蛋白質(zhì)的提取工作是將經(jīng)過處理或破碎的細胞,置于一定的條件和溶液中,讓被提取物充分釋放出來的過程。影響提取的因素主要是被提取物質(zhì)在提取的溶液中溶解度的大小及由固相擴散到液相的難易程度。某一物質(zhì)在溶劑中溶解度大小與該物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)及溶劑理化性質(zhì)有關(guān),一般遵守“相似相溶"的原則。擴散作用對蛋白質(zhì)的提取有一定的影響。減小溶劑的黏度、攪拌和延長提取時間可以提高擴散速度,增加提取效果,提取的原則是“少量多次",即對于等量的提取溶液,分多次提取比一次提取效果好得多。大部分蛋白質(zhì)都可以溶于水、稀鹽、稀酸或稀堿溶液,少數(shù)與脂類結(jié)合的蛋白質(zhì)則溶于乙醇、丙酮及丁醇等有機溶劑中,因此,可采取不同溶劑提取分離和純化蛋白質(zhì)。
一、水溶液提取法
稀鹽和緩沖系統(tǒng)的水溶液對蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性好,溶解度大,是提取蛋白質(zhì)常用的溶劑,通常用量是原材料體積的1~5倍,提取時需要均勻地攪拌,以利于蛋白質(zhì)的溶解。提取的溫度視其有效成分的性質(zhì)而定。一方面,多數(shù)蛋白質(zhì)的溶解度隨著溫度的升高而增大,因此溫度高利于溶解,縮短提取時間。但另一方面,溫度升高會使蛋白質(zhì)變性失活,因此基于這一點考慮,提取蛋白質(zhì)時一般采用低溫(5℃以下)操作。
為了避免蛋白質(zhì)提取過程中的降解,可加入蛋白水解酶抑制劑(如二異丙基氟磷酸、碘/乙酸等)。
下面著重討論提取液的 pH 和鹽濃度的選擇。
1. pH 蛋白質(zhì)是具有等電點的兩性電解質(zhì),提取液的 pH 應(yīng)選擇在偏離等電點兩側(cè)的 pH 范圍內(nèi)。用稀酸或稀堿提取時,應(yīng)防止過酸或者過堿而引起蛋白質(zhì)可解離基團發(fā)生變化,從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)構(gòu)象的不可逆化。一般來說,堿性蛋白質(zhì)用偏酸性的提取液提取,而酸性蛋白質(zhì)用偏堿性的提取液提取。
2. 鹽濃度 稀鹽溶液可促進蛋白質(zhì)的溶解,稱為鹽溶作用。同時稀鹽溶液因鹽離子與蛋白質(zhì)部分結(jié)合,具有保護蛋白質(zhì)不易變性的優(yōu)點,因此在提取液中加入少量 NaCl等中性鹽,一般以0.15mol/L濃度為宜。緩沖液常采用0.02~0.05mol/L磷酸鹽或碳酸鹽的等滲鹽溶液。
二、有機溶劑提取法
一些和脂類結(jié)合比較牢固或者分子中非極性側(cè)鏈較多的蛋白質(zhì),不溶于水、稀鹽溶液、稀酸或稀堿中,可用乙醇、丙酮或丁醇等有機溶劑,它們具有一定的親水性,還有較強的親脂性,是理想的提取脂蛋白的提取液,但必須要在低溫下操作。
丁醇提取法對提取一些與脂類結(jié)合緊密的蛋白質(zhì)特別*,一方面是因為丁醇親脂性強,特別是溶解磷脂的能力強;另一方面,丁醇兼具親水性,在溶解度范圍內(nèi)不會引起蛋白質(zhì)的變性失活。另外,丁醇提取法的pH及溫度選擇范圍較廣,也適用于動植物及微生物材料。
三、蛋白質(zhì)提取舉例——胰糜蛋/白酶的制備
【實驗?zāi)康摹?br/>掌握從組織中制備胰糜蛋/白酶的原理和方法。
【實驗原理】
胰糜蛋/白酶是胰腺產(chǎn)生的一種消化酶。最初以酶原的形式被合成與分泌,之后在胰蛋/白酶的作用下被水解而激活。胰糜蛋/白酶是一種催化肽鍵的肽鏈內(nèi)切酶,主要切斷色/氨酸、苯丙/氨酸或酪/氨酸的羧基側(cè)肽鍵。
酶絕大多數(shù)都是蛋白質(zhì),因此一般提純蛋白質(zhì)的方法也適用于酶的提純,所不同的是在提純酶的過程中要不斷地進行酶活力的檢測,本實驗主要涉及提取過程。
【實驗藥品與器材】
(一)材料和試劑
1. 主要材料:新鮮豬胰臟1個。
2. 主要試劑
2.5mol/L H2SO4溶液,固體(NH4)2SO4,氯化鈣/粉,10%三氯/乙酸溶液,1%酪蛋白溶液,)0.1mol/L pH7.4 磷酸鹽緩沖液,1%BaCl2溶液,5mol/L NaOH溶液。
(二)主要器材
組織搗碎機、手術(shù)器械、紗布、漏斗、透析袋、離心機、燒杯、pH計、離心管。
【實驗方法與步驟】
1. 提取 取新鮮豬胰臟,放在盛有冰冷2.5mol/L H2SO4溶液的容器中,保存在冰箱中待用。去除胰臟表面的脂肪和結(jié)締組織后,稱重。用組織搗碎機粉碎。然后混懸于兩倍體積的冰冷2.5mol/L H2SO4溶液中,置于冰箱中過夜。將上述混懸液以3000rpm離心10min,上層液經(jīng)兩層紗布過濾至燒杯中;將沉淀再混懸于等體積的冰冷 2.5mol/L H2SO4溶液中,再離心,將兩次上層液合并,即為提取液。此時可留樣測酶的活力。
2. 分離。
3. 結(jié)晶 取分離所得的胰糜蛋/白酶溶于3倍體積的水中(此時可取0.5ml留樣測酶活力),加(NH4)2SO4(1.44g/10ml),用5mol/L NaOH溶液調(diào)pH至6.0,在室溫放置12h即可出現(xiàn)結(jié)晶,在顯微鏡下觀察結(jié)晶形狀。
【注意事項】
1. 整個操作過程在0℃~5℃條件下進行。
2. 實驗材料應(yīng)采用新鮮胰組織。
3. 分清實驗過程中每次離心后各保留的是上清液,還是沉淀。
4. 離子強度、pH、溫度、試管的潔凈度等均可影響酶的活性,如需進一步進行活性測定,務(wù)必保證固定的實驗條件,嚴格按照程序操作。