實(shí)驗(yàn)原理:
蛋白質(zhì)含量測(cè)定法,是生物化學(xué)研究中最常用、最基本的分析方法之一。目前常用的有四種古老的經(jīng)典方法,即定氮法、雙縮尿法(Biuret法)、Folin-酚試劑法(Lowry法)和紫外吸收法。另外還有一種近十年才普遍使用起來(lái)的新的測(cè)定法,即考馬斯亮藍(lán)法(Bradford法)。其中Bradford法和Lowry法靈敏度最高,比紫外吸收法靈敏10~20倍,比Biuret法靈敏100倍以上。定氮法雖然比較復(fù)雜,但較準(zhǔn)確,往往以定氮法測(cè)定的蛋白質(zhì)作為其他方法的標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)。
值得注意的是,這后四種方法并不能在任何條件下適用于任何形式的蛋白質(zhì),因?yàn)橐环N蛋白質(zhì)溶液用這四種方法測(cè)定,有可能得出四種不同的結(jié)果。每種測(cè)定法都不是完美無(wú)缺的,都有其優(yōu)缺點(diǎn)。在選擇方法時(shí)應(yīng)考慮:①實(shí)驗(yàn)對(duì)測(cè)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(cè)定所要花費(fèi)的時(shí)間?捡R斯亮藍(lán)法(Bradford法),由于其突出的優(yōu)點(diǎn),正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
一、微量凱氏(Kjeldahl)定氮法
樣品與濃硫酸共熱。含氮有機(jī)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(qiáng)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(jì)算得樣品之氮含量。若以甘氨酸為例,其反應(yīng)式如下:
CH2COOH-NH2+3H2SO4=2CO2+3SO2+4H2O+NH3 (1)
2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4(2)
(NH4)2SO4+2NaOH=2H2O+Na2SO4+2NH3(3)
反應(yīng)(1)、(2)在凱氏瓶?jī)?nèi)完成,反應(yīng)(3)在凱氏蒸餾裝置中進(jìn)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(diǎn)。收集氨可用硼酸溶液,滴定則用強(qiáng)酸。實(shí)驗(yàn)和計(jì)算方法這里從略。
計(jì)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(jìn)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。
五種蛋白質(zhì)測(cè)定方法比較如下:方法 |
靈敏度 |
時(shí)間 |
原理 |
干擾物質(zhì) |
說(shuō)明 |
凱氏定氮法 (Kjedahl法) |
靈敏度低,適用于0.2~ 1.0mg氮,誤差為±2% |
費(fèi)時(shí) 8~10小時(shí) |
將蛋白氮轉(zhuǎn)化為氨,用酸吸收后滴定 |
非蛋白氮(可用三氯乙酸沉淀蛋白質(zhì)而分離) |
用于標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)含量的準(zhǔn)確測(cè)定;干擾少;費(fèi)時(shí)太長(zhǎng) |
雙縮脲法(Biuret法) |
靈敏度低 1~20mg |
中速 20~30分鐘 |
多肽鍵+堿性Cu2+®紫色絡(luò)合物 |
硫酸銨; Tris緩沖液; 某些氨基酸 |
用于快速測(cè)定,但不太靈敏;不同蛋白質(zhì)顯色相似 |
紫外吸收法 |
較為靈敏 50~100ug |
快速 5~10分鐘 |
蛋白質(zhì)中的酪氨酸和色氨酸殘基在280nm處的光吸收 |
各種嘌吟和嘧啶; 各種核苷酸 |
用于層析柱流出液的檢測(cè);核酸的吸收可以校正 |
Folin-酚試劑法(Lowry法) |
靈敏度高 ~5ug |
慢速 40~60 分鐘 |
雙縮脲反應(yīng);磷鉬酸-磷鎢酸試劑被Tyr和Phe還原 |
硫酸銨; Tris緩沖液; 甘氨酸; 各種硫醇 |
耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng);操作要嚴(yán)格計(jì)時(shí); 顏色深淺隨不同蛋白質(zhì)變化 |
考馬斯亮藍(lán)法(Bradford法) |
靈敏度最高 1~5ug |
快速 5~15分鐘 |
