蛋白質(zhì)是一切活細(xì)胞和有機(jī)體的最重要和最必需的組成成分,它是構(gòu)成人體及所有動(dòng)物機(jī)體組織干物質(zhì)的主要部分。例如,人體按總量計(jì)算,干重54%是蛋白質(zhì),即除去水分后,蛋白質(zhì)約占體重的一半左右,可見蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)中最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。
蛋白質(zhì)是由二十種氨基酸以肽鍵相互聯(lián)接而成的復(fù)雜的高分子化合物,它水解的最終產(chǎn)物是氨基酸。在蛋白質(zhì)分子內(nèi)又通過氫鍵、鹽鍵、疏水作用力構(gòu)成蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu),即蛋白質(zhì)的構(gòu)象( conformation )。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)分子受到某些物理、化學(xué)因素影響時(shí),它的空間結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生改變或破壞,物理化學(xué)性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)也隨著發(fā)生變化,稱為蛋白質(zhì)的變性作用。因此在研究蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能時(shí),應(yīng)防止它的變性作用。
蛋白質(zhì)在溶液中的分子大小,溶解度,電荷,吸附性質(zhì)和對其他分子的親和力等各不相同,根據(jù)這些因素,可以選擇一定的方法分離,制備和鑒定蛋白質(zhì)。利用蛋白質(zhì)肽鏈末端基的特點(diǎn),還可以設(shè)計(jì)特殊的分析技術(shù)來測定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。
氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位,它也是生物體維持生長所必需的營養(yǎng)物質(zhì),具有特殊的生理作用,參與生物機(jī)體的代謝。因此對氨基酸的分離測定在實(shí)際工作中也是重要的。
蛋白質(zhì)含量可從它們的物理化學(xué)性質(zhì),如折射率、比重,紫外吸收、染色等測定而得知;或用化學(xué)方法,如定氮、雙縮脲反應(yīng)、 folin﹣酚試劑反應(yīng)、BCA法等方法來測定。其中 Folin ﹣酚試劑法和考馬斯亮藍(lán)染色法是一般實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)常使用的方法。而 Folin﹣酚試劑法靈敏度較高,較紫外吸收法靈敏10~20倍,而較雙縮脲法靈敏100倍左右。這類方法操作簡便、迅速,不需要復(fù)雜和昂貴的設(shè)備,又能適合一般實(shí)驗(yàn)室的要求,若作一般測定較為適宜。
一、雙縮脲法
1.原理
在堿性溶液中蛋白質(zhì)與Cu2+形成紫紅色絡(luò)合物,其顏色的深淺與蛋白質(zhì)的含量成正比,而與蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量及氨基酸成分無關(guān),故可用來測定蛋白質(zhì)含量。測定范圍1~10mg蛋白質(zhì)。
雙縮脲法常用于需要快速但并不需要十分精確的測定。硫酸銨不干擾此呈色反應(yīng),使其有利于對蛋白質(zhì)純化早期步驟的測定。
干擾此測定的物質(zhì)包括在性質(zhì)上是氨基酸或肽的緩沖劑,例如 Tris 緩沖液,因?yàn)樗鼈兘o予陽性呈色反應(yīng)。Cu2+也容易被還原,有時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)紅色沉淀。
2.試劑和器材
①試劑
標(biāo)準(zhǔn)酪蛋白溶液(10mg/mL):酪蛋自要預(yù)先用微量凱氏定氮法測定蛋白氮含量,根據(jù)其純度稱量配制成標(biāo)準(zhǔn)溶液。用0.05mol/L 氫氧化鈉溶液配制。亦可用10mg/ mL 牛血清清蛋白溶液。
雙縮脲試劑:取1.50g硫酸銅(CuSO4•5H2O)和6.0g酒石酸鉀鈉(NaKC4H4O6·4H2O ),用500mL水溶解,在攪拌下加入300mL10%氫氧化鈉溶液,用水稀釋到1000mL,貯存于塑料瓶中(或內(nèi)壁涂以石蠟的瓶中)。此試劑可長期保存。若貯存瓶中有黑色沉淀出現(xiàn),則需重新配制。
②器材
分光光度計(jì),恒溫水浴
3.操作方法
