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结构生物化学/蛋白质定量

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蛋白质定量

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在每一步分离后知道蛋白质的量有助于检查纯化的进展并评估技术的效率。蛋白质定量也有助于我们了解生物体如何作为一个整体发挥作用。 几种 色谱 技术 依赖于通过质量对蛋白质进行定量,并使用电荷等其他可观察量进行进一步区分。


比活力

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因为比活力是特定蛋白质的酶促反应与蛋白质总量的比率,所以可以在整个纯化过程中对蛋白质进行定量。比活力的方程式可以建模为: 。因此,随着每一步蛋白质总量的减少,比活力应该上升。通常,进行的测定会给出反应速率,以微摩尔每秒等单位表示。将此速率除以酶制剂的浓度即可得到蛋白质的比活力。

理想情况下,纯化的结束应该与恒定的比活力一致。可以通过分析总蛋白质、总活性、产率和纯化水平等几个变量来监测比活力并将其用于量化纯化。

可以使用免疫学技术来测量蛋白质的浓度,例如ELISA蛋白质印迹(前者能够测量存在的蛋白质数量,因为试剂与蛋白质之间存在直接比例关系)。

可以使用荧光技术来测量活性。

为了确定在粗提液中每一步连续纯化步骤后保留了多少活性,产率可以计算为 。为了将其转换为百分比,将产率乘以 (100)。此外,重要的是要注意,在大多数情况下,初始活性的量始终为 100%。

纯化水平

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通过获得纯化水平的值,我们能够评估纯度增加了多少。纯化水平可以计算为:(


        • 重要提示:纯化方案只有在同时考虑纯化水平和百分比产率时才算成功。如果产率很高而纯化程度很低,那么实验就会变得相当复杂。这是因为这表明存在大量不感兴趣的污染物/蛋白质。另一方面,如果纯化水平很高而百分比产率很低,那么可以合理地认为没有足够的蛋白质可用于进行实验。

蛋白质总数

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使用色谱或透析分离的蛋白质的量由以下公式确定:

总酶活性

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回收体积的活性由以下公式确定:

除了电泳和免疫学检测外,使用硫酸铵,(NH4)2SO4,也可以定量评估纯化过程。由于硫酸铵是非变性的,且水溶性极高(在霍夫迈斯特系列中排名很高),因此它被用来有效地沉淀蛋白质:在高浓度下,铵离子和硫酸根离子通过静电吸引吸收大部分水,使蛋白质聚集并沉淀出来。 ^

蛋白质的质量可以通过沉降平衡技术测量。该方法需要对样品进行缓慢离心,以建立沉降和扩散之间的平衡。与SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳不同,后者只能估计解离和变性多肽链的质量,沉降平衡提供了准确的质量测量,而无需变性,从而使多聚蛋白的天然结构保持完整。此外,根据解离链的质量和整个多聚蛋白的质量(分别通过 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳和沉降平衡测量),可以确定多聚蛋白中每条多肽链的拷贝数。

质谱是另一种用于确定蛋白质质量的准确分析技术。在这种技术中,原子通过机器电离,并通过真空进入检测器。然后,在电场中的飞行时间 (TOF) 与蛋白质的质量(或质荷比)成正比。因此,蛋白质混合物中质量最小的蛋白质具有最小的 TOF,而质量最大的蛋白质具有最大的 TOF。这种技术允许根据分子的大小和质量来识别和分析分子。然而,这种方法并没有提供太多关于蛋白质结构或构象的信息。

参考文献

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  1. [1] "第 9 章:蛋白质表达、纯化和表征",蛋白质:结构与功能,惠特福德,2005 年,约翰·威利父子公司

生物化学,第 6 版,Berg 等人,2007 年弗里曼

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