浙江大学生物化学甲实验课件实验9氨基移换反应及其产物的鉴定2

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1、蔗糖酶分离纯化产物的蔗糖酶分离纯化产物的SDSSDSPAGEPAGE检测检测分析分析及蛋白质相对分子质量测定及蛋白质相对分子质量测定实验五实验五丁鸣丁鸣一、实验目的和要求一、实验目的和要求1 1、学习、学习SDSSDS聚丙烯酰胺凝胶电泳（聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE)PAGE)的基本原理和操作方法的基本原理和操作方法2 2、蔗糖酶分离纯化产物的蔗糖酶分离纯化产物的SDSSDSPAGEPAGE检测分析检测分析3 3、学习测定蛋白质相对分子质量、学习测定蛋白质相对分子质量(Mr)(Mr)的方法的方法二、实验基本原理二、实验基本原理1 1、电泳、电泳 是带电颗粒在电场作用下，作定向运动即向着与其电荷

2、相反的电极移是带电颗粒在电场作用下，作定向运动即向着与其电荷相反的电极移动的现象。动的现象。2 2、电泳法分离、检测蛋白质混合样品，主要是根据各蛋白质组分的、电泳法分离、检测蛋白质混合样品，主要是根据各蛋白质组分的分子大小分子大小和和形状形状以及以及所带净电荷多少所带净电荷多少等因素所产生的电泳迁移率的差别。等因素所产生的电泳迁移率的差别。 3 3、区带电泳：是样品物质在一惰性支持物上进行电泳、区带电泳：是样品物质在一惰性支持物上进行电泳, ,因电泳后，样品不同组因电泳后，样品不同组分形成带状区间，故称区带电泳。分形成带状区间，故称区带电泳。4 4、聚丙烯酰胺凝胶（、聚丙烯酰胺凝胶（polya

3、crylamide gel,polyacrylamide gel,简称简称PAG) PAG) 是由丙烯酰胺（是由丙烯酰胺（Acr)Acr)和交和交联试剂联试剂N,NN,N- -甲叉双丙烯酰胺甲叉双丙烯酰胺(Bis)(Bis)在有在有引发剂（引发剂（如过硫酸铵或核黄素）和增速如过硫酸铵或核黄素）和增速剂（如剂（如N,N,N,NN,N,N,N- -四甲基乙二胺，四甲基乙二胺，TEMEDTEMED）的情况下聚合而成的。）的情况下聚合而成的。 丙烯酰胺丙烯酰胺N,NN,N- -甲叉双丙烯酰胺甲叉双丙烯酰胺 聚丙烯酰胺凝胶三维结构聚丙烯酰胺凝胶三维结构 5 5、聚丙烯酰胺凝胶电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳(P

4、AGE)(PAGE) 是在恒定的、非解离的缓冲系统中来分离蛋白质，这主要是是在恒定的、非解离的缓冲系统中来分离蛋白质，这主要是由蛋白质样品由蛋白质样品所带的所带的电荷和分子质量电荷和分子质量的差异性进行分离；在电泳过程中的差异性进行分离；在电泳过程中仍保持仍保持蛋白质的天然蛋白质的天然构象、亚基之间的相互作用及其生物活性。构象、亚基之间的相互作用及其生物活性。 6 6、聚丙烯酰胺凝胶电泳可分为：、聚丙烯酰胺凝胶电泳可分为： 连续系统连续系统 凝胶缓冲液的凝胶缓冲液的pHpH值及凝胶浓度不变。该电泳系统具有值及凝胶浓度不变。该电泳系统具有电荷效应电荷效应、分子筛效应分子筛效应； 不连续系统不连续

5、系统 凝胶缓冲离子成分、凝胶缓冲离子成分、pHpH值、凝胶浓度、电位梯度不连续，由值、凝胶浓度、电位梯度不连续，由浓缩胶和分离胶组成。由于浓缩胶的堆积（浓缩）作用，可使样品（即使是稀浓缩胶和分离胶组成。由于浓缩胶的堆积（浓缩）作用，可使样品（即使是稀释样品）在浓缩胶和分离胶的界面上先浓缩成一窄带，然后在一定浓度（或一释样品）在浓缩胶和分离胶的界面上先浓缩成一窄带，然后在一定浓度（或一定浓度梯度）的凝胶上进行分离。该电泳系统具有定浓度梯度）的凝胶上进行分离。该电泳系统具有浓缩效应、电荷效应、分子浓缩效应、电荷效应、分子筛效应筛效应。 7 7、SDSSDS聚丙烯酰胺凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳(SD

