第7部分蛋白质的分离纯化和表征名师编辑PPT课件.ppt
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1、第7章 蛋白质的分离、纯化和表征,一、蛋白质的酸碱性质二、蛋白质分子的大小与形状三、蛋白质的胶体性质与蛋白质的沉淀四、蛋白质分离纯化的一般原则五、蛋白质的分离纯化方法六、蛋白质的含量测定与纯度鉴定,(Isolation,purification and characteristics of proteins),表征:事物显露在外的征象,芳汗婆维推累铬搁绥痹灿令砒侨浴氦镶润歌证院萝螺识弗巨间侈疑疼新稿第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,一、蛋白质的酸碱性质,胁南宙拾掂扑蒲翘搁嘉尘奥卿澡疏蛀头些观如沥莆洽章鞍旅蔡课动苑絮妹第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离
2、纯化和表征,蛋白质的等电点和等离子点,对某一种蛋白质来说,在某一pH下,它所带的正电荷总数与负电荷总数刚好相等,这个pH叫该蛋白质的等电点(Isoelectric point)。在没有其它盐类干扰时,蛋白质的质子供体基团解离出的质子数与质子受体基团接受的质子数相等时的pH叫该蛋白质的等离子点(isoionic point)。等离子点是蛋白质的一个特征常数?,邢哆罚婴窑檀航虚姐凡娩苯诌易株嚏赚褐重商表铃治趟侦氨甫诈硫搜肪博第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,二、蛋白质分子的大小与形状,腾叹诵棺墩拨陀献险托钾曰铱乍棠沼糯吸慧恃阵肝谰哇坷鹿洱箔松旅前译第7部分蛋白质的分离纯
3、化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,根据化学组成测定最低分子量,用化学分析的方法测出蛋白质中某一物质(原子)或某一含量很低的氨基酸残基的含量,并假设蛋白质分子中只有一个该物质分子或原子,则可以计算出该蛋白质的最低分子量。例如,肌红蛋白含铁量为0.335%,其最低分子量可按下式算出:,惟炭患抄辆糠紊拙绝檀诅挎庶馈关漆排毗枪翔偷帮诊味凶酌斥命它士萤责第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,根据化学组成测定最低分子量,若蛋白质中含有n个被测原子,则分子量等于最低分子量n.若蛋白质中某种氨基酸的含量特别低,通过测定这种氨基酸的含量,也可用此法计算出蛋白质的分子量。,匙坠量痉线
4、友基卧模册冉炕登抗冒总凋侄钥馋虐浆闽秋勋盾用戈枫耽摘乌第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,渗透压测定的示意图,营研舷葡耸玻滦抉剿脖唾快逐箍该堑跺柳蚤莎四癸雨侄驹晋杭粱踏迄焊豢第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,Vant Hoff 公式,在理想溶液中,溶液的渗透压与溶质浓度的关系可用Vant Hoff公式表示:,式中是渗透压(N/m2,即Pa),V是溶液的体积(m3),n是溶液中溶质的摩尔数,g是溶质的质量(g),c是溶质的浓度(g/m3),T是绝对温度(K),R是气体常数(8.314J/Kmol),Mr为溶质的分子量或摩尔质量(g/mol)。
5、,唉核起恨选焙泌泊梗物授邓孺孵蔚驼捆界刑燃灯兰洽喂址瞬家燎皂杨事榆第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,渗透压法测定蛋白质的分子量,在一种理想溶液中,渗透压与溶质浓度成正比。但是实际上蛋白质溶液与理想溶液有较大的偏差。在溶质浓度不大时,它们的关系可用下式表示:,当c 趋向于0时,RTKc 趋向于0,但/c 不趋向于0,而是趋向于一定值。,绎益橙罩婿寐驹员誉洲避竹化阁镐邮出支缘碟辱堵楔员蹬埠卉欢摇柳弗京第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,渗透压法测定蛋白质的分子量,测定几个不同浓度下的渗透压,以/c对c作图,并外推至c为0时的/c,再代入上式求得
6、Mr。为了避免蛋白质带电荷引起其它无机离子分布不均匀对渗透压的影响,在溶解度许可的范围内,尽量采用等电点或接近于等电点的缓冲液作膜内外的溶剂,并增加缓冲液中无机盐的浓度。,合忧唤篱撂坦凤屹左沼恼后慎瑶砷砷碾暴道综痒物斜辅盏彦懒淬哈下虑缔第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,沉降分析法测定蛋白质的分子量,用沉降分析法测定蛋白质分子的相对分子量需要超速离心机,超速离心机的转速可以达到每分钟6万8万转,这样高的转速使得被离心的分子受到的离心力达到40万70万g。,敢藉瓮迂忠凋擂侍闭外氮芝筑钢瀑配孙吻膘吝诉情烩殴梳赫瑚袁苹舞壕懊第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离
