猪胰脏制备.pptx
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1、动物胰蛋白酶的制备及活力的测定动物胰蛋白酶的制备及活力的测定一、生物大分子制备概述一、生物大分子制备概述生物大分子主要是指蛋白质、多糖和核酸,这三类物质是生物大分子主要是指蛋白质、多糖和核酸,这三类物质是生命活动的物质基础。在自然科学,尤其是生命科学高度发展的生命活动的物质基础。在自然科学,尤其是生命科学高度发展的今天,蛋白质、多糖和核酸等生物大分子的结构与功能的研究是今天,蛋白质、多糖和核酸等生物大分子的结构与功能的研究是探求生命奥秘的中心课题,而生物大分子结构与功能的研究,必探求生命奥秘的中心课题,而生物大分子结构与功能的研究,必须首先解决生物大分子的制备问题,没有能够达到足够纯度的生须首
2、先解决生物大分子的制备问题,没有能够达到足够纯度的生物大分子的制备工作为前题,结构与功能的研究就无从谈起。然物大分子的制备工作为前题,结构与功能的研究就无从谈起。然而生物大分子的分离纯化与制备是一件十分细致而困难的工作,而生物大分子的分离纯化与制备是一件十分细致而困难的工作,有时制备一种高纯度的蛋白质、酶或核酸,要付出长期和艰苦的有时制备一种高纯度的蛋白质、酶或核酸,要付出长期和艰苦的努力。努力。生物材料的组成极其复杂,生物材料的组成极其复杂,常常包含有数百种常常包含有数百种乃至几千种化合物。乃至几千种化合物。生物大分子在生物材料中的含量极微。生物大分子在生物材料中的含量极微。只有万分之一、几
3、十万分之只有万分之一、几十万分之一,甚至几百万分之一。分离纯化的步骤繁多,流程又长,有的目一,甚至几百万分之一。分离纯化的步骤繁多,流程又长,有的目的产物要经过十几步、几十步的操作才能达到所需纯度的要求。例的产物要经过十几步、几十步的操作才能达到所需纯度的要求。例如由脑垂体组织取得某些激素的释放因子,要用几吨甚至几十吨的如由脑垂体组织取得某些激素的释放因子,要用几吨甚至几十吨的生物生物材料,才能提取出几毫克的样品。材料,才能提取出几毫克的样品。生物大分子一旦离开了生物体内的环境时就极易失活。因此分离过生物大分子一旦离开了生物体内的环境时就极易失活。因此分离过程中如何防止其失活,就是生物大分子提
4、取制备最困难之处。过程中如何防止其失活,就是生物大分子提取制备最困难之处。过酸、过碱、高温、剧烈的搅拌、强辐射及本身的自溶等都会使生物酸、过碱、高温、剧烈的搅拌、强辐射及本身的自溶等都会使生物大分子变性而失活,所以分离纯化时一定要选用最适宜的环境和条大分子变性而失活,所以分离纯化时一定要选用最适宜的环境和条件。件。生物大分子的制备几乎都是在溶液中进行的,温度、生物大分子的制备几乎都是在溶液中进行的,温度、pH值、离子强值、离子强度等各种参数对溶液中各种组成的综合影响,很难准确估计和判度等各种参数对溶液中各种组成的综合影响,很难准确估计和判断。断。与化学产品的分离制备相比较,生物大分子的制与化学
5、产品的分离制备相比较,生物大分子的制备有以下主要特点:备有以下主要特点:1.1.确定要制备的生物大分子的目的和要求,是进行科研、生产还确定要制备的生物大分子的目的和要求,是进行科研、生产还是要发现新的物质。是要发现新的物质。2.2.建立相应的可靠的分析测定方法,这是制备生物大分子的关键,建立相应的可靠的分析测定方法,这是制备生物大分子的关键,因为它是整个分离纯化过程的因为它是整个分离纯化过程的“眼睛眼睛”。3.3.通过文献调研和预备性实验,掌握生物大分子目的产物的物理通过文献调研和预备性实验,掌握生物大分子目的产物的物理化学性质。化学性质。4.4.生物材料的破碎和预处理。生物材料的破碎和预处理