6、S-PAGE) (SDS-PAGE) 以以PAGPAG为支持物的电泳，由于各种蛋白质所带静电荷、分子量大小和形状为支持物的电泳，由于各种蛋白质所带静电荷、分子量大小和形状不同而有不同的迁移率。为消除静电荷对迁移率的影响，在整个电泳体系中不同而有不同的迁移率。为消除静电荷对迁移率的影响，在整个电泳体系中加入一定量的加入一定量的阴离子去污剂阴离子去污剂“十二烷基硫酸钠（简称十二烷基硫酸钠（简称SDSSDS）”和和“强还原剂强还原剂（巯基乙醇）（巯基乙醇）”后，后，蛋白质样品就会与蛋白质样品就会与SDSSDS结合形成带结合形成带负电荷负电荷复合物复合物，而，而SDSSDS作为一种作为一种变性剂变性剂

7、和助溶剂，它能破坏蛋白质分子内和分子间的非共价键，并和助溶剂，它能破坏蛋白质分子内和分子间的非共价键，并结合到蛋白质分子上，使分子去折叠，破坏蛋白质分子内的二级和三级结构，结合到蛋白质分子上，使分子去折叠，破坏蛋白质分子内的二级和三级结构，使蛋白质变性而改变原有的空间构象。另外，使蛋白质变性而改变原有的空间构象。另外，SDSSDS蛋白质复合物在蛋白质复合物在强还原剂强还原剂（巯基乙醇）（巯基乙醇）存在下，可打开蛋白质分子内或肽链间的二硫键，并能避免重存在下，可打开蛋白质分子内或肽链间的二硫键，并能避免重新氧化，这样分离出的谱带即为新氧化，这样分离出的谱带即为蛋白质亚基蛋白质亚基。蛋白质亚基的电

8、泳的迁移率主。蛋白质亚基的电泳的迁移率主要取决于亚基的相对分子质量大小，而电荷的因素可以忽略。要取决于亚基的相对分子质量大小，而电荷的因素可以忽略。 8 8、蛋白质亚基相对分子质量的测方法、蛋白质亚基相对分子质量的测方法 在聚丙烯酰胺凝胶系统中，加入一定量的在聚丙烯酰胺凝胶系统中，加入一定量的SDSSDS时，时，蛋白质蛋白质SDSSDS复合物复合物在在水溶液中的形状，水溶液中的形状，近似于雪茄烟形的长椭圆棒近似于雪茄烟形的长椭圆棒。不同蛋白质的。不同蛋白质的SDSSDS复合物的短复合物的短轴长度都一样，约为轴长度都一样，约为1.8nm1.8nm，而长轴则随蛋白质的分子量成正比变化。这样的，而长

9、轴则随蛋白质的分子量成正比变化。这样的蛋白质蛋白质-SDS-SDS复合物在凝胶中的迁移率，不再受蛋白质原有电荷和形状的影响，复合物在凝胶中的迁移率，不再受蛋白质原有电荷和形状的影响，而只主要取决于它的椭圆棒的长度即蛋白质的相对分子质量的大小，而其他而只主要取决于它的椭圆棒的长度即蛋白质的相对分子质量的大小，而其他因素对电泳迁移率的影响几乎可以忽略不计。由于蛋白质的相对分子质量不因素对电泳迁移率的影响几乎可以忽略不计。由于蛋白质的相对分子质量不同，所形成复合物的相对分子质量不同，在电泳中反映出不同的迁移率。当同，所形成复合物的相对分子质量不同，在电泳中反映出不同的迁移率。当蛋白质或亚基的相对分子

10、质量在蛋白质或亚基的相对分子质量在15,00015,000200,000200,000之间时，电泳迁移率与相对之间时，电泳迁移率与相对分子质量的对数呈直线关系，符合下列方程式：分子质量的对数呈直线关系，符合下列方程式： lgMr=KlgMr=KbRfbRf式中式中MrMr代表相对分子质量，代表相对分子质量，K K代表常数，代表常数，b b代表斜率，代表斜率，RfRf代表迁移率。代表迁移率。 若将已知分子量的标准蛋白质的迁移率对分子量的对数作图，可获得一若将已知分子量的标准蛋白质的迁移率对分子量的对数作图，可获得一条标准曲线。未知蛋白质在相同条件下进行电泳，根据它的电泳迁移率即可条标准曲线。未知

