《血红蛋白的提取和分离》PPT课件.ppt
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- 血红蛋白的提取和分离 血红蛋白 提取 分离 PPT 课件
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1、 简述蛋白质提取和分离的基本原理,简述蛋白质提取和分离的基本原理,并了解凝胶色谱法、电泳法等分离生物大并了解凝胶色谱法、电泳法等分离生物大分子的基本原理。分子的基本原理。凝胶色谱法的原理和方法凝胶色谱法的原理和方法 样品的预处理样品的预处理 色谱柱填色谱柱填 料的处理和色谱柱的装填。料的处理和色谱柱的装填。 思考:思考: 1、 分离生物大分子的基本思路是什么?分离生物大分子的基本思路是什么? 2、 蛋白质的分离和提取的原理是什么?蛋白质的分离和提取的原理是什么? 1 1、分离生物大分子的基本思路、分离生物大分子的基本思路 选用一定的选用一定的物理或化学物理或化学的方法分离具有不同物的方法分离具
2、有不同物理或化学性质的理或化学性质的生物大分子生物大分子。2 2、蛋白质分离和提取的原理、蛋白质分离和提取的原理 根据蛋白质根据蛋白质各种特性各种特性的差异,如的差异,如分子的形状和分子的形状和大小、所带电荷的性质和多少、溶解度、吸附性质大小、所带电荷的性质和多少、溶解度、吸附性质和对其他分子的亲和力和对其他分子的亲和力等等,可以用来分离等等,可以用来分离不同种不同种类的蛋白质。类的蛋白质。 一、基础知识一、基础知识3 3、提取分离方法、提取分离方法凝胶色谱法凝胶色谱法 凝胶电泳法凝胶电泳法 (一)(一) 凝胶色谱法(凝胶色谱法(分配色谱法)分配色谱法)2. 2.凝胶凝胶 大多数凝胶是由大多数
3、凝胶是由多糖类化合物多糖类化合物(如葡聚糖(如葡聚糖或琼脂糖)构成的多孔小球体或琼脂糖)构成的多孔小球体,内部有许多贯内部有许多贯穿的穿的通道。通道。 根据被分离物质的根据被分离物质的蛋白质相对分子蛋白质相对分子质量的大小,质量的大小,利用具有利用具有网状结构网状结构的凝胶,的凝胶,来进行分离。来进行分离。1. 1.概念概念3.3.凝胶色谱法的原理凝胶色谱法的原理当相对分子量不同的蛋白质通过凝胶时,当相对分子量不同的蛋白质通过凝胶时,相对分子量较小的蛋白质相对分子量较小的蛋白质容易容易进入凝胶内部进入凝胶内部的通道,路程较长,移动速度较慢的通道,路程较长,移动速度较慢; ;相对分子量相对分子量
4、较大较大的蛋白质的蛋白质无法进入凝胶内无法进入凝胶内部的通道,只能在凝胶外部移动,路程较短,部的通道,只能在凝胶外部移动,路程较短,移动速度较快。移动速度较快。依据的特性是:依据的特性是:蛋白质分子量的大小。蛋白质分子量的大小。分离蛋白质分离蛋白质分离过程:分离过程: 混合物混合物上上 柱柱洗洗脱脱大分子流动快大分子流动快小分子流动慢小分子流动慢收收 集集大分子大分子收收 集集小分子小分子 洗脱:从色谱柱上端不断注入缓冲液,洗脱:从色谱柱上端不断注入缓冲液, 促使蛋白质分子的差速流动。促使蛋白质分子的差速流动。 1 1、用凝胶色谱法分离蛋白质时,分子量、用凝胶色谱法分离蛋白质时,分子量大的蛋白
