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1、 第二章 蛋白质的定性定量分析 蛋白质定性分析 (qualitative analysis) 确定样品中是否有蛋白质存在，以及存在 的是何种蛋白质 蛋白质定量分析 (quantitative analysis) 确定样品中总蛋白含量，或者某种单一蛋 白成分的含量 蛋白质含量的测定方法（重点掌握） 蛋白质相对分子量测定 (SDS-PAGE) 等电聚焦电泳 (IEF)（一般了解） 蛋白质的免疫印迹分析 (western blot) 第一章 蛋白质的含量测定 蛋白质的含量测定 基于蛋白质的 元素组成特点 基于蛋白质的 化学显色反应 基于蛋白质的 光吸收特性 蛋白质元素组成的特点 各种蛋白质的含氮量很
2、接均为16 由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此 只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据 以下公式推算出蛋白质的大致含量： 100克样品中蛋白质的含量 ( g % ) = 每克样品含氮克数 6.25100 1/16% 一、紫外光谱 (A280)吸收法 这一方法可用来快速检测溶液中是否含有 蛋白质成分。通常用于柱层析过程中检测蛋 白质的洗脱峰 原 理 色氨酸、酪氨酸的最 大吸收峰在280 nm附近 大多数蛋白质含有这两 种氨基酸残基，所以测定蛋 白质溶液280 nm的光吸收 值是分析溶液中蛋白质含量 的快速简便的方法 芳香族氨基酸的紫外吸收 优 点 快速 缺 点 核酸可引起强干扰作用 芳香族氨基
3、酸含量差异可以起 误差 对蛋白质无破坏性 不是严格的定量，适用于测定蛋 白质粗提液 计算方法 标准曲线法 蛋白质浓度 (mg/ml) =1.45A280-0.74A260 注意事项 石英比色杯 调零所用溶液 配制标准蛋白所用溶液 光密度范围 二、考马斯亮蓝G-250检测法 这是一种迅速、可靠的通过染色法测定 溶液中蛋白质含量的方法 原 理 该法是基于考马斯亮蓝G-250有红、蓝两种 不同颜色的形式。在一定浓度的乙醇及酸性条 件下，可配成淡红色溶液，当与蛋白质结合后 ，产生蓝色化合物，反应迅速而稳。蓝色复合 物在595 mn波长处具有最大光吸收值，并与溶 液中蛋白质浓度成正比，因此可检测595
4、mn的 光吸收值大小计算蛋白的含量 所需时间 10 min 优 点 快速（反应时间仅需2 min） 敏感，几乎没有蛋白质损失 缺 点 用这种测定方法对蛋白质引起不 可逆的变性 对各种纯化蛋白质反应不同 计算方法 标准曲线法 注意事项 反应1015 min后开始出现沉淀， 尤其是高浓度蛋白质溶液在酸性条 件下易发生沉淀 若选用目的蛋白来做标准曲线或用 另一种方法来校正，所测蛋白浓度 较准确 三、Lowry检测法 这一标准、快速的蛋白质定量检测方法已 得到广泛应用. 原 理 首先在碱性溶液中形成铜-蛋白复合物，然 后这一复合物还原磷钼酸-磷钨酸试剂(Folin- 酚试剂)，产生钼蓝和钨蓝复合物的深
5、蓝色， 这种深蓝色的复合物在745 750 nm处有最大 的吸收峰，颜色的深浅(吸收值)与蛋白质浓度 成正比，可根据750 nm的光吸收值大小计算 蛋白质的含量 优 点 一种可靠的蛋白质定量方法 不同蛋白质之间差别很小 缺 点 某些试剂不稳定 干扰物质多 使蛋白质发生不可逆变性 计算方法 标准曲线法 注意事项 在加入试剂30 min后呈色达到饱 和，时间延长颜色信号减弱 许多干扰物质降低颜色反应 高盐浓度可引起沉淀 四、BCA (二喹啉甲酸)检测法 这是近年来新研制的一种改进的Lowry 测定法 原 理 在碱性环境下蛋白质分子中的肽键能与 Cu2生成络合物，同时将Cu2还原成Cu。 而BCA试
