實驗專欄丨蛋白質含量測定,你真的 get 到正確方法了嗎?

2021-02-18 中洪博元醫學實驗幫

科研工具| 作圖| 實驗 | SCI |統計分析

1976年由Bradford建立的考馬斯亮蘭法(Bradford法),是根據蛋白質與染料相結合的原理設計的。這種蛋白質測定法具有超過其他幾種方法的突出優點,因而正在得到廣泛的應用。這一方法是目前靈敏度最高的蛋白質測定法。 

中洪實拍圖

一、原理

考馬斯亮蘭G-250染料,在酸性溶液中與蛋白質結合,使染料的最大吸收峰的位置(lmax),由465nm變為595nm,溶液的顏色也由棕黑色變為蘭色。經研究認為,染料主要是與蛋白質中的鹼性胺基酸(特別是精氨酸)和芳香族胺基酸殘基相結合,在595nm下測定的吸光度值A595,與蛋白質濃度成正比。

Bradford法的突出優點是:

(1)靈敏度高,據估計比Lowry法約高四倍,其最低蛋白質檢測量可達1mg。這是因為蛋白質與染料結合後產生的顏色變化很大,蛋白質-染料複合物有更高的消光係數,因而光吸收值隨蛋白質濃度的變化比Lowry法要大的多。

(2)測定快速、簡便,只需加一種試劑。完成一個樣品的測定,只需要5分鐘左右。由於染料與蛋白質結合的過程,大約只要2分鐘即可完成,其顏色可以在1小時內保持穩定,且在5分鐘至20分鐘之間,顏色的穩定性最好。因而完全不用像Lowry法那樣費時和嚴格地控制時間。

(3)幹擾物質少。如幹擾Lowry法的K+、Na+、Mg2+離子、Tris緩衝液、糖和蔗糖、甘油、巰基乙醇、EDTA等均不幹擾此測定法。

此法的缺點是:

(1)由於各種蛋白質中的精氨酸和芳香族胺基酸的含量不同,因此Bradford法用於不同蛋白質測定時有較大的偏差,在製作標準曲線時通常選用球蛋白為標準蛋白質,以減少這方面的偏差。

(2)仍有一些物質幹擾此法的測定,主要的幹擾物質有:去汙劑、Triton X-100、十二烷基硫酸鈉(SDS)和0.1N的NaOH。(如同0.1N的酸幹擾Lowary法一樣)。(3)標準曲線也有輕微的非線性,因而不能用Beer定律進行計算,而只能用標準曲線來測定未知蛋白質的濃度。

二、試劑與器材

1.試劑:

(1)標準蛋白質溶液,用球蛋白或牛血清清蛋白(BSA),配製成1.0mg/ml和0.1mg/ml的標準蛋白質溶液。

(2)考馬斯亮蘭G-250染料試劑:稱100mg考馬斯亮蘭G-250,溶於50ml 95%的乙醇後,再加入120ml 85%的磷酸,用水稀釋至1升。

2.器材:

(1)可見光分光光度計

(2)旋渦混合器

(3)試管16支

三、操作方法

1.標準方法

(1)取16支試管,1支作空白,3支留作未知樣品,其餘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的標準蛋白質溶液給各試管分別加入:0、0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.1ml,然後用無離子水補充到0.1ml。最後各試管中分別加入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,以免產生大量氣泡而難於消除)。未知樣品的加樣量見下表中的第8、9、10管。

(2)加完試劑2~5分鐘後,即可開始用比色皿,在分光光度計上測定各樣品在595nm處的光吸收值A595,空白對照為第1號試管,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,使用後立即用少量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時間浸泡。

(3)用標準蛋白質量(mg)為橫座標,用吸光度值A595為縱座標,作圖,即得到一條標準曲線。由此標準曲線,根據測出的未知樣品的A595值,即可查出未知樣品的蛋白質含量。0.5mg牛血清蛋白/ml溶液的A595約為0.50。2.微量法當樣品中蛋白質濃度較稀時(10-100mg/ml),可將取樣量(包括補加的水)加大到0.5ml或1.0ml,空白對照則分別為0.5ml或1.0ml H2O,考馬斯亮藍G-250試劑仍加5.0ml,同時作相應的標準曲線,測定595nm的光吸收值。0.05mg牛血清蛋白/ml溶液的A595約為0.29。