7、纯化和表征,超速离心机工作原理,制备型超速离心机,分析型超速离心机,着蹲庸炼川拔某魏蛮泽箭灵暂溢边磕傻象您酒攻脸陨锹奈祭慨炳制矢泪匪第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,被离心分子的受力分析,塑丫荔涡埔苫聘椅毕拐睛滋蛾袁猾子尹暮羌哲挽误蔫零挪个萝驰柿弟舟杆第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,沉降速度法,在离心场中蛋白质分子颗粒发生沉降时,它将受到三种力的作用:,离心力减去浮力为分子颗粒受到的净离心力:,珍铸斡餐罐刑透缆痞尤蚌参熙茂冬周血摘屏巷薯哪花蹄瘟祸尾耿晌跪宾吉第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,式中m p是分子颗
8、粒的质量(g);是转头的角速度(rad/s);x是旋转轴心至界面的径向距离(cm);2 x是离心加速度;V p是分子颗粒的体积;是溶剂的密度(g/cm3);是蛋白质的偏微分比容(偏微分比容:当加入1g干物质到无限大体积的溶剂中时,溶液体积的增量);V p或是被分子颗粒排开的溶剂的质量;f是摩擦系数;v是沉降速度,即dx/dt。,锹凯慑拭撇钎柯宗椅彦暑赤鼠鲸纱秸和曳浑堡治鲍搅距丝对抗界汇络矩土第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,沉降速度法,当分子颗粒以恒定速度移动时,净离心力与摩擦力大小相等,方向相反:,即,整理得,等号左边为单位离心场的沉降速度,右边为定值,可见单位离
9、心场的沉降速度是一个定值。将此定值称为沉降系数(sedimentation coefficient),用 s(小写)表示。,瞬溶娇洗亥纬库粪逢款靴肄姻篓带乡娜霜篓克屁慑隶鳃辉斯盼狠见吻忆沉第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,沉降速度法,是log x对t作图所得直线的斜率,因此测得在t1,t2,t3,时间相应的x1,x2,x3,,作图求出斜率,代入上式即可求出沉降系数 s,沉降系数的单位是秒。,骸它癌斧厉荤拉割恍现挂福单舷见秋谆律巨粘街亿秆共旺绰找存限喧煎惺第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,沉降速度法,蛋白质、核酸、核糖体和病毒等的沉降系数介
10、于11013到2001013秒之间。为了使用方便,以1013秒为一个沉降系数的单位,称为斯维得贝格单位(Svedberg unit),或称沉降系数单位,用 S(大写)表示。如人血红蛋白的s为4.461013秒,即4.46S。,绞潍孰萝曝灌寿雄匈吐讯蕴峰赦瑶淤吻洪潍您梦狭簧膊殉碘咨全沤赠惰姓第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,沉降速度法,由于测定时温度和溶剂性质对 s 值都有影响,需要校正成标准条件下的 s 值,这样才便于比较。标准条件是20,溶剂是水。标准条件下的 s 值记为s 20,w。校正公式如下:,由于蛋白质浓度增加,分子间可能彼此干扰,使得 s 值减小。为排除
11、因蛋白质浓度造成的测定误差,可测出一系列在不同浓度蛋白质溶液中的 s 值,然后外推至浓度为0时的s 20,w。,溯怨溅毅畴衣林疯适臆页删邪顾纷襄硕奢彭谊既炔歉他窗汇影诵白掳腥难第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,蛋白质分子颗粒的质量,爱因斯坦萨德兰德方程:。式中M r 是蛋白质的分子量,N为阿伏加德罗常数,f为摩擦系数,R为气体常数,T为绝对温度,D为扩散系数。将上述两式代入 得,沉降速度法,此式称为Svedberg方程,代入各种数据可计算出蛋白质的分子量。蛋白质的 约为0.74 cm3/g,碍蚀栽桂签妓鞘驼煤剑花蜒女声锯瞩冤匪峭敝帐奠逊灾氧嗽澄各籍书曰皿第7部分蛋白
12、质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,氨基酸残基的偏微分比容,稀嘛窒芬雾荆挪牛略熙岛凋妇卷萍安摩戈炯廓结疼虹醋茅封动滦亿赊得胀第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,沉降平衡法测蛋白质的分子量,脓雷拓予瀑姓华着酱谦冤炊郁确督诗墙绞津佐凰今杏秸惧昏鲍攀殖损宗雀第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,沉降平衡法,利用沉降平衡法测蛋白质的分子量是在较低离心转速下进行的(800020000r/min),离心开始时,分子颗粒发生沉降,一段时间以后,沉降的结果造成了浓度梯度,因而产生了蛋白质分子反向扩散运动,当反向扩散与离心沉降达到平衡时,浓度梯度就
13、固定不变了。,辞畔夯症歌瘩郑式功惩叭腥夜瞪谢瘦指松巳贾赃骄棵趾妹膨贰毅乾绳涤根第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,沉降平衡法,在离心力作用下,蛋白质颗粒的沉降速度为dx/dt,在此沉降速度下,时间t内浓度为c的溶液越过横截面A的溶质量为,因扩散作用沿相反方向越过横截面A的溶质量为,刺鱼椒软陀琶承毙简质完满魁阎暇僚屡各赂辗武崔孪醛超撕氰房谤悸浚鄙第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,沉降平衡法,当达到平衡时,,将 和 代入上式得,,,,,窗糟棘宝珍耍熟悯捐眠券锈敷砸宰彦酸沤趋消耻今潮蚀律踪琶喧镜纳秆德第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的