11、蛋白质在相同条件下进行电泳，根据它的电泳迁移率即可在标准曲线上求得蛋白质相对分子质量。在标准曲线上求得蛋白质相对分子质量。三、实验材料和试剂三、实验材料和试剂1 1、实验材料：、实验材料： 蔗糖酶样品（样品蔗糖酶样品（样品、） 2 2、实验试剂：、实验试剂：(1) 30.8%(1) 30.8%凝胶贮液：丙烯酰胺凝胶贮液：丙烯酰胺(Acr) 30g(Acr) 30g，甲叉双丙烯酰胺，甲叉双丙烯酰胺(Bis)0.8g(Bis)0.8g，加水，加水溶解，并加水定容到溶解，并加水定容到100ml100ml，过滤。贮于棕色瓶，可在，过滤。贮于棕色瓶，可在44保存一个月。保存一个月。丙烯丙烯酰胺和甲叉双丙

12、烯酰胺单体及溶液是中枢神经毒物，要小心操作。酰胺和甲叉双丙烯酰胺单体及溶液是中枢神经毒物，要小心操作。(2) (2) 分离胶缓冲液：分离胶缓冲液：3mol/L Tris-HCl pH8.93mol/L Tris-HCl pH8.9(3) (3) 浓缩胶缓冲液：浓缩胶缓冲液：0.5mol/L Tris-HCl pH6.70.5mol/L Tris-HCl pH6.7(4) 10% SDS(4) 10% SDS(5) TEMED(N,N,N(5) TEMED(N,N,N,N,N四甲基乙二胺）四甲基乙二胺） ( (增速剂）增速剂）(6) 10%(6) 10%过硫酸铵（引发剂）过硫酸铵（引发剂）(7)

13、 (7) 电泳缓冲液（电泳缓冲液（pH8.3pH8.3）：）： Tris 6gTris 6g，甘氨酸甘氨酸 28.8g28.8g，SDS 2gSDS 2g，用蒸馏水溶，用蒸馏水溶解并定至解并定至1000ml,1000ml,使用时稀释使用时稀释1 1倍。倍。(8) (8) 蛋白质样品溶解液（蛋白质样品溶解液（2 2蛋白质样品溶解液）蛋白质样品溶解液）： 内含内含1%SDS1%SDS，1%1%巯基乙醇，巯基乙醇，40%40%蔗糖或蔗糖或20%20%甘油，甘油，0.02%0.02%溴酚蓝，溴酚蓝，0.01mol/L 0.01mol/L Tris-HCl pH8.0 Tris-HCl pH8.0缓冲液

14、。缓冲液。(9)(9)染色液：染色液： 0.25g0.25g考马斯亮蓝考马斯亮蓝R-250R-250，加，加90.8ml 50%90.8ml 50%甲醇，加甲醇，加9.2ml9.2ml乙酸，溶解混匀后使乙酸，溶解混匀后使用。用。(10)(10)脱色液：脱色液：75ml75ml乙酸，乙酸，50ml50ml甲醇，加蒸馏水甲醇，加蒸馏水875ml875ml，混匀使用。，混匀使用。(11)(11)蛋白质分子量标准溶液：蛋白质分子量标准溶液： - -半乳糖苷酶（半乳糖苷酶（MW 116,000MW 116,000），）， 牛血清白蛋白牛血清白蛋白(MW66,200)(MW66,200)， 卵清蛋白（卵清

15、蛋白（MW 45,000MW 45,000），）， 乳酸脱氢酶（乳酸脱氢酶（MW 35,000MW 35,000），）， 限制性内切酶限制性内切酶Bsp981Bsp981（MW 25MW 25，000000），）， -乳球蛋白（乳球蛋白（MW 18,400MW 18,400）, , 鸡蛋清溶菌酶（鸡蛋清溶菌酶（MW14,400MW14,400）。）。四、实验器材四、实验器材1 1、电泳仪、垂直电泳槽及配件（长短玻璃板各、电泳仪、垂直电泳槽及配件（长短玻璃板各1 1块、封胶条块、封胶条2 2条、梳子条、梳子1 1个）个） ；2 2、微量移液器：、微量移液器：1010202020020010001