一、實驗原理

這種蛋白質測定法是最靈敏的方法之一。過去此法是應用最廣泛的一種方法,由於其試劑乙的配製較為困難(現在已可以訂購),近年來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,從而提高了檢測蛋白質的靈敏度。這兩種顯色反應產生深蘭色的原因是:在鹼性條件下,蛋白質中的肽鍵與銅結合生成複合物。Folin—酚試劑中的磷鉬酸鹽—磷鎢酸鹽被蛋白質中的酪氨酸和苯丙氨酸殘基還原,產生深蘭色(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確定了蛋白質濃度測定的基本步驟。以後在生物化學領域得到廣泛的應用。

這個測定法的優點是靈敏度高,比雙縮脲法靈敏得多,缺點是費時間較長,要精確控制操作時間,標準曲線也不是嚴格的直線形式,且專一性較差,幹擾物質較多。對雙縮脲反應發生幹擾的離子,同樣容易幹擾Lowry反應。而且對後者的影響還要大得多。酚類、檸檬酸、硫酸銨、Tris緩衝液、甘氨酸、糖類、甘油等均有幹擾作用。濃度較低的尿素(0.5%),硫酸鈉(1%),硝酸鈉(1%),三氯乙酸(0.5%),乙醇(5%),乙醚(5%),丙酮(0.5%)等溶液對顯色無影響,但這些物質濃度高時,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,即可顯色測定。若樣品酸度較高,顯色後會色淺,則必須提高碳酸鈉—氫氧化鈉溶液的濃度1~2倍。

進行測定時,加Folin—酚試劑時要特別小心,因為該試劑僅在酸性pH條件下穩定,但上述還原反應只在pH=10的情況下發生,故當Folin一酚試劑加到鹼性的銅—蛋白質溶液中時,必須立即混勻,以便在磷鉬酸—磷鎢酸試劑被破壞之前,還原反應即能發生。此法也適用於酪氨酸和色氨酸的定量測定。此法可檢測的最低蛋白質量達5mg。通常測定範圍是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)。溶解於500毫升蒸餾水中。(B)0.5克硫酸銅(CuSO4·5H2O)溶解於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,回流結束時,加入150克硫酸鋰(Li2SO4),50毫升蒸餾水及數滴液體溴,開口繼續沸騰15分鐘,以便驅除過量的溴。冷卻後溶液呈黃色(如仍呈綠色,須再重複滴加液體溴的步驟)。稀釋至1升,過濾,濾液置於棕色試劑瓶中保存。使用時用標準NaOH滴定,酚酞作指示劑,然後適當稀釋,約加水1倍,使最終的酸濃度為1N左右。

(3)標準蛋白質溶液:精確稱取結晶牛血清清蛋白或球蛋白,溶於蒸餾水,濃度為250 mg/ml左右。牛血清清蛋白溶於水若混濁,可改用0.9 % NaCl溶液。

2.器材

(1)可見光分光光度計

(2)旋渦混合器

(3)秒表

(4)試管16支

三、操作方法

1.標準曲線的測定:

取16支大試管,1支作空白,3支留作未知樣品,其餘試管分成兩組,分別加入0,0.1,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0毫升標準蛋白質溶液(濃度為250mg/ml)。用水補足到1.0毫升,然後每支試管加入5毫升試劑甲,在旋渦混合器上迅速混合,於室溫(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,否則會使顯色程度減弱。然後在室溫下放置30分鐘,以未加蛋白質溶液的第一支試管作為空白對照,於700nm處測定各管中溶液的吸光度值。以蛋白質的量為橫座標,吸光度值為縱座標,繪製出標準曲線。

