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蛋白質(zhì)測定方法
來源: 中國農(nóng)業(yè)儀器網(wǎng) 類別:技術(shù)文章 更新時間:2009-10-13 閱讀次
蛋白質(zhì)測定方法在生化研究中經(jīng)常涉及到,它是很多實驗的基礎(chǔ)。因此,了解蛋白質(zhì)測定方法相當重要。目前,常用的蛋白質(zhì)測定方法有以下五種方法:凱氏定氮法,雙縮尿法(Biuret法)、Folin-酚試劑法(Lowry法)、紫外吸收法和考馬斯亮藍法(Bradford法)。在這五種測定法中,考馬斯亮藍法(Bradford法)和Folin-酚試劑法(Lowry法)這兩種靈敏度最高,而定氮法最復(fù)雜但準確。一般我們都使用定氮法來測量標準蛋白質(zhì)作為參考值。因此,凱氏定氮法在現(xiàn)實中更加常用。當然,我們在選擇蛋白質(zhì)測定方法時,還得從以下方面考慮:1.實驗對測定所要求的靈敏度和精確度;2.蛋白質(zhì)的性質(zhì);3.溶液中存在的干擾物質(zhì);4.測定所要花費的時間。下面,我們來具體看下各種測定方法以及優(yōu)缺點介紹。
(一)凱氏定氮法:
樣品與濃硫酸共熱。含氮有機物即分解產(chǎn)生氨(消化),氨又與硫酸作用,變成硫酸氨。經(jīng)強堿堿化使之分解放出氨,借蒸汽將氨蒸至酸液中,根據(jù)此酸液被中和的程度可計算得樣品之氮含量。若以甘氨酸為例,其反應(yīng)式如下:
CH2COOH
| + 3H2SO4 ® 2CO2 + 3SO2 +4H2O +NH3 (1)
NH2
2NH3 + H2SO4 ® (NH4)2SO4 (2)
(NH4)2SO4 + 2NaOH ® 2H2O +Na2SO4 + 2NH3 (3)
反應(yīng)(1)、(2)在凱氏瓶內(nèi)完成,反應(yīng)(3)在凱氏蒸餾裝置中進行。
為了加速消化,可以加入CuSO4作催化劑,K2SO4以提高溶液的沸點。收集氨可用硼酸溶液,滴定則用強酸。計算所得結(jié)果為樣品總氮量,如欲求得樣品中蛋白含量,應(yīng)將總氮量減去非蛋白氮即得。如欲進一步求得樣品中蛋白質(zhì)的含量,即用樣品中蛋白氮乘以6.25即得。
(二)雙縮尿法(Biuret法)
實驗原理:雙縮脲(NH3CONHCONH3)是兩個分子脲經(jīng)180℃左右加熱,放出一個分子氨后得到的產(chǎn)物。在強堿性溶液中,雙縮脲與CuSO4形成紫色絡(luò)合物,稱為雙縮脲反應(yīng)。凡具有兩個酰胺基或兩個直接連接的肽鍵,或能過一個中間碳原子相連的肽鍵,這類化合物都有雙縮脲反應(yīng)。
紫色絡(luò)合物顏色的深淺與蛋白質(zhì)濃度成正比,而與蛋白質(zhì)分子量及氨基酸成分無關(guān),故可用來測定蛋白質(zhì)含量。測定范圍為1~10mg蛋白質(zhì)。干擾這一測定的物質(zhì)主要有:硫酸銨、Tris緩沖液和某些氨基酸等。
這種方法快速便捷,但是靈敏度差。當需要在短時間內(nèi)測出蛋白質(zhì)含量時,可選擇這種方法。
(三)Folin-酚試劑法(Lowry法)
這種蛋白質(zhì)測定法是最靈敏的方法之一。過去此法是應(yīng)用最廣泛的一種方法,由于其試劑乙的配制較為困難(現(xiàn)在已可以訂購),近年來逐漸被考馬斯亮蘭法所取代。此法的顯色原理與雙縮脲方法是相同的,只是加入了第二種試劑,即Folin—酚試劑,以增加顯色量,從而提高了檢測蛋白質(zhì)的靈敏度。這兩種顯色反應(yīng)產(chǎn)生深蘭色的原因是:在堿性條件下,蛋白質(zhì)中的肽鍵與銅結(jié)合生成復(fù)合物。‚Folin—酚試劑中的磷鉬酸鹽—磷鎢酸鹽被蛋白質(zhì)中的酪氨酸和苯丙氨酸殘基還原,產(chǎn)生深蘭色(鉬蘭和鎢蘭的混合物)。在一定的條件下,蘭色深度與蛋白的量成正比。
Folin—酚試劑法最早由Lowry確定了蛋白質(zhì)濃度測定的基本步驟。以后在生物化學(xué)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。這個測定法的優(yōu)點是靈敏度高,比雙縮脲法靈敏得多,缺點是費時間較長,要精確控制操作時間,標準曲線也不是嚴格的直線形式,且專一性較差,干擾物質(zhì)較多。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。酚類、檸檬酸、硫酸銨、Tris緩沖液、甘氨酸、糖類、甘油等均有干擾作用。濃度較低的尿素(0.5%),硫酸納(1%),硝酸納(1%),三氯乙酸(0.5%),乙醇(5%),乙醚(5%),丙酮(0.5%)等溶液對顯色無影響,但這些物質(zhì)濃度高時,必須作校正曲線。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,顯色后會色淺,則必須提高碳酸鈉—氫氧化鈉溶液的濃度1~2倍。