16、0003 3、烧杯、长滴管；、烧杯、长滴管；4 4、微量注射器、微量注射器5050；5 5、恒温水浴、恒温水浴100100；6 6、高速台式离心机；、高速台式离心机；7 7、离心管（、离心管（1.5ml1.5ml、0.5ml0.5ml）及离心管架；）及离心管架；8 8、15cm15cm培养皿（染色、脱色用）；培养皿（染色、脱色用）；9 9、摇床（染色、脱色用）、摇床（染色、脱色用） 。五、操作步骤五、操作步骤1 1、准备电泳装置：电泳槽、电泳仪。、准备电泳装置：电泳槽、电泳仪。2 2、配胶及凝胶的制备、配胶及凝胶的制备（1 1）配制凝胶：）配制凝胶： 不连续体系不连续体系SDSSDS聚丙烯酰胺

17、凝胶配制聚丙烯酰胺凝胶配制注：注：1 1、为去除抑制胶聚合的氧，加入为去除抑制胶聚合的氧，加入APAP前可进行抽气处理；前可进行抽气处理；2 2、过硫酸铵和过硫酸铵和TEMEDTEMED的量应根据室温或聚合情况而定；的量应根据室温或聚合情况而定；12%分离胶所需试剂量(ml)5%浓缩胶所需试剂量(ml)30.8%凝胶贮液3 30.850.853mol/LTris-HCL pH8.9分离胶缓冲液0.950.950.5mol/L Tris-HCL pH6.7浓缩胶缓冲液0.630.6310% SDS0.0750.0750.050.05TEMED0.0050.0050.0050.005蒸馏水3.42

18、3.423.453.4510% Ap0.050.050.0250.025总体积总体积(ml)(ml)7.57.55 5、凝胶板的制备、凝胶板的制备 分离胶的制备：分离胶的制备： 按上表配制按上表配制7.5ml7.5ml分离胶，混合均匀后用细长头滴管将凝胶液加至长、短分离胶，混合均匀后用细长头滴管将凝胶液加至长、短玻璃板间的缝隙内，再用少许蒸馏水（或水饱和的异丙醇或正丁醇）沿长玻玻璃板间的缝隙内，再用少许蒸馏水（或水饱和的异丙醇或正丁醇）沿长玻璃板板壁缓慢注入，约璃板板壁缓慢注入，约5mm5mm高，以封住胶面，以促使聚合并使胶面平直，约高，以封住胶面，以促使聚合并使胶面平直，约30min30mi

19、n后，凝胶与水封层间出现折射率不同的界线，则表示凝胶完全聚合，倾后，凝胶与水封层间出现折射率不同的界线，则表示凝胶完全聚合，倾去水封层的蒸馏水，再用滤纸条吸去多余的水分。去水封层的蒸馏水，再用滤纸条吸去多余的水分。 浓缩胶的制备：浓缩胶的制备： 按上表配制按上表配制5ml5ml浓缩胶，混匀后用细长头滴管将浓缩液加到已聚合的分离浓缩胶，混匀后用细长头滴管将浓缩液加到已聚合的分离胶上方，直至离短玻璃板上得约胶上方，直至离短玻璃板上得约0.5cm0.5cm处，轻轻将样品槽模板（梳子）插入浓处，轻轻将样品槽模板（梳子）插入浓缩胶内，约缩胶内，约30min30min后凝胶聚合，再放置后凝胶聚合，再放置2

20、02030min30min，使凝胶，使凝胶“老化老化”。小心拔。小心拔去样品槽的槽板（梳子），用滤纸吸去样品凹槽中多余的水分，将电泳缓冲去样品槽的槽板（梳子），用滤纸吸去样品凹槽中多余的水分，将电泳缓冲液倒入上、下贮槽中，电泳缓冲液应没过短板约液倒入上、下贮槽中，电泳缓冲液应没过短板约0.5cm0.5cm以上，即可准备加样。以上，即可准备加样。3 3、样品处理与加样、样品处理与加样样品制备样品制备 取蔗糖酶取蔗糖酶样品样品（样品（样品、）各）各50ul50ul（样品浓度约（样品浓度约2 25mg/ml)5mg/ml) ，分别分别放入放入1.5ml1.5ml离心管中，离心管中，10000r/mi

21、n10000r/min离心离心3min,3min,收集上清为样品溶液。收集上清为样品溶液。样品处理样品处理 将将样品溶液样品溶液分别按等体积加入分别按等体积加入“2 2蛋白质样品溶解液蛋白质样品溶解液”，100100保温保温3 3分分钟，取出冷却后，钟，取出冷却后，10000r/min10000r/min离心离心1min,1min,取上清取上清直接加样。直接加样。加样加样 用微量注射器向样品槽内注入用微量注射器向样品槽内注入101020l20l样品混合液样品混合液( (每孔蛋白质上样量在每孔蛋白质上样量在202040g40g） 。如样品浓度较低，可适当增加上样量。如样品浓度较低，可适当增加上样