考馬斯亮藍(lán)染料與蛋白質(zhì)結(jié)合時(shí),其lmax由465nm變?yōu)?95nm |
強(qiáng)堿性緩沖液; TritonX-100; SDS |
最好的方法; 干擾物質(zhì)少; 顏色穩(wěn)定顏色深淺隨不同蛋白質(zhì)變化 |
二、雙縮脲法(Biuret法)
(一)實(shí)驗(yàn)原理
雙縮脲(NH3CONHCONH3)是兩個(gè)分子脲經(jīng)180℃左右加熱,放出一個(gè)分子氨后得到的產(chǎn)物。在強(qiáng)堿性溶液中,雙縮脲與CuSO4形成紫色絡(luò)合物,稱(chēng)為雙縮脲反應(yīng)。凡具有兩個(gè)酰胺基或兩個(gè)直接連接的肽鍵,或能過(guò)一個(gè)中間碳原子相連的肽鍵,這類(lèi)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(wú)關(guān),故可用來(lái)測(cè)定蛋白質(zhì)含量。測(cè)定范圍為1-10mg蛋白質(zhì)。干擾這一測(cè)定的物質(zhì)主要有:硫酸銨、Tris緩沖液和某些氨基酸等。
此法的優(yōu)點(diǎn)是較快速,不同的蛋白質(zhì)產(chǎn)生顏色的深淺相近,以及干擾物質(zhì)少。主要的缺點(diǎn)是靈敏度差。因此雙縮脲法常用于需要快速,但并不需要十分精確的蛋白質(zhì)測(cè)定。
(二)試劑與器材
1、試劑:
(1)標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液:用標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)晶牛血清清蛋白(BSA)或標(biāo)準(zhǔn)酪蛋白,配制成10mg/ml的標(biāo)準(zhǔn)蛋白溶液,可用BSA濃度1mg/ml的A280為0.66來(lái)校正其純度。如有需要,標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)還可預(yù)先用微量凱氏定氮法測(cè)定蛋白氮含量,計(jì)算出其純度,再根據(jù)其純度,稱(chēng)量配制成標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液。牛血清清蛋白用H2O 或0.9%NaCl配制,酪蛋白用0.05NNaOH配制。
(2)雙縮脲試劑:稱(chēng)以1.50克硫酸銅(CuSO4·5H2O)和6.0克酒石酸鉀鈉
(KNaC4H4O6·4H2O),用500毫升水溶解,在攪拌下加入300毫升10% NaOH溶液,用水稀釋到1升,貯存于塑料瓶中(或內(nèi)壁涂以石蠟的瓶中)。此試劑可長(zhǎng)期保存。若貯存瓶中有黑色沉淀出現(xiàn),則需要重新配制。
2. 器材:
可見(jiàn)光分光光度計(jì)、大試管15支、旋渦混合器等。
(三)操作方法
1. 標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定:取12支試管分兩組,分別加入0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0毫升的標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液,用水補(bǔ)足到1毫升,然后加入4毫升雙縮脲試劑。充分搖勻后,在室溫(20-25℃)下放置30分鐘,于540nm處進(jìn)行比色測(cè)定。用未加蛋白質(zhì)溶液的第一支試管作為空白對(duì)照液。取兩組測(cè)定的平均值,以蛋白質(zhì)的含量為橫座標(biāo),光吸收值為縱座標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
2、樣品的測(cè)定:取2-3個(gè)試管,用上述同樣的方法,測(cè)定未知樣品的蛋白質(zhì)濃度。注意樣品濃度不要超過(guò)10mg/ml。
三、Folin—酚試劑法(Lowry法)
(一)實(shí)驗(yàn)原理
這種蛋白質(zhì)測(cè)定法是最靈敏的方法之一。過(guò)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(gòu)),近年來(lái)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(cè)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(cè)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(gè)測(cè)定法的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高,比雙縮脲法靈敏得多,缺點(diǎn)是費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng),要精確控制操作時(shí)間,標(biāo)準(zhǔn)曲線也不是嚴(yán)格的直線形式,且專(zhuān)一性較差,干擾物質(zhì)較多。