6、剂可敏感特异地与Cu结合，形成 稳定的有颜色的复合物，在562 nm处有高的 光吸收值。颜色的深浅与蛋白质浓度成正比 ，可根据吸收值的大小来计算蛋白质的含量 优 点 检测敏感性高 缺 点 蛋白质发生不可逆的变性 终产物稳定 巯基试剂和去垢剂干扰 第二节 蛋白质相对分子量测定 分子量测定 (molecular weight, MW) 排阻层析 沉降平衡超速离心动态弹性光散射 孔径梯度电泳 质谱 (ESI-MS) 一、SDS-PAGE测定蛋白质的相对分子量 1. 不连续系统原理 2. SDS-PAGE凝胶的制备 制备分离胶制备浓缩胶 加样 装板 电泳 卸板并进行凝胶染色 3. SDS-PAGE基本
7、原理 SDS 影响迁移率的因素 l 十二烷基硫酸钠 (Sodium Dodecyl Sulfate) l 十二烷基磺酸钠 (Sodium Dodecyl Sulfonate ) SDS作用：与蛋白牢固结合，当其浓度大 于1 mmol/L 时，SDS与蛋白质的结合比例为 1.4g SDS/1g蛋白质，由于十二烷基硫酸根带 负电荷，使得样品中各种蛋白质与SDS形成 的SDS-蛋白质复合物都带有相同密度的负电 荷，掩盖了蛋白质分子间天然的电荷差异 SDS-蛋白质复合物分子构型也几乎相同(雪茄 烟形的长椭圆棒状的复合物)，而且具有相同的 荷质比，因此在SDS-PAGE中，SDS-蛋白质复 合物的电泳迁
8、移率只与其分子量有关，而不再 受所带电荷及分子形状的影响，且在一定条件 下，迁移率与分子量呈对数线性关系 Watch SDS-PAGE原理 4. SDS-PAGE测定分子量的操作 标准品的选择及处理 待测样品的制备 电泳分离及染色 相对迁移率的计算 Watch SDS-PAGE操作 Analysis for SDS-PAGE electrophoresis 5. 注意事项 选择合适的胶浓度 样品中高浓度的阳离子可能会导致SDS的沉 淀，应在加入样品缓冲液之前将其除去 SDS与蛋白质之间的结合程度 蛋白质的分子量范围 15200 KD之间 v 二硫键是否完全被还原 v 溶液中SDS的浓度 v 溶
9、液的离子强度 多亚基蛋白质分子量检测 v 用其它方法测定分子量进行参照 v SDS和巯基乙醇 SDS-PAGE测定的准确性 v 电荷异常或构象异常 v 带有较大辅基的蛋白质 v 某些结构蛋白 二、凝胶过滤层析测定蛋白质的相对分子量 1. 基本原理 2. 凝胶过滤测定分子量的操作 v 分子筛效应 v 洗脱体积与相应分子量的关系 装柱平衡加样平衡洗脱 收集样品并计算Ve绘制标准曲线 3. 注意事项 柱床表面不能干燥 v 凝胶的选择 Sephadex 溶胀 v G值的意义 凝胶柱的再生与保存 第 三 节 等电聚焦电泳测定蛋白质的等电点 等电点 (isoelectric point, pI) 两性电解
10、质性质 支持介质 (supporting media) Figure of IEF + pH 3pH 7.5pH 10 + pH 3pH 7.5pH 10 + pH 3pH 7.5pH 10 + pH 3pH 7.5pH 10 Isoelectric Focusing ReadyStrip TM IPG Strips 310 47 36 58 710 310NL 3.95.1 4.75.9 5.5-6.7 6.3-8.3 High-purity monomers Narrow ranges for resolution of low-abundance proteins Overlapping
