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1、分光光度计分光光度计分光光度计已经成为现代分子生物实验室常规仪器。常用于核酸，蛋白定量以及细菌生长浓度的定量。核酸的定量是分光光度计使用频率最高的功能。可以定量溶于缓冲液的寡核苷酸，单链、双链 DNA，以及 RNA。核酸在波长 260 nm 处有最高吸收峰。吸收紫外光的性质是嘌呤环和嘧啶环的共轭双键系统所具有的，所以嘌呤和嘧啶以及一切含有它们的物质，不论是核苷、核苷酸或核酸都有吸收紫外光的特性。但紫外法不能区分 DNA 和 RNA，只能用来鉴定核酸的纯度和含量。蛋白质由于含有芳香氨基酸，因此也能吸收紫外光。通常蛋白质的吸收高峰在 280nm 波长处，在 260nm 处的吸收值公为核酸的十分之一
2、或更低，故核酸样品中蛋白质含量较低时对核酸的紫外测定影响不大。RNA 的 260nm 与 280nm 吸收的比值在 2.0 以上；DNA 的 260nm 与 280nm 吸收的比值则在 1.9 左右。当样品中蛋白质含量较高时比值即下降。分光光度计采用一个可以产生多个波长的光源，通过系列分光装置，从而产生特定波长的光源，光源透过测试的样品后，部分光源被吸收，计算样品的吸光值，从而转化成样品的浓度。样品的吸光值与样品的浓度成正比。核酸的定量核酸的定量DNA 和 RNA 都有吸收紫外光的性质，它们的吸收高峰在 260nm 波长处，每种核酸的分子构成不一， 因此其换算系数不同。定量不同类型的核酸，事先
3、要选择对应的系数。如：1OD 的吸光值分别相当于 50g / ml 的 dsDNA，37g / ml 的 ssDNA， 40g/ml 的 RNA，30g/ml 的寡核苷酸。测试后的吸光值经过上述系数的换算，从而得出相应的样品浓度，这些由分光光度计内预设的程序执行，因此，测试前选择正确的程序，测试样品的类型，首先测试空白液，然后再测试样品，注意输入样品稀释倍数。如何避免吸光值漂移如何避免吸光值漂移读数不稳定可能是实验者最头痛的问题。灵敏度越高的仪器， 表现出的吸光值漂移越大。事实上，分光光度计的设计原理和工作原理，允许吸光值在一定范围内变化，即仪器有一定的准确度和精确度。核酸本身物化性质溶解核酸
4、的缓冲液的 pH 值、离子浓度等在测试时，离子浓度太高也会导致读数漂移，因此建议使用 pH 值一定、离子浓度较低的缓冲液（如 TE）可大大稳定读数。核酸的吸光值受 pH 值和缓冲液离子浓度影响。只有在一定的 pH 值和低离子浓度的条件下（如 10 mM Tris-HCl pH 8.0），才能得到精确的检测结果。水的pH 值不稳定，可能导致检测误差。一些缓冲液在紫外范围内存在自身吸收，为了确保准确测量，请使用与悬浮或洗脱样品时相同的缓冲液。样品的稀释浓度同样是不可忽视的因素，由于样品中不可避免存在一些细小的颗粒，尤其是核酸样品。这些小颗粒的存在干扰测试效果。为了最大程度减少颗粒对测试结果的影响，
5、要求核酸吸光值至少大于 0.1A ，吸光值最好在 0.1-1.5 A。在此范围内，颗粒的干扰相对较小，结果稳定。从而意味着样品的浓度不能过低，或者过高（超过光度计的测试范围）。操作因素如混合要充分，否则吸光值太低， 甚至出现负值；混合液不能存在气泡，空白液无悬浮物，否则读数漂移剧烈；必须使用相同的比色杯测试空白液和样品，否则浓度差异太大；换算系数和样品浓度单位选择一致；不能采用窗口磨损的比色杯；样品的体积必须达到比色杯要求的最小体积等多个操作事项。各波长具体含义及相关问题各波长具体含义及相关问题1. A260nm是核酸最高吸收峰的吸收波长，最佳测量值的范围为 0.1 至 1.0。如果不在此范围
