
P
脱氧
核糖
三、油脂、蛋白质、糖类鉴定
材料： 试剂： 颜色反应：
1、为什么会在两个细胞之间观察到脂肪粒？ 2、油脂鉴定过程中，总共用了几次水，目的 是什么？ 3、为什么蛋清液要稀释？ 4、在实验中除了要观察上清液与试剂发生的 显色反应，还需要观察什么？ 5、双缩脲试剂A和B的用量分别是多少？ 6、花生种子可用于鉴定蛋白质？ 7、碘-碘化钾溶液本来是什么颜色？
①、②、③、④、⑤是使用显微镜的几个步骤。右上图为显微镜观察 中的两个视野，其中细胞甲为主要观察对象，由视野⑴到视野⑵时， 操作过程的正确顺序是 ( )
①转动粗准焦螺旋 ②转动细准焦螺旋 ③调节光圈 ④转动转换 器 ⑤移动波片
(A)①→②→③→④ (B)③→①→②
(C)⑤→④→③→② (D)③→④→①→②
二、核酸的基本组成单位——核苷酸
2、核苷酸种类
核糖核苷酸（组成RNA)
脱氧核糖核苷酸（组成DNA）
磷酸+核糖+腺嘌呤（A)=腺嘌呤核糖核苷酸 磷酸+脱氧核糖+腺嘌呤（A)=腺嘌呤核糖脱氧核苷酸
磷酸+核糖+鸟嘌呤（G)=鸟嘌呤核糖核苷酸 磷酸+脱氧核糖+鸟嘌呤（G)=鸟嘌呤核糖脱氧核苷酸
磷酸+核糖+胞嘧啶（C)=胞嘧啶核糖核苷酸 磷酸+脱氧核糖+胞嘧啶（C)=胞嘧啶核糖脱氧核苷酸
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4. 压 榨 法 ： 这 是 一 种 温 和 的、 彻 底破 碎 细胞 的方 法。在1000×105Pa～2000×105Pa 的高压下使细胞 悬液通过一个小孔突然释放至常压，细胞将彻底 破碎。
二、物理法：
1. 反 复 冻 融 法 ： 将 待 破 碎 的 细 胞 冷 至 － 15℃ 到 － 20℃，然后放于室温(或40℃)迅速融化，如此反复 冻融多次，由于细胞内形成冰粒使剩余胞液的盐 浓度增高而引起细胞溶胀破碎。
2. 溶胀法：细胞膜为天然的半透膜，在低渗溶液和 低浓度的稀盐溶液中，由于存在渗透压差，溶剂 分子大量进入细胞，将细胞膜胀破释放出细胞内 含物。
1.动物组织：
① 选材：必须选择有效成分含量丰富且易分离的脏器组织为 原材料。如磷酸单酯酶，从含量看，虽然在胰脏、肝脏和 脾脏中较丰富，但是因其与磷酸二酯酶共存，进行提纯时， 这两种酶很难分开。所以实践中常选用含磷酸单酯酶少， 但几乎不含磷酸二酯酶的前列腺作材料。
② 脱脂：脏器中含量较高的脂肪，容易氧化酸败，导致原料 变质影响纯度操作和制品得率。常用的脱脂方法有：人工 剥去脏器外的脂肪组织；浸泡在脂溶性的有机溶剂（丙酮， 乙醚）中脱脂；采用快速加热（50℃左右），快速冷却的 方法，使溶化的油滴冷却后凝聚成油块而被除去。
常用溶剂：缓冲液、稀酸、稀碱、有剂溶剂（乙醇 和丙酮）、蒸馏水
理想抽提液的条件： 对有效成分溶解度大、破坏作 用小；对杂质不溶或溶解度小；来源广、价廉、安 全。
通常： 极性物质易溶于极性溶剂，非极性物质易溶于非极性溶剂； 碱性物质易溶于酸性溶剂，酸性物质易溶于碱性溶剂； 温度升高，溶解度加大； 远离等电点的pH值，溶解度增加。 提取时所选择的条件应有利于目的产物溶解度的增加和保持
四、 生物酶降解法
生物酶(如溶菌酶、纤维素酶、蜗牛酶)有降解细菌细胞壁 的功能。在用此法处理细菌细胞时，先是细胞壁消解，随之而 来的是因渗透压差引起的细胞膜破裂，最后导致细胞完全破碎。
例如：从某些细菌细胞提取质粒DNA时，不少方法都采用了加 溶菌酶(来自蛋清)破坏细胞壁的步骤。当有些细菌对溶菌酶不 敏感时，可加巯基乙醇（ME）或者8mol/L的尿素，以促进细胞 壁的消化。另外，也可加入蛋白酶K来提高破壁效果。
结构与功能的研究 核酸：基因序列与功能、核酶 蛋白质：结构、功能、变性与折叠 多糖：信息传递与免疫识别
制备是基础、分析鉴定为关键 复杂性与对技术的依赖性
1、生物大分子制备的主要特点：
⑴生物材料的组成极其复杂，含有数百种乃至几千种化合物。 ⑵生物大分子含量极微，分离纯化的步骤繁多，流程长。 ⑶许多生物大分子一旦离开了生物体内的环境时就极易失活，
2、注意事项
① 控制适当的pH ② 控制低温 ③ 注意提取过程中的溶液环境 ④ 防止提纯过程中丟失一些辅助因子或亚 基
一.选择材料及预处理
动物，植物，微生物都可作为制备生物大分子的原材料，所 选用的材料主要依据试验目的来确定。
有效成份是指欲纯化的某种单一的生命大分子物质。而有效 成分以外的其它物质则统称杂质。
b.利用菌体含有的生化物质，如：蛋白质，核酸和胞 内酶等。需破碎菌体细胞分离，湿菌体可低温短期保存， 冻干粉可在4℃保存数月。 3.