對(duì)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(duì)后者的影響還要大得多。酚類(lèi)、檸檬酸、硫酸銨、Tris緩沖液、甘氨酸、糖類(lèi)、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(duì)顯色無(wú)影響,但這些物質(zhì)濃度高時(shí),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(cè)定。
若樣品酸度較高,顯色后會(huì)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(cè)定時(shí),加F olin—酚試劑時(shí)要特別小心,因?yàn)樵撛噭﹥H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(dāng)Folin一酚試劑加到堿性的銅—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。
此法也適用于酪氨酸和色氨酸的定量測(cè)定。
此法可檢測(cè)的最低蛋白質(zhì)量達(dá)5mg。通常測(cè)定范圍是20-250mg。
(二)試劑與器材
1.試劑
(1)試劑甲:
(A) 10克Na2CO3,2克NaOH和0.25克酒石酸鉀鈉(KNaC4H4O6·4H2O)。溶解于500毫升蒸餾水中。
(B) 0.5克硫酸銅(CuSO4·5H2O)溶解于100毫升蒸餾水中,每次使用前,將50份(A)與1份(B)混合,即為試劑甲。
(2)試劑乙:
在2升磨口回流瓶中,加入100克鎢酸鈉(Na2WO4·2H2O),25克鉬酸鈉(Na2MoO4·2H2O)及700毫升蒸餾水,再加50毫升85%磷酸,100毫升濃鹽酸,充分混合,接上回流管,以小火回流10小時(shí),回流結(jié)束時(shí),加入150克硫酸鋰(Li2SO4),50毫升蒸餾水及數(shù)滴液體溴,開(kāi)口繼續(xù)沸騰15分鐘,以便驅(qū)除過(guò)量的溴。冷卻后溶液呈黃色(如仍呈綠色,須再重復(fù)滴加液體溴的步驟)。稀釋至1升,過(guò)濾,濾液置于棕色試劑瓶中保存。使用時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)NaOH滴定,酚酞作指示劑,然后適當(dāng)稀釋?zhuān)s加水1倍,使最終的酸濃度為1N左右。
(3)標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液:
精確稱(chēng)取結(jié)晶牛血清清蛋白或g—球蛋白,溶于蒸餾水,濃度為250mg/ml左右。牛血清清蛋白溶于水若混濁,可改用0.9%NaCl溶液。
2. 器材
(1)可見(jiàn)光分光光度計(jì)
(2)旋渦混合器
(3)秒表
(4)試管16支
(三)操作方法
1. 標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定:取16支大試管,1支作空白,3支留作未知樣品,其余試管分成兩組,分別加入0,0.1,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0毫升標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液(濃度為250mg/ml)。用水補(bǔ)足到1.0毫升,然后每支試管加入5毫升試劑甲,在旋渦混合器上迅速混合,于室溫(20~25℃)放置10分鐘。再逐管加入0.5毫升試劑乙(Folin—酚試劑),同樣立即混勻。這一步混合速度要快,否則會(huì)使顯色程度減弱。然后在室溫下放置30分鐘,以未加蛋白質(zhì)溶液的第一支試管作為空白對(duì)照,于700nm處測(cè)定各管中溶液的吸光度值。以蛋白質(zhì)的量為橫座標(biāo),吸光度值為縱座標(biāo),繪制注意:因Lowry反應(yīng)的顯色隨時(shí)間不斷加深,因此各項(xiàng)操作必須精確控制時(shí)間,即第1支試管加入5毫升試劑甲后,開(kāi)始計(jì)時(shí),1分鐘后,第2支試管加入5毫升試劑甲,2分鐘后加第3支試管,余此類(lèi)推。全部試管加完試劑甲后若已超過(guò)10分鐘,則第1支試管可立即加入0.5毫升試劑乙,1分鐘后第2支試管加入0.5毫升試劑乙,2分鐘后加第3支試管,余此類(lèi)推。待最后一支試管加完試劑后,再放置30分鐘,然后開(kāi)始測(cè)定光吸收。每分鐘測(cè)一個(gè)樣品。
