生物大分子識(shí)別、分離和檢測(cè) ppt課件

1、生物大分子的生物大分子的識(shí)別、分別和檢測(cè)識(shí)別、分別和檢測(cè)生物大分子生物大分子生物大分子生物大分子: : 指分子量大于指分子量大于10,00010,000，有復(fù)雜空間構(gòu)造，具有生物活性，有復(fù)雜空間構(gòu)造，具有生物活性的物質(zhì)；如多肽、蛋白質(zhì)、酶等。的物質(zhì)；如多肽、蛋白質(zhì)、酶等。特性：特性： 具有特定的生化構(gòu)造組成，序列和構(gòu)象具有特定的生化構(gòu)造組成，序列和構(gòu)象 分子量大，分子極性強(qiáng)分子量大，分子極性強(qiáng) 對(duì)溫度、對(duì)溫度、pHpH值、剪切力、有機(jī)溶劑等非常敏感值、剪切力、有機(jī)溶劑等非常敏感生物大分子的識(shí)別生物大分子的識(shí)別 “看清生物大分子看清生物大分子“是誰(shuí)；是誰(shuí)； “看清生物大分子看清生物大分子“是什么

2、樣子。是什么樣子。 質(zhì)譜測(cè)定分析質(zhì)譜測(cè)定分析 一種識(shí)別生物大分子的方法一種識(shí)別生物大分子的方法 質(zhì)譜測(cè)定分析法是經(jīng)過(guò)測(cè)定樣品中物質(zhì)的質(zhì)量來(lái)識(shí)別物質(zhì)的類別。 傳統(tǒng)的質(zhì)譜分析方法是： 首先將成團(tuán)的蛋白質(zhì)分子拆分成各自獨(dú)立的單個(gè)分子，將其電離并使之懸浮在真空中，然后讓它們?cè)陔妶?chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)。 這種方法的缺陷在于生物大分子比較脆弱，在拆分和電離成團(tuán)的生物大分子過(guò)程中它們的構(gòu)造和成分很容易被破壞。美國(guó)科學(xué)家約翰美國(guó)科學(xué)家約翰 芬恩，獲芬恩，獲20192019年年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)日本科學(xué)家田中日本科學(xué)家田中耕一，獲耕一，獲20192019年年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)對(duì)成團(tuán)的生物大對(duì)成團(tuán)的生物大分子施

3、加強(qiáng)電場(chǎng)分子施加強(qiáng)電場(chǎng)用軟激光轟擊成用軟激光轟擊成團(tuán)的生物大分子團(tuán)的生物大分子使生物大分子相互完好地分別，同時(shí)也被電離。使生物大分子相互完好地分別，同時(shí)也被電離。芬恩的電噴霧質(zhì)譜技術(shù)芬恩的電噴霧質(zhì)譜技術(shù)ESIESI原理圖原理圖田中耕一的軟激光解吸附質(zhì)譜技術(shù)田中耕一的軟激光解吸附質(zhì)譜技術(shù)RLD原理圖原理圖質(zhì)譜測(cè)定方法處理了質(zhì)譜測(cè)定方法處理了“看清看清生物大分子生物大分子“是誰(shuí)的問(wèn)是誰(shuí)的問(wèn)題題電噴霧質(zhì)譜法電噴霧質(zhì)譜法electron spray mass spectrometry ESMSelectron spray mass spectrometry ESMS 樣品溶液經(jīng)很細(xì)的進(jìn)樣管進(jìn)入電噴霧室

4、，在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，樣品溶液在出口處因電荷的分別和靜電引力而破碎成許多細(xì)小的帶有電荷的液滴，當(dāng)液滴蒸發(fā)到某一程度，液滴外表的庫(kù)侖斥力使液滴爆炸。產(chǎn)生的小帶電液滴繼續(xù)此過(guò)程。隨著液滴的水分子逐漸蒸發(fā)，就可獲得自在彷徨的質(zhì)子化和去質(zhì)子化的蛋白分子。 電噴霧液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀電噴霧液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀 樣品的分子離子和裂片離子經(jīng)一系列分別器和靜電透鏡進(jìn)入質(zhì)量分析器進(jìn)展質(zhì)譜分析。 這種電噴霧質(zhì)譜法具有很高靈敏度，且電離的分子可以帶有多電荷，這種多電荷離子的產(chǎn)生大大擴(kuò)展了普通質(zhì)譜儀能分析的質(zhì)量范圍，使質(zhì)譜儀可以分析分子量為幾十萬(wàn)質(zhì)量單位的蛋白質(zhì)分子。準(zhǔn)確度到達(dá)99.99%。 激光解吸附電離飛行時(shí)間質(zhì)譜激光