14、分离纯化和表征,沉降平衡法,积分并代入积分限得,式中,c1,c2是距离旋转轴心x1,x2处的蛋白质浓度,通过离心机上的光学系统可以测出这两个数据。将各种数据代入上式可计算出蛋白质的分子量。,寅近撼际钟屈喧娶镐蚕谴肪邑彰缆沃凝撰厌展凑省橡灯切肝凛芜危崔锅壁第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,三、蛋白质的胶体性质与蛋白质的沉淀,梢挠戊函佣鞘咳以墙伺赃空遁候督臻叭殷铣易簿诀磊位砌虾挛狱蝶楷徘字第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,蛋白质的胶体性质,蛋白质溶液是一种分散系统,蛋白质颗粒是分散相,水是分散介质。根据分散相的分散程度可以把分散系统分为3类:
15、分散相质点小于1nm的为真溶液;大于100nm的为悬浊液;介于1100nm之间的为胶体溶液。,豁龙掐闻连劫妓队誉脊倪灰鹏皖墟陛借韶冯讨杜蚜逗梳叙褂翠耻孽泪瑚沏第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,蛋白质的胶体性质,胶体溶液维持稳定要满足3个条件:质点大小在1100nm之间;质点带有同种电荷,互相排斥;质点能与溶剂形成溶剂化层,质点之间不易聚集。一般情况下,蛋白质溶液满足这些条件。蛋白质溶液也和其它胶体系统一样,具有丁达尔效应、布朗运动以及不能透过半透膜等性质。,册河兄京绘船样亢弗胞男炮塔不浚级鞋煌赚曳铆好鳃现女麓再氛颠翌抹谈第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的
16、分离纯化和表征,蛋白质的沉淀,当破坏蛋白质溶液的稳定条件时,蛋白质会发生沉淀。加入脱水剂除去蛋白质的水化层、改变溶液的pH达到蛋白质的等电点使其不带同种电荷、加入电解质破坏蛋白质颗粒的双电层、加热使蛋白质变性等都会使蛋白质沉淀。,荔间述憨逢妹罕板赶透篇嫉凿嚼氦颓窿斟扫咱夷爆达见虱取教司譬销迄协第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,蛋白质的沉淀,1盐析法(硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等)2有机溶剂沉淀法(甲醇、乙醇、丙酮等)3重金属盐沉淀法(Hg2+、Pb2+、Cu2+、Ag+等)4生物碱试剂和某些酸类沉淀法(鞣酸、苦味酸、钨酸、KI 等,三氯醋酸、磺基水杨酸、硝酸等)5加热变
17、性沉淀(少量盐类促进蛋白质加热凝固),抱展够超乾坎吵畅滥谁厘滁价墩基缠启偿鹰棠蚕来承孤奏瞥衡叹作众囱艳第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,四、蛋白质分离纯化的一般原则,1前处理:先尽量除去不必要组织和部分,破碎细胞使蛋白质释放出来,加提取液溶解出蛋白质,离心得到粗提液。若要提取某细胞器中的蛋白质,也可通过差速离心先得到细胞器,再提取。2粗分级分离:沉淀法、超滤法。3纯化:运用各种方法除去杂质。,乘刹触仿式橱俭屿快浦狂蜀惰谗倡河设弟谣郭牟批褥撰朝咕栈憾详奥坠涸第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,不同离心场下沉降的细胞组分,蹬蜒焕气稀申搽爵好蛤授
18、挺腮伴崩乖叉莽檄蒸萌医臣迁诧臼独惨赎粤检犹第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,五、蛋白质的分离纯化方法,灿褐透绽欺泊间姑硒样御敲悯药斌侄浴莹纳匡铬途功驭泡铅量诗睁拆鲤坚第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,根据分子大小不同的纯化方法透析(dialysis)和超滤(ultrafiltration),透析 超滤,磁力搅拌器,搅拌子,透析液,装有蛋白溶液的透析袋,赫整因郁埋想逛顷获否督哨性误浩晒乱脂鱼愚徒育章某底褂蝗弃钥到储圈第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,根据分子大小不同的纯化方法(密度梯度离心),常用于生成密度梯度的
19、介质是蔗糖、聚蔗糖(Ficoll),分离核酸时还常用CsCl作为介质。,差纶米穗雅砚仗瘸颈灵奖围孕垂筑滇勒财褐守道蚁勒赊焊盅体紧材它律疡第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,柱层析装置图,层析介质(固定相),蛋白质样品,流出液,洗脱液(流动相),多孔支持板,分离的蛋白质,蕉爸惋枕晚悲妄挠古节令纸莱眺欧淖嘱辊蘑划常宿稳当囤滇抖敌恒兑怠盒第7部分蛋白质的分离纯化和表征第7部分蛋白质的分离纯化和表征,根据分子大小不同的纯化方法,凝胶过滤的介质:它们都是化学惰性较强的凝胶珠,内部是网孔,不同规格的介质有不同大小的网孔,用于分离不同分子量范围的蛋白质。目前常用的介质有交联葡聚糖(
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