5、质大的蛋白质 ( )( ) A A路程较长,移动速度较慢路程较长,移动速度较慢 B B路程较长,移动速度较快路程较长,移动速度较快 C C路程较短,移动速度较慢路程较短,移动速度较慢 D D路程较短,移动速度较快路程较短,移动速度较快即时应用:即时应用:D2 2、相对分子质量不同的蛋白质在凝胶中、相对分子质量不同的蛋白质在凝胶中的进行过程可表示为图中哪一个(的进行过程可表示为图中哪一个( )B1 1、什么是缓冲液?、什么是缓冲液?2 2、缓冲液的作用是什么?、缓冲液的作用是什么?思考:思考:3 3、缓冲液是如何配制的?你所学过的人、缓冲液是如何配制的?你所学过的人 体血液的缓冲物质有哪些?体血
6、液的缓冲物质有哪些?4 4、本实验加的是什么缓冲液?为何要加、本实验加的是什么缓冲液?为何要加 缓冲液?缓冲液? (二)缓冲溶液(二)缓冲溶液 1.1.概念概念: : 在一定的范围内,凡是能够抵制在一定的范围内,凡是能够抵制外界的外界的酸或碱酸或碱的影响使原来溶液的影响使原来溶液PHPH基本保持不基本保持不变变的混合溶液。的混合溶液。 能够抵制外界的酸和碱对溶液能够抵制外界的酸和碱对溶液PHPH值的影值的影响,维持响,维持PHPH基本不变。基本不变。2.2.作用作用: :思考:思考:说出人体血液中缓冲对。说出人体血液中缓冲对。 NaHNaH2 2POPO4 4/Na/Na2 2HPOHPO4
7、4H H2 2COCO3 3/NaHCO/NaHCO3 3 通常由通常由12 种缓冲剂种缓冲剂溶解于水中配制而溶解于水中配制而 成成, 调节缓冲剂的调节缓冲剂的使用比例使用比例就可以制得就可以制得在不同在不同PH范围内使用的缓冲液。范围内使用的缓冲液。3.配制:配制:(二)缓冲溶液(二)缓冲溶液(二)缓冲溶液(二)缓冲溶液带电粒子在电场作用下发生迁移的过程。带电粒子在电场作用下发生迁移的过程。许多重要的生物大分子,如多肽、核酸等都具许多重要的生物大分子,如多肽、核酸等都具 有可解离的基团,在有可解离的基团,在一定的一定的PHPH下,这些基团会下,这些基团会 带上正电或负电。带上正电或负电。在电
8、场的作用下,这些带电分子会向着与其所在电场的作用下,这些带电分子会向着与其所 带电荷带电荷相反相反的电极移动。的电极移动。分离样品中各种分子分离样品中各种分子, ,带电性质的差异以及分子带电性质的差异以及分子 本身的大小,形状的不同,使带电分子产生不同本身的大小,形状的不同,使带电分子产生不同的迁移速度,的迁移速度,从而实现样品中各种分子的分离。从而实现样品中各种分子的分离。影响蛋白质分子运动速度的因素影响蛋白质分子运动速度的因素 决定决定运动方向运动方向形成形成库仑力库仑力形成形成阻力阻力决定决定运动速率运动速率电荷性质电荷性质电荷量电荷量分子形状分子形状分子大小分子大小琼脂糖琼脂糖凝胶电泳
9、、凝胶电泳、聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺凝胶电泳。凝胶电泳。 1 1、测定蛋白质分子量、测定蛋白质分子量: :常用十二烷基硫酸钠(常用十二烷基硫酸钠(SDSSDS)聚丙烯酰胺凝胶电泳。聚丙烯酰胺凝胶电泳。 聚丙烯酰胺凝胶是由聚丙烯酰胺凝胶是由单体丙烯酰胺单体丙烯酰胺和和交联剂交联剂N,NN,N- -亚甲基双丙烯酰胺亚甲基双丙烯酰胺在在引发剂引发剂和和催化剂催化剂的作用下聚合交联的作用下聚合交联成的具有三维网状结构的凝胶。成的具有三维网状结构的凝胶。N,N-亚甲基双丙烯酰胺(形成交联)亚甲基双丙烯酰胺(形成交联)丙烯酰胺和交联剂丙烯酰胺和交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺的交联共聚反应亚甲基双丙烯酰胺的交联
