(一)實(shí)驗(yàn)原理
雙縮脲(NH3CONHCONH3)是兩 個(gè)分子脲經(jīng)180℃左右加熱,放出一個(gè)分子氨后得到的產(chǎn)物。在強(qiáng)堿性溶液中,雙縮脲與CuSO4形成紫色絡(luò)合物,稱為雙縮脲反應(yīng)。凡具有兩個(gè)酰胺基或兩個(gè)直接連接的肽鍵,或能過一個(gè)中間碳原子相連的肽鍵,這類化合物都有雙縮脲反應(yīng)。
紫色絡(luò)合物顏色的深淺與蛋白質(zhì)濃度成正比,而與蛋白質(zhì)分子量及氨基酸成分無關(guān),故可用來測定蛋白質(zhì)含量。測定范圍為1~10mg蛋白質(zhì)。干擾這一測定的物質(zhì)主要有:硫酸銨、Tris緩沖液和某些氨基酸等。
此法的優(yōu)點(diǎn)是較快速 ,不同的蛋白質(zhì)產(chǎn)生顏色的深淺相近,以及干擾物質(zhì)少。主要的缺點(diǎn)是靈敏度差。因此雙縮脲法常用于需要快速,但并不需要十分精確的蛋白質(zhì)測定。
(二)試劑與器材
1. 試劑:
(1)標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液:用標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)晶牛血清清蛋白(BSA)或標(biāo)準(zhǔn)酪蛋白,配制成10mg/ml的標(biāo)準(zhǔn)蛋白溶液,可用BSA濃度1mg/ml的A280為0.66來校正其純度。如有需要,標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)還可預(yù)先用微量凱氏定氮法測定蛋白氮含量,計(jì)算出其純度,再根據(jù)其純度,稱量配制成標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液。牛血清清蛋白用H2O 或0.9%NaCl配制,酪蛋白用0.05N NaOH配制。
(2)雙縮脲試劑:稱以1.50克硫酸銅(CuSO4·5H2O)和6.0克酒石酸鉀鈉(KNaC4H4O6·4H2O),用500毫升水溶解,在攪拌下加入300毫升10% NaOH溶液,用水稀釋到1升,貯存于塑料瓶中(或內(nèi)壁涂以石蠟的瓶中)。此試劑可長期保存。若貯存瓶中有黑色沉淀出現(xiàn),則需要重新配制。
2. 器材:
可見光分光光度計(jì)、大試管15支、旋渦混合器等。
(三)操作方法
1. 標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定:取12支試管分兩組,分別加入0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0毫升的標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液,用水補(bǔ)足到1毫升,然后加入4毫升雙縮脲試劑。充分搖勻后,在室溫(20~25℃)下放置30分鐘,于540nm處進(jìn)行比色測定。用未加蛋白質(zhì)溶液的第一支試管作為空白對照液。取兩組測定的平均值,以蛋白質(zhì)的含量為橫座標(biāo),光吸收值為縱座標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
2、樣品的測定:取2~3個(gè)試管,用上述同樣的方法,測定未知樣品的蛋白質(zhì)濃度。注意樣品濃度不要超過10mg/ml。
三、Folin—酚試劑法(Lowry法)
(一)實(shí)驗(yàn)原理
這種蛋白質(zhì)測定法是最靈敏的方法之一。過去此法是應(yīng)用最廣泛的一種方法,由于其試劑乙的配制較為困難(現(xiàn)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(zhì)的靈敏度。這兩種顯色反應(yīng)產(chǎn)生深蘭色的原因是:在堿性條件下,蛋白質(zhì)中的肽鍵與銅結(jié)合生成復(fù)合物。 Folin—酚試劑中的磷鉬酸鹽—磷鎢酸鹽被蛋白質(zhì)中的酪氨酸和苯丙氨酸殘基還原,產(chǎn)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(zhì)濃度測定的基本步驟。以后在生物化學(xué)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。這個(gè)測定法的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高,比雙縮脲法靈敏得多,缺點(diǎn)是費(fèi)時(shí)間較長,要精確控制操作時(shí)間,標(biāo)準(zhǔn)曲線也不是嚴(yán)格的直線形式,且專一性較差,干擾物質(zhì)較多。對雙縮脲反應(yīng)發(fā)生干擾的離子,同樣容易干擾Lowry反應(yīng)。而且對后者的影響還要大得多。酚類、檸檬酸、硫酸銨、Tris緩沖液、甘氨酸、糖類、甘油等均有干擾作用。濃度較低的尿素(0.5%),硫酸納(1%),硝酸納(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(zhì)濃度高時(shí),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,顯色后會色淺,則必須提高碳酸鈉—氫氧化鈉溶液的濃度1~2倍。