標(biāo)準(zhǔn)曲線的制定:取12只試管分成兩組,分別加入0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0mL的標(biāo)準(zhǔn)酪蛋白溶液,用水補(bǔ)足到1mL,然后各加入4mL雙縮脲試劑,充分搖勻后,在室溫下(20~25℃)放置30分鐘,于540nm處進(jìn)行比色測定。取兩組測定的平均值,以酪蛋白的含量為橫坐標(biāo),光吸收值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,作為定量的依據(jù)。
用同樣的方法測定未知樣品,注意樣品濃度每ml不要超過10mg,否則要適當(dāng)稀釋。
二、Folin﹣酚試劑法(Lowry法)
1.原理
用于蛋白質(zhì)測定的 Lowry 反應(yīng)是雙縮脲方法的發(fā)展,第一步涉及到在堿性溶液中銅﹣蛋白質(zhì)復(fù)合物的形成,然后這個(gè)復(fù)合物還原磷鉬酸﹣磷鎢酸試劑(Folin氏試劑),產(chǎn)生深藍(lán)色(鉬藍(lán)和鎢藍(lán)混合物)。這個(gè)測定法較雙縮脲法靈敏得多。對雙縮脲反應(yīng)發(fā)生干擾的離子同樣容易干擾Lowry反應(yīng),而且對后者的影響還要大得多。所測蛋白質(zhì)樣品中若含酚類及檸檬酸均有干擾作用。濃度較低的尿素(約0.5%左右)、胍(0.5%左右)、硫酸鈉(1%)、硝酸鈉(1%)、三氯乙SUAN(0.5%)、乙醇(5%)、乙MI(5%)、丙酮(0.5%)等溶液對顯色無影響,這些物質(zhì)濃度高時(shí)必須做校正曲線。含硫酸銨的溶液只須加濃碳酸鈉﹣氫氧化鈉溶液即可顯色測定。若樣品酸度較高,顯色后色淺,則必須提高碳酸鈉﹣氫氧化鈉溶液的濃度1~2倍。
進(jìn)行測定時(shí),加 Folin 氏試劑要特別小心,因?yàn)?Folin 氏試劑僅在酸性pH 條件下穩(wěn)定,但上述還原反應(yīng)只是在pH10的情況下發(fā)生,故當(dāng)Folin氏試劑加到堿性的銅﹣蛋白質(zhì)溶液中時(shí),必須立即混勻,以便在磷鉬酸﹣磷鎢酸試劑被破壞之前,還原反應(yīng)即能發(fā)生。
此法也適用于酪氨SUAN和色氨SUAN的定量測定。
2.操作方法
2.1樣品測定
取1ml樣品溶液(約含20-250ug多肽或蛋白質(zhì)),加入5ml試劑甲,混勻,于20~25℃保溫30分鐘,然后于500nm處比色。以1ml水樣替代品作為空白對照。
2.2標(biāo)準(zhǔn)曲線的制定
取14只試管分成兩組,分別加入0,0.1,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0mL標(biāo)準(zhǔn)蛋白溶液(250ug/ml),用水補(bǔ)足到1mL,然后按上述方法進(jìn)行操作,測定光吸收值。取兩組測定的平均值,以蛋白質(zhì)濃度為橫坐標(biāo),光吸收值為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線作為定量的依據(jù)。
若用0.5cm光程的比色池進(jìn)行比色,可按下面方法進(jìn)行操作:取0.2ml樣品溶液(約含5~100ug多肽或蛋白質(zhì)),加入1ml試劑甲(可選用0.3cm~0.5cm直徑的小試管),混勻,10分鐘后再加0.1ml試劑乙,立即搖勻,30分鐘后比色。若多肽或蛋白質(zhì)濃度在5~25ug,則波長用755nm,25ug以上則采用500nm比色為宜。
3.試劑和器材
3.1試劑
標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液:可用結(jié)晶牛血清清蛋白或酪蛋白,預(yù)先經(jīng)微量凱氏定氮法測定蛋白氮含量,根據(jù)其純度配制成250ug/ml的溶液。
Folin-酚試劑的配制(均用分析純試劑):
試劑甲:由下述4種溶液配制的。(1)4%碳酸鈉( Na2CO3)溶液;(2)0.2mol/L 氫氧化鈉溶液;(3)1%硫酸銅( CuSO4•5H2O )溶液;(4)2%酒石酸鉀鈉溶液(或酒石酸鉀、酒石酸鈉)。在使用前,將(1)與(2)等體積混合配成碳酸鈉﹣氫氧化鈉溶液,將(3)與(4)等體積混合配成硫酸銅﹣酒石酸鉀鈉溶液。然后將這兩種溶液按50:1的比例混合,即為 Folin﹣酚試劑甲。該試劑只能用一天,過期失效。
試劑乙( Folin 氏試劑):市售福林酚試劑
3.2器材
分光光度計(jì) 恒溫水浴
三、考馬斯亮藍(lán)染色法(Bradford法)
1.原理