10、共聚反应 蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中的蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率迁移率取决于它取决于它所带所带净电荷的多少净电荷的多少以及以及分子的大小分子的大小等因素。等因素。2. 2.原理:原理: SDSSDS能使能使蛋白质发生完全变性。解聚成单条蛋白质发生完全变性。解聚成单条肽链肽链,因此测定的结果只是,因此测定的结果只是单条肽链的分子量单条肽链的分子量。SDSSDS能与各种蛋白质形成能与各种蛋白质形成蛋白质蛋白质SDSSDS复合物复合物,SDSSDS所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量。因而的电荷量。因而掩盖了不同种蛋白质间的电荷差掩盖了不同种蛋白质
11、间的电荷差别,别,使使电泳迁移率完全取决于分子的大小电泳迁移率完全取决于分子的大小。3. SDS3. SDS作用机理作用机理: :3.3.使用使用SDS-SDS-聚丙烯酰胺电泳过程中,不同聚丙烯酰胺电泳过程中,不同蛋白质的电泳迁移率完全取决于蛋白质的电泳迁移率完全取决于 A A 电荷的多少电荷的多少 B B 分子的大小分子的大小 C C 肽链的多少肽链的多少 D D 分子形状的差异分子形状的差异即时应用:即时应用: 二、实验操作二、实验操作样品处理样品处理粗分离粗分离纯化纯化纯度鉴定纯度鉴定(一)蛋白质提取和分离步骤(一)蛋白质提取和分离步骤(二)操作过程(二)操作过程1.样品处理:样品处理:
12、 可选用猪、牛、羊或其他脊椎动物可选用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液来分离血红蛋白。的血液来分离血红蛋白。思考思考:1. 1. 用鸡的红细胞提取用鸡的红细胞提取DNADNA,用猪、牛、羊,用猪、牛、羊的红细胞提取血红蛋白的原因是什么?的红细胞提取血红蛋白的原因是什么? 鸡的红细胞具有细胞核,含有鸡的红细胞具有细胞核,含有DNADNA,便于进行,便于进行DNADNA的提取;人的红细胞无细胞核,结构简单,的提取;人的红细胞无细胞核,结构简单,血红蛋白含量丰富,便于提取血红蛋白。血红蛋白含量丰富,便于提取血红蛋白。血红蛋白血红蛋白两个两个肽链肽链两个两个一肽链一肽链四个亚铁四个亚铁血血红素基团红素基
13、团每个肽链环绕一个每个肽链环绕一个亚铁血红素基团,亚铁血红素基团,此基团可携带此基团可携带一分子一分子O2或一分子或一分子CO2,血红蛋白因含有血红蛋白因含有血红素血红素而而呈呈红色红色。血红蛋白的特点:血红蛋白的特点:血血液液血浆血浆水水 分分固体物质:固体物质:血浆蛋白、血浆蛋白、无机盐、磷脂、葡萄糖等无机盐、磷脂、葡萄糖等血细胞血细胞白细胞白细胞血小板血小板红细胞红细胞(最多)(最多)血红蛋白血红蛋白(9090)两个两个肽链肽链两个两个一肽链一肽链四个亚铁血红素基团四个亚铁血红素基团2. 血液有哪些成分?血液有哪些成分?思考思考:(1)(1)红细胞的洗涤红细胞的洗涤: :去除杂质蛋白,利