5、解吸附電離飛行時(shí)間質(zhì)譜 Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time of Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight Mass Spectrometry Flight Mass SpectrometryMALDI-TOF MS MALDI-TOF MS MALDI-TOF MS的原理是：當(dāng)用一定強(qiáng)度的激光照射樣品與基質(zhì)構(gòu)成的共結(jié)晶薄膜，基質(zhì)從激光中吸收能量，樣品解吸附，基質(zhì)-樣品之間發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移使得樣品分子電離，電離的樣品在電場(chǎng)作用下加速飛過(guò)飛行管道，根據(jù)到達(dá)檢測(cè)器的

6、飛行時(shí)間不同而被檢測(cè)，即測(cè)定離子的質(zhì)量電荷之比M/Z與離子的飛行時(shí)間成正比來(lái)檢測(cè)離子。 MALDI-TOF-MS的中心技術(shù)就是根據(jù)樣品的質(zhì)荷比m/z的不同來(lái)進(jìn)展檢測(cè)，并測(cè)得樣品分子的分子量。 MALDI-TOF MS具有靈敏度高、準(zhǔn)確度高、分辨率高、圖譜簡(jiǎn)明、質(zhì)量范圍廣及速度快等特點(diǎn)，在操作上制樣簡(jiǎn)便、可微量化、大規(guī)模、并行化和高度自動(dòng)化處置待檢生物樣品，而且在測(cè)定生物大分子和合成高聚物運(yùn)用方面有特殊的優(yōu)越性。近年來(lái)已成為檢測(cè)和鑒定多肽、蛋白質(zhì)、多糖、核苷酸、糖蛋白、高聚物以及多種合成聚合物的強(qiáng)有力工具。 激光解吸附電離質(zhì)譜儀激光解吸附電離質(zhì)譜儀 在核磁共振技術(shù)出現(xiàn)以前，X射線晶體分析技術(shù)是獨(dú)

7、一可以研討蛋白質(zhì)三維構(gòu)造的方法。該法是根據(jù)蛋白質(zhì)結(jié)晶對(duì)X射線的衍射作用實(shí)現(xiàn)的。但該法不能對(duì)溶液進(jìn)展分析。 核磁共振技術(shù)彌補(bǔ)了X射線晶體分析技術(shù)的缺乏，可以對(duì)溶液中的蛋白質(zhì)進(jìn)展分析，即在蛋白質(zhì)最自然的生存環(huán)境下對(duì)它們進(jìn)展研討，進(jìn)而得到“活蛋白質(zhì)的構(gòu)造。核磁共振 一種提示生物大分子真面目的方法 在結(jié)晶形狀下蛋白質(zhì)分子是緊緊地積壓在一同的，而在溶液中它們那么處在最自然的生理形狀下。 朊病毒蛋白質(zhì)分子中肽鏈有一半23-120在水溶液中是呈現(xiàn)無(wú)規(guī)那么的、松散的、靈敏多變的形狀。運(yùn)用核磁共振技術(shù)測(cè)定的運(yùn)用核磁共振技術(shù)測(cè)定的朊病毒蛋白質(zhì)分子構(gòu)造圖朊病毒蛋白質(zhì)分子構(gòu)造圖 核磁共振法獨(dú)到之處是測(cè)定溶液中的蛋白質(zhì)