含量较低，纯化是使其纯度 增高的过程，因此，提取和分离的每个步骤均要测定 有效成分的含量.
测定目的：监控整个制备过程。 测定方法要求: 专一、准确、灵敏和简便。 使用较多的测定方法有光谱法（包括紫外光谱法、可见光光 谱法、荧光光谱法等） 、生物活性(如酶活力、激素活性)测 定、电泳分析等，有时可用电化学法和免疫分析法。
理化学性质。 ④ 生物材料的破碎和预处理。 ⑤ 分离纯化方案的选择和探索，这是最困难的过程。
⑥ 生物大分子制备物的均一性（即纯度）的鉴定，要求达到一 维电泳一条带，二维电泳一个点，或HPLC和毛细管电泳都 是一个峰。
⑦ 产物的浓缩，干燥和保存。
3、制备生物大分子的分离纯化方法基本原理
蛋白质的制备工作涉及物理、化学和生物等各方面知识， 主要是利用它们之间特异性的差异，如分子的大小、形状、 酸碱性、溶解性、溶解度、极性、电荷和与其他分子的亲和 性等。各种方法的基本原理可以归纳为两个方面：
而在破坏酵母菌的细胞时，可采用蜗牛酶进行。一般对数 期的酵母细胞对该酶较敏感。将酵母细胞悬于0.1mol/L柠檬酸 /磷酸氢二钠缓冲液(pH5.4)中，加入1%蜗牛酶， 在30℃处理 30分钟，即可使大部分细胞壁破裂，如同时加入0.2%巯基乙醇 效果更好。
第四节 抽 提
一、抽提的含义
“抽提”是用适当的溶剂和方法，从经过预处理或破 碎的原材料细胞中把有效成分分离出来，并尽可能 保持原来的天然状态不丢失生物活性的过程。
5. 冷热交替法：从细菌或病毒中提取蛋白质和核酸 时 可 用 此 法 。 在 90℃ 左 右 维 持 数 分 钟 ， 立 即 放 入冰浴中使之冷却，如此反复多次，绝大部分细 胞可以被破碎。
三、化学处理方法：
用脂溶性的溶剂(如丙酮、氯仿、甲苯)或表面活性剂 (如十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠) 处理细胞时，可将 细胞壁、细胞膜的结构部分溶解，进而使细胞释放出各种酶 类或DNA等物质，并导致整个细胞破碎。
第一章 生物大分子物质的制备
第一节 概述 第二节 材料的选择与处理 第三节 确立测定方法 第四节 细胞的破碎 第五节 抽提 第六节 浓缩 第七节 样品保存 第八节 纯化方案的设计与评价
第一节 概述
蛋白质、酶和核酸等生物大分子的结构与功能的研究是 探求生命奥秘的中心课题，而生物大分子结构与功能的研究， 必须首先解决生物大分子的制备问题，分离不到足够纯度的 生物大分子，结构与功能的研究就无从谈起。
5、分析测定的方法分类：
———— 即生物学和物理、化学的测定方法
物理、化学方法主要有：比色法、气相色谱和液相色谱法、 光谱法（紫外／可见、红外和荧光等分光光度法）、电泳法、 以及核磁共振等。
生物学的测定法主要有：酶的各种测活方法、蛋白质含量的 各种测定法、免疫化学方法、放射性同位素示踪法等；
② 保存：冷冻采样后尽快放于－4℃――20℃冰箱内。 DNA,RNA 采样后，N2速冻，至－70℃冰箱。对RNA样，如 不立即使用，冷冻保存尤为重要。
3.微生物：
选材：应注意它的生长期，在微生物的对数生长期，酶和 核酸的含量较高，可以获得高产量，以微生物为材料时有 两种情况：
a.利用微生物菌体分泌到培养基中的代谢产物和胞外 酶等。一般用离心法收集上清液，上清液只能在低温下短 期保存