14、于后续血红蛋白的分离纯化去除杂质蛋白,利于后续血红蛋白的分离纯化. .1 1、采集血样、采集血样2 2、低速短时间低速短时间离心离心: :速度越高和时间越长,会使白细速度越高和时间越长,会使白细胞等一同沉淀,达不到分离的效果胞等一同沉淀,达不到分离的效果. .3 3、吸取血浆:上层透明的黄色血浆。、吸取血浆:上层透明的黄色血浆。4 4、盐水盐水洗涤:洗涤:下层暗红色的红细胞下层暗红色的红细胞+ +五倍体积的五倍体积的0.90.9 的的NaClNaCl溶液溶液洗涤,搅拌洗涤,搅拌10min10min5 5、低速、低速短时间短时间离心离心6 6、重复、重复3 3、4 4、5 5步骤三次步骤三次 目
15、的目的: :操作:操作:注:洗涤次数过少注:洗涤次数过少,无法除去血浆蛋白。上清液中已没无法除去血浆蛋白。上清液中已没有黄色,说明红细胞已洗涤干净。有黄色,说明红细胞已洗涤干净。加蒸馏水到加蒸馏水到原血液体积原血液体积加加40体积的甲苯体积的甲苯 (溶解细胞膜)(溶解细胞膜)置于置于磁力搅拌器磁力搅拌器搅拌搅拌10min(加速细胞破裂)(加速细胞破裂)红细胞破裂,释放出血红蛋白红细胞破裂,释放出血红蛋白(3)(3)分离血红蛋白溶液:分离血红蛋白溶液:将搅拌好混合液转移到离心管内,以将搅拌好混合液转移到离心管内,以2000r/min2000r/min的速度的速度离心离心10 min10 min。
16、试管中溶液层次:试管中溶液层次:第第1层(最上层):层(最上层):第第2层(中上层):层(中上层):第第3层(中下层):层(中下层):第第4层(最下层):层(最下层):分离:分离:过程:过程:甲苯层甲苯层(无色透明)(无色透明)脂溶性物质沉淀层脂溶性物质沉淀层(白色薄层固体)(白色薄层固体)血红蛋白的水溶液层血红蛋白的水溶液层(红色透明液体)(红色透明液体)杂质沉淀层杂质沉淀层(暗红色)。(暗红色)。滤纸过滤:除去滤纸过滤:除去脂溶性沉淀层脂溶性沉淀层分液漏斗中静置:分出下层的分液漏斗中静置:分出下层的红色透红色透 明液体明液体(4)(4)透透 析:析:过程:过程:取取1ml1ml的血红蛋白溶
17、液的血红蛋白溶液装入装入透析袋中,将透析袋放入透析袋中,将透析袋放入盛有盛有300ml300ml的的20mmol/l20mmol/l的磷的磷酸缓冲液酸缓冲液中(中(pHpH为为7.07.0),),透析透析12h12h。目的:目的:除去样品中分子量较小的杂质。除去样品中分子量较小的杂质。20mmol/L磷酸缓冲液磷酸缓冲液1mL4.4.选用红细胞作分离蛋白质的实验材料,下列是其优点选用红细胞作分离蛋白质的实验材料,下列是其优点的是(多选)的是(多选) ( )( ) A A血红蛋白是有色蛋白血红蛋白是有色蛋白 B B红细胞无细胞核红细胞无细胞核 C C红细胞蛋白质含量高红细胞蛋白质含量高 D D红
18、细胞红细胞DNADNA含量高含量高5 5、下列操作正确的是(、下列操作正确的是( )A. A. 分离红细胞时采用低速长时间离心分离红细胞时采用低速长时间离心 B. B. 红细胞释放出血红蛋白只需要加入蒸馏水就可红细胞释放出血红蛋白只需要加入蒸馏水就可C. C. 分离血红蛋白溶液是低速短时间离心分离血红蛋白溶液是低速短时间离心 D. D. 透析时要用透析时要用20mmol/l20mmol/l的磷酸缓冲液,透析的磷酸缓冲液,透析12h12h即时应用:即时应用:ABC D2.2.凝胶色谱操作凝胶色谱操作: :(1 1)凝胶色谱柱的制作:)凝胶色谱柱的制作:取长取长4040厘米,内径厘米,内径1.61
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