22、量。 蛋白质分子量标准溶液加蛋白质分子量标准溶液加10l/10l/孔。孔。 4 4、电泳、电泳 在电泳槽中加入电泳缓冲液，上槽（加样孔端）接负极、下槽接正极，接在电泳槽中加入电泳缓冲液，上槽（加样孔端）接负极、下槽接正极，接电泳仪电源，电流控制在电泳仪电源，电流控制在2 23mA/3mA/样品孔，一般样品进浓缩胶前，电流控制在样品孔，一般样品进浓缩胶前，电流控制在101020mA20mA，待样品进分离胶后，将电流调到，待样品进分离胶后，将电流调到202030mA30mA，保持电流强度不变（恒，保持电流强度不变（恒流），待指示染料迁移至下沿约流），待指示染料迁移至下沿约0.50.51cm1cm处

23、停止电泳。处停止电泳。5 5、剥胶、固定和染色、剥胶、固定和染色 电泳结束后，取下凝胶模，用专用铲子撬开短玻璃板，将凝胶一角切下做电泳结束后，取下凝胶模，用专用铲子撬开短玻璃板，将凝胶一角切下做一加样标记，将凝胶板放在一加样标记，将凝胶板放在15cm15cm培养皿内，加入培养皿内，加入染色液，固定、染色染色液，固定、染色30min30min左右，左右，6 6、脱色、脱色 弃去染色液，加入蒸馏水漂洗数次，再用脱色液脱色，直至蛋白质区带清弃去染色液，加入蒸馏水漂洗数次，再用脱色液脱色，直至蛋白质区带清晰为止。晰为止。六、实验结果六、实验结果1 1、计算蛋白质样品相对分子质量、计算蛋白质样品相对分子

24、质量 将将15cm15cm培养皿放在一张坐标纸上，量出加样端距培养皿放在一张坐标纸上，量出加样端距溴酚蓝区带中心溴酚蓝区带中心间的间的距离（距离（cmcm）以及各蛋白质样品区带中心与）以及各蛋白质样品区带中心与加样端加样端( (凝胶顶端凝胶顶端) )的距离（的距离（cmcm），），按下式计算相对迁移率按下式计算相对迁移率RfRf 蛋白样品距加样端距离蛋白样品距加样端距离(cm)(cm)相对迁移率相对迁移率RfRf 溴酚蓝区带中心距加样端距离溴酚蓝区带中心距加样端距离(cm)(cm)列出电泳后各种蛋白质的迁移率和分子量。列出电泳后各种蛋白质的迁移率和分子量。 以标准蛋白质的相对迁移率为横坐标，标

25、准蛋白质分子质量以标准蛋白质的相对迁移率为横坐标，标准蛋白质分子质量lgMlgM为纵坐为纵坐标在半对数坐标纸上作图，可得到一条标准曲线。根据蛋白质样品的相对迁标在半对数坐标纸上作图，可得到一条标准曲线。根据蛋白质样品的相对迁移率可直接在标准曲线上查出其相对分子质量。移率可直接在标准曲线上查出其相对分子质量。 蛋白质样品相对分子质量（蛋白质样品相对分子质量（Mr)Mr) 2 2、画出、画出SDSSDSPAGEPAGE图谱图谱凝胶顶端凝胶顶端（加样端）（加样端）溴酚蓝区带中心溴酚蓝区带中心SDSPAGE图谱图谱电泳方向电泳方向染染料料迁迁移移距距离离样样品品迁迁移移距距离离区带中心区带中心3 3、

26、作标准蛋白质相对分子量的对数与电泳相对迁移率标准曲线图、作标准蛋白质相对分子量的对数与电泳相对迁移率标准曲线图MrRfSDSSDSPAGEPAGE0.20.40.60.81.0七、实验结果分析讨论七、实验结果分析讨论八、参考资料八、参考资料1 1、郭尧君，、郭尧君， 蛋白质电泳实验技术，蛋白质电泳实验技术， 北京北京 ，科学出版社，科学出版社，199919992 2、李建武等，生物化学实验原理和方法，北京大学出版社，李建武等，生物化学实验原理和方法，北京大学出版社， 酶的基本性质实验酶的基本性质实验 底物专一性、激活剂和抑制剂、最适温度底物专一性、激活剂和抑制剂、最适温度下下 次次 实实 验验实验六实验六丁鸣