進(jìn)行多試管操作時(shí),為了防止出錯(cuò),每位學(xué)生都必須在實(shí)驗(yàn)記錄本上預(yù)先畫(huà)好下面的表格。表中是每個(gè)試管要加入的量(毫升),并按由左至右,由上至下的順序,逐管加入。最下面兩排是計(jì)算出的每管中蛋白質(zhì)的量(微克)和測(cè)得的吸光度值。
Folin—酚試劑法實(shí)驗(yàn)表格:
管號(hào)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)0 0.10.20.40.60.81.0 (250mg/ml) 未知蛋白質(zhì)0.2 0.4 0.6 (約250mg/ml) 蒸餾水1.0 0.9 0.8 0.6 0.4 0.2 00.8 0.6 0.4 試劑甲5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 試劑乙0.5 0.50.50.50.50.50.50.50.50.5 |
每管中蛋白質(zhì) 的量(mg) 吸光度值(A700) |
2. 樣品的測(cè)定:取1毫升樣品溶液(其中約含蛋白質(zhì)20-250微克),按上述方法進(jìn)行操作,取1毫升蒸餾水代替樣品作為空白對(duì)照。通常樣品的測(cè)定也可與標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定放在一起,同時(shí)進(jìn)行。即在標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定的各試管后面,再增加3個(gè)試管。如上表中的8、9、10試管。
根據(jù)所測(cè)樣品的吸光度值,在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出相應(yīng)的蛋白質(zhì)量,從而計(jì)算出樣品溶液的蛋白質(zhì)濃度。
注意,由于各種蛋白質(zhì)含有不同量的酪氨酸和苯丙氨酸,顯色的深淺往往隨不同的蛋白質(zhì)而變化。因而本測(cè)定法通常只適用于測(cè)定蛋白質(zhì)的相對(duì)濃度(相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì))。
四、改良的簡(jiǎn)易Folin—酚試劑法
(一)試劑
1. 試劑甲:堿性銅試劑溶液中,含0.5N NaOH、10%Na2CO3、0.1%酒石酸鉀和0.05%硫酸銅,配制時(shí)注意硫酸銅用少量蒸餾水溶解后,最后加入。
2. 試劑乙:與前面的基本法相同。臨用時(shí)加蒸餾水稀釋8倍。
3. 標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液:同基本法。
(二)操作步驟
測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線與樣品溶液的操作方法與基本法相同。只是試劑甲改為1毫升,室溫放置10分鐘后,試劑乙改為4毫升。在55℃恒溫水浴中保溫5分鐘。用流動(dòng)水冷卻后,在660nm下測(cè)定其吸光度值。
改良的快速簡(jiǎn)易法,可獲得與Folin—酚試劑法(即Lowry基本法)相接近的結(jié)果。
五、考馬斯亮蘭法(Bradford法)
(一)實(shí)驗(yàn)原理
雙縮脲法(Biuret法)和Folin—酚試劑法(Lowry法)的明顯缺點(diǎn)和許多限制,促使科學(xué)家們?nèi)ふ腋玫牡鞍踪|(zhì)溶液測(cè)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(jì)的。這種蛋白質(zhì)測(cè)定法具有超過(guò)其他幾種方法的突出優(yōu)點(diǎn),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(cè)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(rèn)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(cè)定的吸光度值A(chǔ)595,與蛋白質(zhì)濃度成正比。
(二)Bradford法的優(yōu)缺點(diǎn)
1、Bradford法的突出優(yōu)點(diǎn)是:
(1)靈敏度高,據(jù)估計(jì)比Lowry法約高四倍,其最低蛋白質(zhì)檢測(cè)量可達(dá)1g。這是因?yàn)榈鞍踪|(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(cè)定快速、簡(jiǎn)便,只需加一種試劑。完成一個(gè)樣品的測(cè)定,只需要5分鐘左右。由于染料與蛋白質(zhì)結(jié)合的過(guò)程,大約只要2分鐘即可完成,其顏色可以在1小時(shí)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(fèi)時(shí)和嚴(yán)格地控制時(shí)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(cè)定法。
2、Bradford法的缺點(diǎn)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(cè)定時(shí)有較大的偏差,在制作標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)通常選用r-球蛋白為標(biāo)準(zhǔn)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(cè)定,主要的干擾物質(zhì)有:去污劑、TritonX-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(biāo)準(zhǔn)曲線也有輕微的非線性,因而不能用Beer定律進(jìn)行計(jì)算,而只能用標(biāo)準(zhǔn)曲線來(lái)測(cè)定未知蛋白質(zhì)的濃度。
(三)試劑與器材
1. 試劑:
(1)標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液,用g—球蛋白或牛血清清蛋白(BSA),配制成1.0mg/ml和0.1mg/ml的標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液。
(2)考馬斯亮蘭G—250染料試劑:稱(chēng)100mg考馬斯亮蘭G—250,溶于50ml95%的乙醇后,再加入120ml 85%的磷酸,用水稀釋至1升。
2. 器材:
(1)可見(jiàn)光分光光度計(jì)
(2)旋渦混合器
(3)試管16支
(四)操作方法
1、標(biāo)準(zhǔn)方法
(1)取16支試管,1支作空白,3支留作未知樣品,其余試管分為兩組按表中順序,分別加入樣品、水和試劑,即用1.0mg/ml的標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液給各試管分別加入:0、0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.1ml,然后用無(wú)離子水補(bǔ)充到0.1ml。最后各試管中分別加入5.0ml考馬斯亮蘭G—250試劑,每加完一管,立即在旋渦混合器上混合(注意不要太劇烈,以免產(chǎn)生大量氣泡而難于消除)。未知樣品的加樣量見(jiàn)下表中的第8、9、10管。
(2)加完試劑2-5分鐘后,即可開(kāi)始用比色皿,在分光光度計(jì)上測(cè)定各樣品在595nm處的光吸收值A(chǔ)595,空白對(duì)照為第1號(hào)試管,即0.1mlH2O加5.0mlG—250試劑。
注意:不可使用石英比色皿(因不易洗去染色),可用塑料或玻璃比色皿,使用后立即用少量95%的乙醇蕩洗,以洗去染色。塑料比色皿決不可用乙醇或丙酮長(zhǎng)時(shí)間浸泡。
考馬斯亮蘭法實(shí)驗(yàn)表格:
管號(hào)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)0 0.01 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 (1.0mg/ml) 未知蛋白質(zhì)0.02 0.04 0.06 (約1.0mg/ml) 蒸餾水0.10.09 0.08 0.06 0.04 0.02 0 0.08 0.06 0.04 考馬斯亮藍(lán) G-250試劑5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 |
每管中的蛋 白質(zhì)量(g) 光吸收值 (A595) |
(3)用標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)量(g)為橫座標(biāo),用吸光度值A(chǔ)595為縱座標(biāo),作圖,即得到一條標(biāo)準(zhǔn)曲線。由此標(biāo)準(zhǔn)曲線,根據(jù)測(cè)出的未知樣品的A595值,即可查出未知樣品的蛋白質(zhì)含量。0.5mg牛血清蛋白/ml溶液的A595約為0.50。
2、微量法