6、，稀释或浓缩样品，使之在此范围内；如果吸光度小于 0.05，检查是否存在操作因素（如移液不准确，样品内有悬浮物等）影响。DNA 样品的 A260 吸光度值是否0.1。（请注意，这个值跟仪器无关，核酸的吸光度必需大于 0.1，其值才有效和可靠，因为样品中的杂质和颗粒这些不纯物的干扰通常会对光有一定吸收，其值0.1）；朗伯比尔定律：A 吸光值I0 入射光强度I 投射光强度c 吸光物质的摩尔浓度（mol/L）d 光通过的液层厚度（cm） 摩尔吸光系数（Lmol-1cm-1）2. A280nm是蛋白和酚类物质最高吸收峰的吸收波长，比值可进行核酸样品纯度评估：纯 DNA 的 A260/A280 比值为
7、1.8，纯 RNA 为 2.0。如果比值低，表示受到蛋白（芳香族）或酚类物质的污染，需要纯化样品。比值=1.5 相当于 50蛋白质/DNA 溶液3. A230nm是碳水化合物最高吸收峰的吸收波长，比值可进行核酸样品纯度评估：纯 DNA 和 RNA 的 A260/A230 比值为 2.5。若比值小于 2.0 标明样品被碳水化合物（糖类）、盐类或有机溶剂污染，需要纯化样品。A230 产生负值主要是由于在很低 DNA 浓度的溶液中的一些其他成分的干扰所导致的。在下一个测定中，需要降低样品的稀释度，A230 的负值会被校正。4. A320nm 或 A340nm为检测溶液样品的浊度和其他干扰因子。该值应
8、该接近 0.0。如果不是，标明溶液中有悬浮物，需要纯化样品。纯样品的 A320 一般是 0。5. A260/A280 和 A260/A230是核酸纯度的指示值，纯度好的 DNA，在 pH7-8.5 下其比值应该在 2.0 或 2.5，A260 / A280的比值， 用于评估样品的纯度， 因为蛋白的吸收峰是 280 nm。 纯净的样品比值大于 1.8（DNA）或者 2.0（RNA）。如果比值低于 1.8 或者 2.0，表示存在蛋白质或者酚类物质的影响。A230 是多肽、芳香基团、苯酚和一些碳氢化合物的吸光度，A230 表示样品中存在一些污染物，如碳水化合物、多肽、苯酚等，较纯净的核酸 A260/
9、A230 的比值大于 2.0 。A280 是蛋白质的吸光度。 分光光度计已经成为现代分子生物实验室常规仪器。常用于核酸，蛋白定量以及细菌生长浓度的定量。 分光光度计的简单原理分光光度计采用一个可以产生多个波长的光源，通过系列分光装置，从而产生特定波长的光源，光源透过测试的样品后，部分光源被吸收，计算样品的吸光值，从而转化成样品的浓度。样品的吸光值与样品的浓度成正比。核酸的定量核酸的定量是分光光度计使用频率最高的功能。可以定量溶于缓冲液的寡核苷酸，单链、双链 DNA，以及 RNA。核酸的最高吸收峰的吸收波长 260 nm。 每种核酸的分子构成不一，因此其换算系数不同。定量不同类型的核酸，事先要选
10、择对应的系数。如：1OD 的吸光值分别相当于 50g/ml 的 dsDNA，37g/ml 的 ssDNA，40g/ml 的 RNA，30g/ml 的Olig。测试后的吸光值经过上述系数的换算，从而得出相应的样品浓度。测试前，选择正确的程序，输入原液和稀释液的体积，尔后测试空白液和样品液。然而，实验并非一帆风顺。读数不稳定可能是实验者最头痛的问题。灵敏度越高的仪器，表现出的吸光值漂移越大。事实上，分光光度计的设计原理和工作原理，允许吸光值在一定范围内变化，即仪器有一定的准确度和精确度。如 EppendorfBiophotometer 的准确度1.0%（1A）。这样多次测试的结果在均值 1.0%左
11、右之间变动，都是正常的。另外，还需考虑核酸本身物化性质和溶解核酸的缓冲液的 pH 值，离子浓度等：在测试时，离子浓度太高，也会导致读数漂移，因此建议使用 pH 值一定、离子浓度较低的缓冲液，如 TE，可大大稳定读数。样品的稀释浓度同样是不可忽视的因素：由于样品中不可避免存在一些细小的颗粒，尤其是核酸样品。这些小颗粒的存在干扰测试效果。为了最大程度减少颗粒对测试结果的影响，要求核酸吸光值至少大于 0.1A，吸光值最好在 0.1-1.5A。在此范围内，颗粒的干扰相对较小，结果稳定。从而意味着样品的浓度不能过低，或者过高（超过光度计的测试范围）。最后是操作因素，如混合要充分，否则吸光值太低，甚至出现