進(jìn)行測定時(shí),加F olin—酚試劑時(shí)要特別小心,因?yàn)樵撛噭﹥H在酸性pH條件下穩(wěn)定,但上述還原反應(yīng)只在pH=10的情況下發(fā)生,故當(dāng)Folin一酚試劑加到堿性的銅—蛋白質(zhì)溶液中時(shí),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(yīng)即能發(fā)生。
此法也適用于酪氨酸和色氨酸的定量測定。
此法可檢測的最低蛋白質(zhì)量達(dá)5mg。通常測定范圍是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)。溶解于500毫升蒸餾水中。
(B) 0.5克硫酸銅(CuSO4·5H2O)溶解于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(shí),回流結(jié)束時(shí),加入150克 硫 酸 鋰(Li2SO4),50毫升蒸餾水及數(shù)滴液體溴,開口繼續(xù)沸騰15分鐘,以便驅(qū)除過量的溴。冷卻后溶液呈黃色(如仍呈綠色,須再重復(fù)滴加液體溴的步驟)。稀釋至1升,過濾,濾液置于棕色試劑瓶中保存。使用時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)NaOH滴定,酚酞作指示劑,然后適當(dāng)稀釋,約加水1倍,使最終的酸濃度為1N左右。
(3)標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液:
精確稱取結(jié)晶牛血清清蛋白或 g—球蛋白,溶于蒸餾水,濃度為250 mg/ml左右。牛血清清蛋白溶于水若混濁,可改用0.9 % NaCl溶液。
2. 器材
(1)可見光分光光度計(jì) (2)旋渦混合器 (3)秒表 (4)試管16支
(三)操作方法
1. 標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定:取16支大試管,1支作空白,3支留作未知樣品,其余試管分成兩組,分別加入0,0.1,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0毫升標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液(濃度為250mg/ml)。用水補(bǔ)足到1.0毫升,然后每支試管加入5毫升試劑甲,在旋渦混合器上迅速混合,于室溫(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。然后在室溫下放置30分鐘,以未加蛋白質(zhì)溶液的第一支試管作為空白對照,于700nm處測定各管中溶液的吸光度值。以蛋白質(zhì)的量為橫座標(biāo),吸光度值為縱座標(biāo),繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線。
注意:因Lowry反應(yīng)的顯色隨時(shí)間不斷加深,因此各項(xiàng)操作必須精確控制時(shí)間,即第1支試管加入5毫升試劑甲后,開始計(jì)時(shí),1分鐘后,第2支試管加入5毫升試劑甲,2分鐘后加第3支試管,余此類推。全部試管加完試劑甲后若已超過10分鐘,則第1支試管可立即加入0.5毫升試劑乙,1分鐘后第2支試管加入0.5毫升試劑乙,2分鐘后加第3支試管,余此類推。待最后一支試管加完試劑后,再放置30分鐘,然后開始測定光吸收。每分鐘測一個(gè)樣品。
進(jìn)行多試管操作時(shí),為了防止出錯(cuò),每位學(xué)生都必須在實(shí)驗(yàn)記錄本上預(yù)先畫好下面的表格。表中是每個(gè)試管要加入的量(毫升),并按由左至右,由上至下的順序,逐管加入。最下面兩排是計(jì)算出的每管中蛋白質(zhì)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(zhì)20~250微克),按上述方法進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)曲線的測定放在一起,同時(shí)進(jìn)行。即在標(biāo)準(zhǔn)曲線測定的各試管后面,再增加3個(gè)試管。如上表中的8、9、10試管。
根據(jù)所測樣品的吸光度值,在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出相應(yīng)的蛋白質(zhì)量,從而計(jì)算出樣品溶液的蛋白質(zhì)濃度。
注意,由于各種蛋白質(zhì)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(zhì)而變化。因而本測定法通常只適用于測定蛋白質(zhì)的相對濃度(相對于標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì))。