注意:因Lowry反應的顯色隨時間不斷加深,因此各項操作必須精確控制時間,即第1支試管加入5毫升試劑甲後,開始計時,1分鐘後,第2支試管加入5毫升試劑甲,2分鐘後加第3支試管,餘此類推。全部試管加完試劑甲後若已超過10分鐘,則第1支試管可立即加入0.5毫升試劑乙,1分鐘後第2支試管加入0.5毫升試劑乙,2分鐘後加第3支試管,餘此類推。待最後一支試管加完試劑後,再放置30分鐘,然後開始測定光吸收。每分鐘測一個樣品。進行多試管操作時,為了防止出錯,必須在實驗記錄本上預先畫好下面的表格。表中是每個試管要加入的量(毫升),並按由左至右,由上至下的順序,逐管加入。最下面兩排是計算出的每管中蛋白質的量(微克)和測得的吸光度值。

2.樣品的測定:

取1毫升樣品溶液(其中約含蛋白質20~250微克),按上述方法進行操作,取1毫升蒸餾水代替樣品作為空白對照。通常樣品的測定也可與標準曲線的測定放在一起,同時進行。即在標準曲線測定的各試管後面,再增加3個試管。如上表中的8、9、10試管。根據所測樣品的吸光度值,在標準曲線上查出相應的蛋白質量,從而計算出樣品溶液的蛋白質濃度。注意,由於各種蛋白質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而變化。因而本測定法通常只適用於測定蛋白質的相對濃度(相對於標準蛋白質)。

一、實驗原理

BCA檢測法是Lowry測定法的一種改進方法。與Lowry方法相比,BCA法的操作更簡單,試劑更加穩定,幾乎沒有幹擾物質的影響,靈敏度更高(微量檢測可達到0.5μg/ml),應用更加靈活。 蛋白質分子中的肽鍵在鹼性條件下能與Cu2+絡合生成絡合物,同時將Cu2+還原成Cu+。二喹啉甲酸及其鈉鹽是一種溶於水的化合物,在鹼性條件下,可以和Cu+結合生成深紫色的化合物,這種穩定的化合物在562nm處具有強吸收值,並且化合物顏色的深淺與蛋白質的濃度成正比。故可用比色的方法確定蛋白質的含量。

二、實驗材料   

1.實驗器材

721分光光度計;恆溫水浴槽;移液管;微量進樣器;試管架和試管。  

2.實驗試劑

(1) BCA試劑的配製 ① 試劑A,1L:分別稱取10g BCA (1%),20g Na2CO3·H2O (2%),1.6g Na2C4H4O6·2H2O(0.16%),4g NaOH (0.4%) ,9.5g NaHCO3 (0.95) ,加水至1L,用NaOH或固體NaHCO3調節pH值至11.25。 ② 試劑B,50ml:取2g CuSO4·5H2O (4%),加蒸餾水至50ml。 ③ BCA試劑:取50份試劑A與1份試劑B混合均勻。此試劑可穩定一周。 

(2)標準蛋白質溶液:稱取40mg牛血清白蛋白,溶於蒸餾水中並定容至100ml,製成400μg/ml的溶液。

 (3)樣品溶液:配製約50μg/ml的牛血清白蛋白溶液作為樣品。

三、實驗操作

1.繪製標準曲線 標準曲線的繪製:取試管七支、編號,按下表操作:

試 劑

管      號

1

2

3

4

5

空白管

測定管

蛋白質標準液(ul)(1.5mg/ml)

20

40

60

80

100



雙蒸水(ul)

80

60

40

20

0

100


待測樣品(ul)







100

BCA工作液(ml)

2

2

2

2

2

2

2

混勻,37℃保溫30min,用562nm比色,測定吸光度值。

2、實驗結根據樣品的吸光值從標準曲線上查出樣品的蛋白質含量。

四、該方法的優點

(一) 操作簡單,快速,45分鐘內完成測定,比經典的Lowary法快4倍且更加方便;

(二) 準確靈敏,試劑穩定性好,BCA試劑的蛋白質測定範圍是20-200μg/ml,微量BCA測定範圍在0.5-10μg/ml。

(三) 經濟實用,除試管外,測定可在微板孔中就進行,大大節約樣品和試劑用量;

(四) 抗試劑幹擾能力比較強,如去垢劑,尿素等均無影響 。

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