12、负值；混合液不能存在气泡，空白液无悬浮物，否则读数漂移剧烈；必须使用相同的比色杯测试空白液和样品，否则浓度差异太大；换算系数和样品浓度单位选择一致；不能采用窗口磨损的比色杯；样品的体积必须达到比色杯要求的最小体积等多个操作事项。除了核酸浓度，分光光度计同时显示几个非常重要的比值表示样品的纯度，如 A 260 / A 280 的比值，用于评估样品的纯度，因为蛋白的吸收峰是 280 nm。纯净的样品，比值大于 1.8（DNA）或者 2.0（RNA）。如果比值低于 1.8 或者 2.0，表示存在蛋白质或者酚类物质的影响。A 230 表示样品中存在一些污染物，如碳水化合物，多肽，苯酚等，较纯净的核酸
13、A 260 / A 230 的比值大于 2.0。A 320 检测溶液的混浊度和其他干扰因子。纯样品，A 320 一般是 0。蛋白质的直接定量（UV 法）这种方法是在 280 nm 波长，直接测试蛋白。选择 Warburg 公式，光度计可以直接显示出样品的浓度，或者是选择相应的换算方法，将吸光值转换为样品浓度。蛋白质测定过程非常简单，先测试空白液，然后直接测试蛋白质。由于缓冲液中存在一些杂质，一般要消除 320 nm 的“背景”信息，设定此功能“开”。与测试核酸类似，要求 A 280 的吸光值至少大于 0.1A，最佳的线性范围在 1.0-1.5 之间。实验中选择 Warburg 公式显示样品浓度
14、时，发现读数“漂移”。这是一个正常的现象。事实上，只要观察 A 280 的吸光值的变化范围不超过 1%，表明结果非常稳定。漂移的原因是因为 Warburg 公式吸光值换算成浓度，乘以一定的系数，只要吸光值有少许改变，浓度就会被放大，从而显得结果很不稳定。蛋白质直接定量方法，适合测试较纯净、成分相对单一的蛋白质。紫外直接定量法相对于比色法来说，速度快，操作简单；但是容易受到平行物质的干扰，如 DNA 的干扰；另外敏感度低，要求蛋白的浓度较高。比色法蛋白质定量蛋白质通常是多种蛋白质的化合物，比色法测定的基础是蛋白质构成成分：氨基酸（如酪氨酸，丝氨酸）与外加的显色基团或者染料反应，产生有色物质。有色
15、物质的浓度与蛋白质反应的氨基酸数目直接相关，从而反应蛋白质浓度。比色方法一般有 BCA，Bradford，Lowry 等几种方法。Lowry 法：以最早期的 Biuret 反应为基础，并有所改进。蛋白质与 Cu2+反应，产生蓝色的反应物。但是与 Biuret 相比，Lowry 法敏感性更高。缺点是需要顺序加入几种不同的反应试剂；反应需要的时间较长；容易受到非蛋白物质的影响；含 EDTA，Triton x-100，ammonia sulfate 等物质的蛋白不适合此种方法。BCA（Bicinchoninine acid assay）法：这是一种较新的、更敏感的蛋白测试法。要分析的蛋白在碱性溶液里
16、与 Cu2+反应产生 Cu+，后者与 BCA 形成螯合物，形成紫色化合物，吸收峰在 562 nm 波长。此化合物与蛋白浓度的线性关系极强，反应后形成的化合物非常稳定。相对于 Lowry 法，操作简单，敏感度高。但是与 Lowry 法相似的是容易受到蛋白质之间以及去污剂的干扰。Bradford 法：这种方法的原理是蛋白质与考马斯亮兰结合反应，产生的有色化合物吸收峰 595 nm。其最大的特点是，敏感度好，是 Lowry 和 BCA 两种测试方法的 2 倍；操作更简单，速度更快；只需要一种反应试剂；化合物可以稳定 1 小时，方便结果；而且与一系列干扰 Lowry，BCA 反应的还原剂（如 DTT，巯基乙醇）相容。但是对于去污剂依然是敏感的。最主要的缺点是不同的标准品会导致同一样品的结果差异较大，无可比性。某些初次接触比色法测定的研究者可能为各种比色法测出的结果并不一致，感到迷惑，究竟该相信哪种方法？由于各种方法反应的基团以及显色基团不一，所以同时使用几种方法对同一样品得出的样品浓度无可比性。例如：Keller 等测试人奶中的蛋白，结果 Lowry，BCA