進行測定時,加F olin—酚試劑時要特別小心,因為該試劑僅在酸性pH條件下穩(wěn)定,但上述還原反應(yīng)只在pH=10的情況下發(fā)生,故當Folin一酚試劑加到堿性的銅—蛋白質(zhì)溶液中時,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。
此法也適用于酪氨酸和色氨酸的定量測定。
此法可檢測的最低蛋白質(zhì)量達5mg。通常測定范圍是20~250mg。
(四)紫外吸收法
蛋白質(zhì)分子中,酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸殘基的苯環(huán)含有共軛雙鍵,使蛋白質(zhì)具有吸收紫外光的性質(zhì)。吸收高峰在280nm處,其吸光度(即光密度值)與蛋白質(zhì)含量成正比。此外,蛋白質(zhì)溶液在238nm的光吸收值與肽鍵含量成正比。利用一定波長下,蛋白質(zhì)溶液的光吸收值與蛋白質(zhì)濃度的正比關(guān)系,可以進行蛋白質(zhì)含量的測定。
紫外吸收法簡便、靈敏、快速,不消耗樣品,測定后仍能回收使用。低濃度的鹽,例如生化制備中常用的(NH4)2SO4等和大多數(shù)緩沖液不干擾測定。特別適用于柱層析洗脫液的快速連續(xù)檢測,因為此時只需測定蛋白質(zhì)濃度的變化,而不需知道其絕對值。
此法的特點是測定蛋白質(zhì)含量的準確度較差,干擾物質(zhì)多,在用標準曲線法測定蛋白質(zhì)含量時,對那些與標準蛋白質(zhì)中酪氨酸和色氨酸含量差異大的蛋白質(zhì),有一定的誤差。故該法適于用測定與標準蛋白質(zhì)氨基酸組成相似的蛋白質(zhì)。若樣品中含有嘌呤、嘧啶及核酸等吸收紫外光的物質(zhì),會出現(xiàn)較大的干擾。核酸的干擾可以通過查校正表,再進行計算的方法,加以適當?shù)男U。但是因為不同的蛋白質(zhì)和核酸的紫外吸收是不相同的,雖然經(jīng)過校正,測定的結(jié)果還是存在一定的誤差。
此外,進行紫外吸收法測定時,由于蛋白質(zhì)吸收高峰常因pH的改變而有變化,因此要注意溶液的pH值,測定樣品時的pH要與測定標準曲線的pH相一致。
紫外吸收法有以下四種:280nm的光吸收法,280nm和260nm的吸收差法,215nm與225nm的吸收差法和肽鍵測定法。
(五)考馬斯亮藍法(Bradford法)
(一)實驗原理
雙縮脲法(Biuret法)和Folin—酚試劑法(Lowry法)的明顯缺點和許多限制,促使科學(xué)家們?nèi)ふ腋玫牡鞍踪|(zhì)溶液測定的方法。
1976年由Bradford建立的考馬斯亮蘭法(Bradford法),是根據(jù)蛋白質(zhì)與染料相結(jié)合的原理設(shè)計的。這種蛋白質(zhì)測定法具有超過其他幾種方法的突出優(yōu)點,因而正在得到廣泛的應(yīng)用。這一方法是目前靈敏度最高的蛋白質(zhì)測定法。
考馬斯亮蘭G-250染料,在酸性溶液中與蛋白質(zhì)結(jié)合,使染料的最大吸收峰的位置(lmax),由465nm變?yōu)?95nm,溶液的顏色也由棕黑色變?yōu)樘m色。經(jīng)研究認為,染料主要是與蛋白質(zhì)中的堿性氨基酸(特別是精氨酸)和芳香族氨基酸殘基相結(jié)合。
在595nm下測定的吸光度值A(chǔ)595,與蛋白質(zhì)濃度成正比。
Bradford法的突出優(yōu)點是:
(1)靈敏度高,據(jù)估計比Lowry法約高四倍,其最低蛋白質(zhì)檢測量可達1mg。這是因為蛋白質(zhì)與染料結(jié)合后產(chǎn)生的顏色變化很大,蛋白質(zhì)-染料復(fù)合物有更高的消光系數(shù),因而光吸收值隨蛋白質(zhì)濃度的變化比Lowry法要大的多。
(2)測定快速、簡便,只需加一種試劑。完成一個樣品的測定,只需要5分鐘左右。由于染料與蛋白質(zhì)結(jié)合的過程,大約只要2分鐘即可完成,其顏色可以在1小時內(nèi)保持穩(wěn)定,且在5分鐘至20分鐘之間,顏色的穩(wěn)定性最好。因而完全不用像Lowry法那樣費時和嚴格地控制時間。
(3)干擾物質(zhì)少。如干擾Lowry法的K+、Na+、Mg2+離子、Tris緩沖液、糖和蔗糖、甘油、巰基乙醇、EDTA等均不干擾此測定法。
此法的缺點是:
(1)由于各種蛋白質(zhì)中的精氨酸和芳香族氨基酸的含量不同,因此Bradford法用于不同蛋白質(zhì)測定時有較大的偏差,在制作 標準曲線時通常選用 g—球蛋白為標準蛋白質(zhì),以減少這方面的偏差。
(2)仍有一些物質(zhì)干擾此法的測定,主要的干擾物質(zhì)有:去污劑、 Triton X-100、十二烷基硫酸鈉(SDS)和0.1N的NaOH。(如同0.1N的酸干擾Lowary法一樣)。
(3)標準曲線也有輕微的非線性,因而不能用Beer定律進行計算,而只能用標準曲線來測定未知蛋白質(zhì)的濃度。
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