综合化学实验-化学生物学实验一.ppt

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1、综合化学实验-化学生物学实验一、四多酚氧化酶的粗提、蛋白质含量、催化活性测定及电泳分析马林，蔡小玲一、实验目的在化学生物学研究中，蛋白质及酶是其重要的研究目标，特别是设计合成酶的抑制剂或激活剂，活性测定一定需要纯的酶制剂。另外在化学遗传学或化学蛋白质组学研究中，当发现某一种小分子化合物在细胞生化途径中起作用后，也需要将能够与小分子化合物结合的蛋白质分离提取出来，再经过多种方法进行鉴定。所以，蛋白质和酶的分离纯化及电泳分析等是化学生物学研究中一个极其重要的技术。本实验选取马铃薯、番薯、蘑菇、茄子为实验材料，通过组织细胞破碎

2、匀浆、过滤、离心、硫酸铵沉淀等步骤获得多酚氧化酶的粗酶液，对粗酶催化邻苯二酚、L-多巴的活性以及同工酶、分子量等进行测试。通过本项实验，学习和了解蛋白质的提取、分离的基本原理和方法，掌握蛋白质含量测定方法、多酚氧化酶活性的测定方法，电泳技术测定同工酶和分子量的方法，掌握相关仪器设备的操作使用。所提取的粗酶样品可作为实验三、实验四、实验五、实验六的材料。（一）多酚氧化酶多酚氧化酶(polyphenoloxidase，PPO，EC.1.10.3.1)是植物体内普遍存在的一类铜结合酶。它早在1895年就被发现，直至1937年才

3、被分离得到。随着研究的深入，它被分为单酚单氧化酶(酪氨酸酶，EC.1.14.18.1)、双酚氧化酶(儿茶酚氧化酶，EC.1.10.3.2)和漆酶(EC.1.10.3.1)。现在所说的多酚氧化酶一般是儿茶酚氧化酶和漆酶的统称。PPO通常是一种由4个亚基组成的寡聚蛋白质，如薯蓣皂小球茎PPO和莴苣的PPO；但大白菜、香草中PPO则是由3个亚基聚合形成；蘑菇的儿茶酚氧化酶则是一种多聚酶，分重链(43kD)和轻链(13.4kD)。香蕉果肉中的PPO却是单体酶。不同种植物、同一植物体的不同部位及同一部位的PPO多基因家族的不同成员

4、的分子量不同。PPO前体约60-71kD，成熟PPO约40-68kD。比较已知的十几种植物，有菠菜、梨、桃、蚕豆、胡萝卜、马铃薯、番茄、葡萄和苹果，发现它们的PPO具有高度的相似性(45%-95%)。整个氨基酸序列中，N-导肽与C-端保守性较低，而CuA与CuB很保守.PPO由多个基因编码，表现出多基因家族性，少则2或3个，多则6或7个基因。但有的植物，如葡萄只有1个PPO基因。多酚氧化酶与植物组织培养的酶促褐变以及果蔬品质密切相关。因此，研究多酚氧化酶（酪氨酸酶）的抑制，对防止水果、蔬菜的褐变，化妆品中的皮肤增白，以及

5、因酪氨酸酶催化产生黑色素引起的疾病（黄褐斑等色素沉着性皮肤病等），具有非常重要的治疗意义。由此，人们利用酪氨酸酶在生物和化学的催化特性以及相对应的酪氨酸酶抑制剂，开发了它在食品、美容、环境、医药和化学上的应用。（二）考马斯亮兰法（Bradford法）测定蛋白质含量双缩脲法（Biuret法）和Folin—酚试剂法（Lowry法）的明显缺点和许多限制，促使科学家们去寻找更好的蛋白质溶液测定的方法。1976年由Bradford建立的考马斯亮兰法（Bradford法），是根据蛋白质与染料相结合的原理设计的。这种蛋白质测定法具有超

6、过其他几种方法的突出优点，因而正在得到广泛的应用。这一方法是目前灵敏度最高的蛋白质测定法。考马斯亮兰G-250染料，在酸性溶液中与蛋白质结合，使染料的最大吸收峰的位置，由465nm变为595nm，溶液的颜色也由棕黑色变为兰色。经研究认为，染料主要是与蛋白质中的碱性氨基酸（特别是精氨酸）和芳香族氨基酸残基相结合。在595nm下测定的吸光度值A595，与蛋白质浓度成正比。Bradford法的突出优点（1）灵敏度高，据估计比Lowry法约高四倍，其最低蛋白质检测量可达1mg。这是因为蛋白质与染料结合后产生的颜色变化很大，蛋白质

7、－染料复合物有更高的消光系数，因而光吸收值随蛋白质浓度的变化比Lowry法要大的多。（2）测定快速、简便，只需加一种试剂。完成一个样品的测定，只需要5分钟左右。由于染料与蛋白质结合的过程，大约只要2分钟即可完成，其颜色可以在1小时内保持稳定，且在5分钟至20分钟之间，颜色的稳定性最好。因而完全不用像Lowry法那样费时和严格地控制时间。（3）干扰物质少。如干扰Lowry法的K+、Na+、Mg2+离子、Tris缓冲液、糖和蔗糖、甘油、巯基乙醇、EDTA等均不干扰此测定法。（三）多酚氧化酶催化活性测试酪氨酸酶的单酚酶活性，一

8、般发生在黑色素合成途径的第一步，即单酚羟化形成邻二酚。由于在酶催化反应中，产生的邻二酚进一步被氧化成为邻醌，所以许多研究把单酚酶活性定义为完全把单酚转化为邻醌。这种活性可以区分酪氨酸酶和其它的酚氧化酶，如漆酶和过氧化物酶。在自然界的各种生物体内，含有许多种类的酚类化合物，然而只有其中的一部分可以作为多酚氧化酶（或酪氨