③ 保存：对预处理好的材料，若不立即进行实验，应冷冻保 存。 a.冰冻：剥去脂肪和筋皮等结缔组织，短期保存： －10℃的冰箱内；长期保存：－70℃低温冰箱内。 b.干燥：对于像脑垂体一类小组织，可置丙酮液中 脱水，干燥后磨粉储存备用；对于含耐高温有效成分（如： 肝素）的肠粘膜，可在沸水蒸煮处理，烘干后能长期保存。
在动、植物和微生物材料中，有效成分的含量一般较少。如 胰脏中胰岛素的含量小于其鲜重的百万分之一；稳定性较差， 大多数对酸、碱、高温和高浓度有机溶剂等因子较敏感；易 被微生物分解变质。
总的来说，材料选择应遵循的原则是，有效成分含量多、稳 定性好；来源丰富、保持新鲜；提取工艺简单、有综合利用 价值等。
因此分离过程中如何防止其失活，就是生物大分子提取制备 最困难之处。 ⑷生物大分子的制备几乎都是在溶液中进行的，温度、pH值、 离子强度等各种参数对溶液中各种组成的综合影响，很难准 确估计和判断。
2、生物大分子的制备的通常步骤
① 确定要制备的生物大分子的目的和要求。 ② 建立可靠的分析测定方法，这是制备生物大分子的关键。 ③ 通过文献调研和预备性实验，掌握生物大分子目的产物的物
冰箱的除霜循环，可能对细胞造成伤害，要特別小 心。解冻时要越快越好，但避免局部过热。
2.植物材料：
① 选材：注意植物品种和生长发育状况不同，其中所含生 物大分子的量变化很大，另外与季节性关系密切。种子 须泡胀或粉碎才可使用。含油脂较多的也要进行脱脂处 理。 a.提取核DNA：选用黄化苗（生长7－10天小麦，水 稻），防止叶绿体DNA的干扰 b.提取RNA：根据实验目的选用生长幼嫩组织为好。
例如：
NADH2和NADPH2发荧光，因此可通过NAD/NADH2 和NADP/NADPH2的氧化和还原反应借助荧光测定来检测 有关成分的活性。通常谷草转氨酶（GOT）活性测定,是采 用与苹果酸脱氢酶(MDH)相偶联反应进行。
GOT
天冬氨酸 + a-酮戊二酸
草酰乙酸 + 谷氨酸
草酰乙酸 + NADH2 MDH 苹果酸 + NAD+
1、溶剂的极性和离子强度：
① 有些生物大分子在极性大、离子强度高的溶液中稳定；有些 则在极性小、离子强度低的溶液中稳定。例如提取刀豆球蛋 白A时，用0.15mol/L甚至更高浓度的NaCl溶液，都可使其从 刀豆粉中溶解出来，稳定存在。而抽提脾磷酸二酯酶时，则 需用0.2 mol/L蔗糖水溶液。
①利用混合物中几个组分分配系数的差异，把它们分配到两 个或几个相中，如盐析、有机溶剂沉淀、层析和结晶等；
②将混合物置于某一物相（大多数是液相）中，通过物理力场 的作用，使各组分分配于不同的区域，从而达到分离的目的， 如电泳、离心、超滤等。
目前纯化蛋白质等生物大分子的关键技术是电泳、层析和高速 与超速离心。
4、要了解的生物大分子的物理、化学性质
①在水和各种有机溶剂中的溶解性。 ②在不同温度、pH值和各种缓冲液中生物大分子的稳定性。 ③固态时对温度、含水量和冻干时的稳定性。 ④各种物理性质：如分子的大小、穿膜的能力、带电的情况、
在电场中的行为、离心沉降的表现、在各种凝胶、树脂等填 料中的分配系数。 ⑤其他化学性质：如对各种蛋白酶、水解酶的稳定性和对各种 化学试剂的稳定性。 ⑥对其他生物分子的特殊亲和力。