當(dāng)樣品中蛋白質(zhì)濃度較稀時(shí)(10-100mg/ml),可將取樣量(包括補(bǔ)加的水)加大到0.5ml或1.0ml, 空白對(duì)照則分別為0.5ml或1.0ml H2O, 考馬斯亮藍(lán)G-250試劑仍加5.0ml, 同時(shí)作相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線,測(cè)定595nm的光吸收值。
0.05mg牛血清蛋白/ml溶液的A595約為0.29。
六、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(zhǎng)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(jìn)行蛋白質(zhì)含量的測(cè)定。
紫外吸收法簡(jiǎn)便、靈敏、快速,不消耗樣品,測(cè)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(cè)定。特別適用于柱層析洗脫液的快速連續(xù)檢測(cè),因?yàn)榇藭r(shí)只需測(cè)定蛋白質(zhì)濃度的變化,而不需知道其絕對(duì)值。
此法的特點(diǎn)是測(cè)定蛋白質(zhì)含量的準(zhǔn)確度較差,干擾物質(zhì)多,在用標(biāo)準(zhǔn)曲線法測(cè)定蛋白質(zhì)含量時(shí),對(duì)那些與標(biāo)準(zhǔn)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(cè)定與標(biāo)準(zhǔn)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(huì)出現(xiàn)較大的干擾。核酸的干擾可以通過(guò)查校正表,再進(jìn)行計(jì)算的方法,加以適當(dāng)?shù)男U。但是因(yàn)椴煌牡鞍踪|(zhì)和核酸的紫外吸收是不相同的,雖然經(jīng)過(guò)校正,測(cè)定的結(jié)果還是存在一定的誤差。
此外,進(jìn)行紫外吸收法測(cè)定時(shí),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(cè)定樣品時(shí)的pH要與測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線的pH相一致。
下面介紹四種紫外吸收法:
1. 280nm的光吸收法
因蛋白質(zhì)分子中的酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸在280nm處具有最大吸收,且各種蛋白質(zhì)的這三種氨基酸的含量差別不大,因此測(cè)定蛋白質(zhì)溶液在280nm處的吸光度值是最常用的紫外吸收法。
測(cè)定時(shí),將待測(cè)蛋白質(zhì)溶液倒入石英比色皿中,用配制蛋白質(zhì)溶液的溶劑(水或緩沖液)作空白對(duì)照,在紫外分光度計(jì)上直接讀取280nm的吸光度值A(chǔ)280。蛋白質(zhì)濃度可控制在0.1-1.0mg/ml左右。通常用1cm光徑的標(biāo)準(zhǔn)石英比色皿,盛有濃度為1mg/ml的蛋白質(zhì)溶液時(shí),A280約為1.0左右。由此可立即計(jì)算出蛋白質(zhì)的大致濃度。
許多蛋白質(zhì)在一定濃度和一定波長(zhǎng)下的光吸收值(A1%1cm)有文獻(xiàn)數(shù)據(jù)可查,根據(jù)此光吸收值可以較準(zhǔn)確地計(jì)算蛋白質(zhì)濃度。下式列出了蛋白質(zhì)濃度與(A1%1cm)值(即蛋白質(zhì)溶液濃度為1%,光徑為1cm時(shí)的光吸收值)的關(guān)系。文獻(xiàn)值A(chǔ)1%1cm,λ稱(chēng)為百分吸收系數(shù)或比吸收系數(shù)。
蛋白質(zhì)濃度=(A280´10 )/A1%1cm,280nm(mg/ml)
(1%濃度»10mg/ml)
例:牛血清清蛋白:A1%1cm=6.3 (280nm)
溶菌酶:A1%1cm=22.8 (280nm)
若查不到待測(cè)蛋白質(zhì)的A1%1cm值,則可選用一種與待測(cè)蛋白質(zhì)的酪氨酸和色氨酸含量相近的蛋白質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì),用標(biāo)準(zhǔn)曲線法進(jìn)行測(cè)定。標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液配制的濃度為1.0mg/ml。常用的標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)為牛血清清蛋白(BSA)。
標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定:取6支試管,按下表編號(hào)并加入試劑:
管號(hào)1 2 3 4 5 6 |
BSA(1.0mg/ml)0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 |
H2O5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0 |
A280 |
用第1管為空白對(duì)照,各管溶液混勻后在紫外分光光度計(jì)上測(cè)定吸光度A280,以A280為縱座標(biāo),各管的蛋白質(zhì)濃度或蛋白質(zhì)量(mg)為橫座標(biāo)作圖,標(biāo)準(zhǔn)曲線應(yīng)為直線,利用此標(biāo)準(zhǔn)曲線,根據(jù)測(cè)出的未知樣品的A280值,即可查出未知樣品的蛋白質(zhì)含量,也可以用2至6管A280值與相應(yīng)的試管中的蛋白質(zhì)濃度計(jì)算出該蛋白質(zhì)的A1%1cm,280nm。
2、280nm和260nm的吸收差法
核酸對(duì)紫外光有很強(qiáng)的吸收,在280nm處的吸收比蛋白質(zhì)強(qiáng)10倍(每克),但核酸在260nm處的吸收更強(qiáng),其吸收高峰在260nm附近。核酸260nm處的消光系數(shù)是280nm處的2倍,而蛋白質(zhì)則相反,280nm紫外吸收值大于260nm的吸收值。通常:
純蛋白質(zhì)的光吸收比值:A280/A260»=1.8
純核酸的光吸收比值:A280/A260»=0.5
含有核酸的蛋白質(zhì)溶液,可分別測(cè)定其A280和A260,由此吸收差值,用下面的經(jīng)度計(jì)算出該蛋白質(zhì)的A1%1cm,280nm驗(yàn)公式,即可算出蛋白質(zhì)的濃度。
蛋白質(zhì)濃度=1.45×A280-0.74×A260 (mg/ml)
此經(jīng)驗(yàn)公式是通過(guò)一系列已知不同濃度比例的蛋白質(zhì)(酵母烯醇化酶)和核酸(酵母核酸)的混合液所測(cè)定的數(shù)據(jù)來(lái)建立的。
3. 215nm與225nm的吸收差法
蛋白質(zhì)的稀溶液由于含量低而不能使用280nm的光吸收測(cè)定時(shí),可用215nm與225nm吸收值之差,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線法來(lái)測(cè)定蛋白質(zhì)稀溶液的濃度。
用已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì),配制成20~100ug/ml的一系列5.0ml的蛋白質(zhì)溶液,分別測(cè)定215nm和225nm的吸光度值,并計(jì)算出吸收差:吸收差= A215-A225。
以吸收差為縱座標(biāo),蛋白質(zhì)濃度為橫座標(biāo),繪出標(biāo)準(zhǔn)曲線。再測(cè)出未知樣品的吸收差,即可由標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出未知樣品的蛋白質(zhì)濃度。
本方法在蛋白質(zhì)濃度20~100mg/ml范圍內(nèi),蛋白質(zhì)濃度與吸光度成正比,NaCl、(NH4)2SO4以及0.1M磷酸、硼酸和Tris等緩沖液,都無(wú)顯著干擾作用,但是0.1N NaOH, 0.1M乙酸、琥珀酸、鄰苯二甲酸、巴比妥等緩沖液的215nm光吸收值較大,必須將其濃度降到0.005M以下才無(wú)顯著影響。
4. 肽鍵測(cè)定法
蛋白質(zhì)溶液在238nm處的光吸收的強(qiáng)弱,與肽鍵的多少成正比。因此可以用標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液配制一系列50-500ug/ml已知濃度的5.0ml蛋白質(zhì)溶液,測(cè)定238nm的光吸收值A(chǔ)238,以A238為縱座標(biāo), 蛋白質(zhì)含量為橫座標(biāo),繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線。未知樣品的濃度即可由標(biāo)準(zhǔn)曲線求得。
進(jìn)行蛋白質(zhì)溶液的柱層析分離時(shí),洗脫液也可以用238nm檢測(cè)蛋白質(zhì)的峰位。
本方法比280nm吸收法靈敏。但多種有機(jī)物,如醇、酮、醛、醚、有機(jī)酸、酰胺類(lèi)和過(guò)氧化物等都有干擾作用。所以最好用無(wú)機(jī)鹽,無(wú)機(jī)堿和水溶液進(jìn)行測(cè)定。若含有有機(jī)溶劑,可先將樣品蒸干,或用其他方法除去干擾物質(zhì),然后用水、稀酸和稀堿溶解后再作測(cè)定。
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