6、。5.5.分离纯化方案的选择和探索,这是最困难的过程分离纯化方案的选择和探索,这是最困难的过程 6.6.生物大分子制备物的均一性(即纯度)的鉴定,要求达到一维生物大分子制备物的均一性(即纯度)的鉴定,要求达到一维电泳一条带,二维电泳一个点,或电泳一条带,二维电泳一个点,或HPLCHPLC和毛细管电泳都是一个峰。和毛细管电泳都是一个峰。7.7.产物的浓缩,干燥和保存。产物的浓缩,干燥和保存。生物大分子的制备通常可按以下步骤进行:生物大分子的制备通常可按以下步骤进行:二、生物大分子制备的前处理二、生物大分子制备的前处理(一)(一)生物材料的选择生物材料的选择制备生物大分子,首先要选择适当的生物材料
7、。制备生物大分子,首先要选择适当的生物材料。材料的来源无非是动物、植物和微生物及其代谢产物。材料的来源无非是动物、植物和微生物及其代谢产物。从从工工业业生生产产角角度度选选择择材材料料,应应选选择择含含量量高高、来来源源丰丰富富、制制备备工工艺艺简简单单、成成本低的原料。本低的原料。从科研工作的角度选材,则只须考虑材料的选择符合实验预定的目标要求从科研工作的角度选材,则只须考虑材料的选择符合实验预定的目标要求即可。除此之外,选材还应注意植物的季节性、地理位置和生长环境等。即可。除此之外,选材还应注意植物的季节性、地理位置和生长环境等。选动物材料时要注意其年龄、性别、营养状况、遗传素质和生理状态
8、等。选动物材料时要注意其年龄、性别、营养状况、遗传素质和生理状态等。动物在饥饿时,脂类和糖类含量相对减少,有利于生物大分子的提取分离。动物在饥饿时,脂类和糖类含量相对减少,有利于生物大分子的提取分离。选微生物材料时要注意菌种的代数和培养基成分等之间的差异,例如在微选微生物材料时要注意菌种的代数和培养基成分等之间的差异,例如在微生物的对数期,酶和核酸的含量较高,可获得较高的产量。生物的对数期,酶和核酸的含量较高,可获得较高的产量。材料选定后要尽可能保持新鲜,尽快加工处理,动物组织要材料选定后要尽可能保持新鲜,尽快加工处理,动物组织要先除去结缔组织、脂肪等非活性部分,绞碎后在适当的溶剂中提先除去结
9、缔组织、脂肪等非活性部分,绞碎后在适当的溶剂中提取,如果所要求的成分在细胞内,则要先破碎细胞。植物要先去取,如果所要求的成分在细胞内,则要先破碎细胞。植物要先去壳、除脂。微生物材料要及时将菌体与发酵液分开。生物材料如壳、除脂。微生物材料要及时将菌体与发酵液分开。生物材料如暂不提取,应冰冻保存。动物材料则需深度冷冻保存。暂不提取,应冰冻保存。动物材料则需深度冷冻保存。(二)(二)细胞的破碎细胞的破碎1机械法:机械法:1)研磨研磨将剪碎的动物组织置于研钵或匀浆器中,加入少量石英将剪碎的动物组织置于研钵或匀浆器中,加入少量石英砂研磨或匀浆,即可将动物细胞破碎,这种方法比较温砂研磨或匀浆,即可将动物细
10、胞破碎,这种方法比较温和,适宜实验室使用。工业生产中可用电磨研磨。细菌和,适宜实验室使用。工业生产中可用电磨研磨。细菌和植物组织细胞的破碎也可用此法。和植物组织细胞的破碎也可用此法。2)组织捣碎机组织捣碎机这是一种较剧烈的破碎细胞的方法,为了防止发热和升这是一种较剧烈的破碎细胞的方法,为了防止发热和升温过高,通常是转温过高,通常是转10秒秒20秒,停秒,停10秒秒20秒,可反复秒,可反复多次。多次。2物理法:物理法:1)反复冻融法反复冻融法将待破碎的细胞冷至将待破碎的细胞冷至15到到20,然后放于室,然后放于室温温(或或40)迅速融化,如此反复冻融多次,由于细胞迅速融化,如此反复冻融多次,由于
11、细胞内形成冰粒使剩余胞液的盐浓度增高而引起细胞溶胀内形成冰粒使剩余胞液的盐浓度增高而引起细胞溶胀破碎。破碎。2)超声波处理法超声波处理法此法是借助超声波的振动力破碎细胞壁和细胞器。破此法是借助超声波的振动力破碎细胞壁和细胞器。破碎微生物细菌和酵母菌时,时间要长一些,处理的效碎微生物细菌和酵母菌时,时间要长一些,处理的效果与样品浓度和使用频率有关。使用时注意降温,防果与样品浓度和使用频率有关。使用时注意降温,防止过热。止过热。3)压榨法压榨法这是一种温和的、彻底破碎细胞的方法。在这是一种温和的、彻底破碎细胞的方法。在1000105Pa2000105Pa的高压下使几十毫升的细胞悬的高压下使几十毫升