8、，是在最接近分子自然生理形狀的條件下進(jìn)展測(cè)定。 維特里希設(shè)計(jì)了一套將核磁共振信號(hào)與生物大分子中的質(zhì)子相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)分析方法。他進(jìn)一步闡明這些質(zhì)子間的間隔如何確定，再結(jié)合間隔幾何學(xué)的數(shù)學(xué)方法就可獲得大分子明晰的三維構(gòu)造圖。 瑞士科學(xué)家?guī)鞝柼鼐S特里希，獲2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) 假設(shè)確定了一座建筑物的一切工程數(shù)據(jù)，就可以快速而準(zhǔn)確地繪出該建筑物的三維構(gòu)造圖。 核磁共振技術(shù)方法處理了“看清生物大分子“是什么樣子的問(wèn)題。生物大分子的分別與檢測(cè)生物大分子的分別與檢測(cè) 生物大分子通常來(lái)自天然產(chǎn)物或發(fā)酵液中，并以混合物、低濃度的形狀存在。 除了分子量大，還具有構(gòu)造復(fù)雜具三級(jí)或四級(jí)構(gòu)造，具有生物活性，一旦條件不適

9、宜就喪失活性，因此在分別技術(shù)上與普通的小分子有機(jī)物的分別有差別。質(zhì)譜質(zhì)譜色譜色譜色譜法色譜法 由液相色譜、氣相色譜和毛細(xì)管電泳等所組成的色譜學(xué)是現(xiàn)代分別、分析的主要組成部分。 液相色譜與毛細(xì)管電泳技術(shù)是目前知的兩種最有效的分別生物大分子的方法。 毛細(xì)管電泳處置量小，在分別過(guò)程中會(huì)破壞生物大分子的構(gòu)象、降低其生物活性。 液相色譜普通在室溫下進(jìn)展，所用流動(dòng)相為液體，固定相的外表經(jīng)過(guò)各種化學(xué)修飾，能為生物大分子的分別提供“軟接觸的溫暖相互作用，因此成為分別生物大分子強(qiáng)有力的手段。膜色譜技術(shù)膜色譜技術(shù) 膜色譜技術(shù)是液相色譜與膜分別相結(jié)合的一種新技術(shù)，交融了二者之長(zhǎng)，具有快速、高效、高選擇性、易于放大等

10、特點(diǎn)，能滿足生物大分子高效分別與純化的需求。 膜色譜采器具有一定孔徑的膜作為介質(zhì),銜接配基,利用膜配基與生物大分子之間的相互作用進(jìn)展分別純化。 當(dāng)料液以一定流速流過(guò)膜的時(shí)，目的分子與膜介質(zhì)外表或膜孔內(nèi)基團(tuán)特異性結(jié)合，而雜質(zhì)那么透過(guò)膜孔流出，待處置終了后再經(jīng)過(guò)洗脫液將目的分子洗脫下來(lái)，其純化倍數(shù)可達(dá)數(shù)百乃至上千倍。膜色譜特點(diǎn)為膜色譜特點(diǎn)為: :優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： (1)(1)生物大分子在膜介質(zhì)中以對(duì)流傳質(zhì)為主，生物大分子在膜介質(zhì)中以對(duì)流傳質(zhì)為主，分別速度快，特別適用于生物大分子的快速分別分別速度快，特別適用于生物大分子的快速分別 (2)(2)柱壓低柱壓低 (3)(3)易于放大，只需簡(jiǎn)單的添加柱長(zhǎng)就可以到易于放大，只需簡(jiǎn)單的添加柱長(zhǎng)就可以到達(dá)目的達(dá)目的 (4)(4)可直接處置復(fù)雜的生物樣品，幾乎不需求可直接處置復(fù)雜的生物樣品，幾乎不需求與處置與處置 (5)(5)膜基質(zhì)生物兼容性好膜基質(zhì)生物兼容性好缺陷：缺陷： (1)(1)柱效低柱效低 (2)(2)耐壓性差耐壓性差現(xiàn)代分別制備技術(shù)課程論文備選題現(xiàn)代分別制備技術(shù)課程論文備選題1.1.物質(zhì)分別技術(shù)論述物質(zhì)分別技術(shù)論述 2.2.天然產(chǎn)物的分別提取原理及方法天然產(chǎn)物的分別提取原理及方法 3.3.天然產(chǎn)物粗提物的純化原理及方法天然產(chǎn)物粗提物的純化原