1976年 Bradford 建立了用考馬斯亮藍(lán) G -250與蛋白質(zhì)結(jié)合的原理,迅速、敏感的定量測定蛋白質(zhì)的方法。染料與蛋白質(zhì)結(jié)合后引起染料最大吸收的改變,從465nm變?yōu)?95nm,光吸收增加。蛋白質(zhì)﹣染料復(fù)合物具有高的消光系數(shù),因此大大提高了蛋白質(zhì)測定的靈敏度,檢出量為1ug蛋白。染料與蛋白質(zhì)的結(jié)合是很迅速的過程,大約只需2分鐘,結(jié)合物的顏色在1小時(shí)內(nèi)是穩(wěn)定的。一些陽離子,如 K+ , Na+, Mg2+ ,( NH4)2SO4,乙醇等物質(zhì)不干擾測定,而大量的去污劑如 TritonX -100, SDS 等嚴(yán)重干擾測定,少量的去污劑可通過用適當(dāng)?shù)膶φ斩?。以下試劑對考馬斯亮藍(lán) G -250-蛋白質(zhì)復(fù)合物有影響:1mol/LKCL、5mol/NaCL、1mol/LMgCL2、2mol/LTris、0.1mol/LEDTA、1mol/L(NH4)2SO4、99%乙醇、5%酚、丙酮、0.1%TritonX-100、1%TritonX-100、0.1%SDS、1%SDS。由于染色法簡單迅速,靈敏度高,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)含量的測定。
2.操作方法
2.1標(biāo)準(zhǔn)方法
取含10~100ug蛋白質(zhì)溶液于小試管中,用雙蒸水或緩沖液調(diào)體積到0.1mL ,然后加入5mL蛋白試劑,充分振蕩混合,2分鐘后于595nm測定光吸收值。以0.1mL 雙蒸水或緩沖液及5mL 蛋白試劑作為空白對照。
2.2微量蛋白分析法
取含1~10ug蛋白質(zhì)溶液,用雙蒸水調(diào)體積到0.8mL,加0.2mL蛋白試劑,充分振蕩混合,2分鐘后于595nm測定光吸收值,以0.8mL雙蒸水及0.2mL蛋白試劑作為空白對照。
用不同濃度的蛋白質(zhì)溶液作標(biāo)準(zhǔn)曲線,以蛋白濃度為橫坐標(biāo),光吸收值為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線作為定量的依據(jù)。
3.試劑和器材
試劑
標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液:可用牛血清清蛋白預(yù)先經(jīng)微量凱氏定氮法測定蛋白氮含量,根據(jù)其純度配制成1mg/ mL 的溶液?;蚋鶕?jù)牛血清清蛋白的紫外消光系數(shù) A1% 1cm=6.6來確定。
蛋白試劑的配制:稱取100mg考馬斯亮藍(lán)G-250溶于50ml95%乙醇,加入100ml85%(W/V)磷酸,將溶液用水稀釋到1000ml。試劑的終濃度為0101%考馬斯亮藍(lán)G-250,4.7%(W/V)乙醇,和8.5%(W/V)磷酸。
器材
分光光度計(jì) 微量注射器
四、BCA法
1.產(chǎn)品描述
BCA(Bicinchonininc Acid)蛋白含量檢測法是用于總蛋白質(zhì)定量的常用方法,BCA 與二價(jià)銅離 子混合即為 BCA 工作液,蛋白在堿性條件下能夠?qū)?Cu2+還原為 Cu+,Cu+與 BCA 試劑可形成紫色絡(luò) 合物,產(chǎn)物在 562 nm 處具有特征吸收峰,通過吸光值變化即可定量檢測樣品的蛋白濃度。
2.注意事項(xiàng)
①Copper Solution 與 PBS Diluent 可置于 2-8℃長期保存,若發(fā)現(xiàn)污染渾濁則應(yīng)丟棄;BCA Solution 在低溫條件下出現(xiàn)結(jié)晶沉淀時(shí),可 37℃溫育使其*溶解,不影響使用;
②為了您的安全和健康,請穿實(shí)驗(yàn)服并戴一次性手套操作;
③BCA 法測定蛋白含量不受絕大部分樣品中化學(xué)物質(zhì)的影響,樣品中 5% SDS、5% Triton X-100、 5% Tween20、60、80 等常用濃度去垢劑不影響檢測結(jié)果,但 EDTA 和 EGTA 等螯合劑、DTT 和巰基 乙醇等還原劑和脂類會(huì)影響檢測結(jié)果,需確保 EDTA 低于 10 mM、無 EGTA、二硫蘇糖醇低于 1 mM、 巰基乙醇低于 0.01%;若樣品含有較多干擾物質(zhì)且本身背景值較高,建議使用 Bradford 法蛋白含量檢測試劑盒(Cat AKPR015);
④若蛋白濃度較低時(shí)(小于 50 μg/mL),可將顯色溫度提高至 60℃且待測樣本
與工作液比例調(diào)整 為 1:8 進(jìn)行測定,能夠明顯提高靈敏度至 5 μg/mL;
⑤為保證結(jié)果準(zhǔn)確且避免試劑損失,測定前請仔細(xì)閱讀說明書(以實(shí)際收到說明書內(nèi)容為準(zhǔn)), 確認(rèn)試劑儲存和準(zhǔn)備是否充分,操作步驟是否清楚,且務(wù)必取 2-3個(gè)預(yù)期差異較大的樣本進(jìn)行預(yù)測定,過程中問題請您及時(shí)與工作人員聯(lián)系。