11、 gradients for “cyber gels” Three lengths - 7 cm, 11 cm and 17 cm - 0.5 mm x 3.3 mm Broad Range pH 3-10 Narrow Range pH 4-7 Micro Range pH 4.7-5.9 3104 4 7 74.75.9 4.75.9 注意事项 两性电解质的选择 电极缓冲液 对样品的要求 v 样品必须无盐 v 加样的量要适当 v 加样方法 v 加样位置 第四节 蛋白质的免疫印迹分析 印迹技术 (blotting)是指将存在于凝胶中 的生物大分子转移（印迹）于或直接放在 固定化介质上并加以检
12、测分析的技术 1975年，Edwen Southern提出了分子印 迹(渍)的概念 目前这种技术已被广泛用于DNA、RNA 和蛋白质的检测 印迹技术的类别及应用 DNA印迹技术 (Southern blotting) 用于基因组DNA、重组质粒和噬菌体的分析 RNA印迹技术 (Northern blotting) 用于RNA的定性定量分析 蛋白质的印迹分析 (Western blotting) 用于蛋白质定性定量及相互作用研究 由于蛋白质常用抗体来检测，因此也被称为 免疫印迹技术 (immunoblotting) 一、免疫印迹分析的应用 对蛋白质进行定性分析 对蛋白质进行半定量分析 信号转导分
13、析 生物大分子相互作用分析 将蛋白质固定在膜上的其他应用 结构域分析 斑点印迹 抗体纯化 为制备抗体时获得相应的蛋白质抗原 蛋白质鉴定：氨基酸组成分析和序列分析 二、免疫印迹分析的基本流程 电泳分离蛋白 转移至固相膜 封闭非特异结合位点 与第一抗体温育反应 与第二抗体交联物温育反应 显色 制备蛋白样品 蛋白质转移 抗体检测 免疫印迹操作流程图 1. 样品的制备 组织或细胞中提取 v 裂解 v 去污剂 (SDS、Triton X-100、NP-40、Tween-20) v 蛋白酶抑制剂 (PMSF、EDTA、Pepstatin、 Leupeptin、Aprotinin) v 蛋白质的定量 (Br
14、adford、BCA、Lowry) 基因工程表达重组产物 2. 电泳分离 SDS-PAGE 非变性PAGE EIF 3. 蛋白质的电转移 方法：半干法、湿法 作用：将凝胶上的蛋白质转移到硝酸纤维 素膜上 注意：在叠放硝酸纤维素膜、聚丙烯酰胺 凝胶时，膜与胶之间要紧密贴在一起，中间 不能有任何气泡 ！？ 常用的蛋白质转移膜 种类 微孔大小 结合能力 特点 NC膜0.45 um80-100 ug/cm2 应用广泛 20kD易丢失 PVDF膜0.22 um 0.45 um 80-100 ug/cm2 170-200 ug/cm2 20kD不易丢失 容量大、强度高 尼龙膜 480 ug/cm2用于核酸
15、 电转移装置 电转移示意图 电转移装置 4. 靶蛋白的免疫学检测 封闭 对转移膜上的潜在结合位点进行封闭 ，防止抗体非特异性结合在膜上，降低 背景颜色 BSA、脱脂奶粉 靶蛋白与第一抗体反应 单抗、多抗 注意：设立阳性对照和阴性对照，阴性对照 可用免疫前血清、非相关单克隆抗体；阳性对 照可用已知靶蛋白等 作用：排除假象 显色 AKP可催化底物5-溴-4-氯-3-吲哚磷酸 (bromochloroindolyl phosphate，BCIP)与氮蓝四唑 (niro-blue tetrazolium，NBT)发生反应，产生深蓝 色化合物，显示出蛋白质所在的位置。 Watch procedure HRP可催化底物显色生成棕色化合物，显 示出蛋白质所在的位置 四、免疫印迹注意事项