12、的细胞悬液通过一个小孔突然释放至常压,细胞将彻底破碎。液通过一个小孔突然释放至常压,细胞将彻底破碎。这是一种较理想的破碎细胞的方法,但仪器用较高。这是一种较理想的破碎细胞的方法,但仪器用较高。4)冷热交替法冷热交替法从细菌或病毒中提取蛋白质和核酸时可用此法。在从细菌或病毒中提取蛋白质和核酸时可用此法。在90左右维持数分钟,立即放入冰浴中使之冷却,左右维持数分钟,立即放入冰浴中使之冷却,如此反复多次,绝大部分细胞可以被破碎。如此反复多次,绝大部分细胞可以被破碎。3化学与生物化学方法:化学与生物化学方法:1)自溶法自溶法将新鲜的生物材料存放于一定的将新鲜的生物材料存放于一定的pH和适当的温度下,和
13、适当的温度下,细胞结构在自身所具有的各种水解酶(如蛋白酶和酯细胞结构在自身所具有的各种水解酶(如蛋白酶和酯酶等)的作用下发生溶解,使细胞内含物释放出来,酶等)的作用下发生溶解,使细胞内含物释放出来,此法称为自溶法。使用时要特别小心操作,因为水解此法称为自溶法。使用时要特别小心操作,因为水解酶不仅可以使细胞壁和膜破坏,同时也可能会把某些酶不仅可以使细胞壁和膜破坏,同时也可能会把某些要提取的有效成分分解了。要提取的有效成分分解了。2)溶胀法溶胀法细胞膜为天然的半透膜,在低渗溶液和低浓度的稀盐细胞膜为天然的半透膜,在低渗溶液和低浓度的稀盐溶液中,由于存在渗透压差,溶剂分子大量进入细溶液中,由于存在渗
14、透压差,溶剂分子大量进入细胞,将细胞膜胀破释放出细胞内含物。胞,将细胞膜胀破释放出细胞内含物。3)酶解法:酶解法:利用各种水解酶,如溶菌酶、纤维素酶、蜗牛酶和酯酶等,于利用各种水解酶,如溶菌酶、纤维素酶、蜗牛酶和酯酶等,于37,pH8,处理,处理15分钟,可以专一性地将细胞壁分解,释放出细胞内含物,分钟,可以专一性地将细胞壁分解,释放出细胞内含物,此法适用于多种微生物。例如从某些细菌细胞提取质粒此法适用于多种微生物。例如从某些细菌细胞提取质粒DNA时,可采时,可采用溶菌酶(来自蛋清)破细胞壁,而在破酵母细胞时,常采用蜗牛酶用溶菌酶(来自蛋清)破细胞壁,而在破酵母细胞时,常采用蜗牛酶(来自蜗牛)
15、,将酵母细胞悬于(来自蜗牛),将酵母细胞悬于0.1mmol/L柠檬酸一磷酸氢二钠缓冲柠檬酸一磷酸氢二钠缓冲液液(pH=5.4)中,加中,加1蜗牛酶,在蜗牛酶,在30处理处理30分钟,即可使大部分细胞分钟,即可使大部分细胞壁破裂,如同时加入壁破裂,如同时加入0.2疏基乙醇效果会更好。此法可以与研磨法联疏基乙醇效果会更好。此法可以与研磨法联合使用。合使用。4)有机溶剂处理法:有机溶剂处理法:利用氯仿、甲苯、丙酮等脂溶性溶剂或利用氯仿、甲苯、丙酮等脂溶性溶剂或SDS(十二烷基硫酸钠)等表面(十二烷基硫酸钠)等表面活性剂处理细胞,可将细胞膜溶解,从而使细胞破裂,此法也可以与研活性剂处理细胞,可将细胞膜
16、溶解,从而使细胞破裂,此法也可以与研磨法联合使用。磨法联合使用。(三)(三)生物大分子的提取生物大分子的提取 “提取”是在分离纯化之前将经过预处理或破碎的细胞置于溶剂中,使被分离的生物大分子充分地释放到溶剂中,并尽可能保持原来的天然状态不丢失生物活性的过程。1水溶液提取:水溶液提取:蛋蛋白白质质和和酶酶的的提提取取一一般般以以水水溶溶液液为为主主。稀稀盐盐溶溶液液和和缓缓冲冲液液对对蛋蛋白白质质的的稳稳定定性性好好,溶溶解解度度大大,是提取蛋白质和酶最常用的溶剂。是提取蛋白质和酶最常用的溶剂。用水溶液提取生物大分子应注意的几个主要影响因素是:用水溶液提取生物大分子应注意的几个主要影响因素是:1
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