过氧化物酶同工酶聚丙烯酰胺凝胶电泳

过氧化物酶同工酶聚丙烯酰胺凝胶电泳

一、目的

1、了解聚丙烯酰胺凝胶电泳原理

2、了解聚丙烯酰胺凝胶的制作过程

3、了解过氧化物酶同工酶电泳过程

二、实验原理：

1、电泳原理及影响电泳的主要因素

带电粒子在电场中向与其自身带相反电荷的电极移动，这种现象称为电泳。用电泳技术分离、分析蛋白质、酶、核酸等生物大分子，有较高的分辨率，目前已成为生物科学研究中必不可少的手段之一。带电离子在电场中的泳动速度（1）和迁移率（泳动度）（2）

V= E·q·a/6πrη(1) u= q·a/6πrη(2)

由（2）式可以看出，凡能影响溶液粘度η的因素如温度，影响分子带电量q及解离度a的因素如p H的改变，都会对迁移率产生影响。因此，电泳应尽可能在恒温条件下进行。并选用一定pH的缓冲液。同时，所选用的pH以能扩大各种被分离物质所带电荷量的差异为好，以利于分离各种成分。迁移率与粒子的大小（r）有关，非球形粒子（如DNA）在电泳过程中会受到更大的阻力，即粒子的移动速度还与粒子形状有关。

另外，迁移率还受电渗现象的影响。所谓电渗是指在电场中，液体对于固体支持物的相对移动。例如在纸电泳中，由于滤纸（纤维素）上带有负电荷，因感应相吸而使与滤纸相接触的水溶液带正电荷，从而使液体向负极移动，带动着本来是向负极泳动的物质以更快的速度移动。因此，电泳时应避免用高电渗物质作支持介质。聚丙烯酰胺凝胶结构中不带电荷，在电场中电渗现象极为微小。这些特点，使得聚丙烯酰胺凝胶适合作区带电泳的支持介质。

最后，要考虑选用离子强度适宜的溶液。一般低离子强度比较合适，因为此时导电性低，产生的热量较少。同时可使被分离的带电离子对电流贡献最大从而加快电泳速度。但也不能过低，它必须可以缓冲被分离样品中带电离子对凝胶pH的影响，且过低的离子强度易导致蛋白质凝聚。一般最适的离子强度在0. 01～0.1mol/L之间。最常见的为0.05。

在稀溶液中，离子强度Ⅰ可用下式计算：Ⅰ＝1/2ΣmiZi2(3) （3)式中，mi为离子的摩尔浓度，Zi为离子的价数。

2、聚丙烯酰胺凝胶

聚丙烯酰胺凝胶电泳是以聚丙烯酰胺凝胶作为载体的一种区带电泳。这种凝胶是以丙烯酰胺单体（A crylamide，简写为Acr）和交联剂N，N’-甲叉双丙烯酰胺（N,N’-Methylena Bisacrylamide，简写为Bis）在催化剂的作用下聚合而成的。

Acr和Bis在它们单独存在或混合在一起时是稳定的，且具有神经毒性，操作时应避免接触皮肤。但在具有自由基团体系时，它们聚合。引发产生自由基团的方法有两种，即化学法和光化学法。

化学聚合的引发剂是过硫酸铵(NH4)2S2O3（Ammonium persulfate，简写为Ap），催化剂是N，N，N’,N’-四甲基乙二胺（Tetramethylenediamine，简写为TEMED）。在催化剂TEMED的作用下，由过硫酸铵（Ap）形成的自由基又使单体形成自由基，从而引起聚合作用。冷却可使聚合速度变慢；一些金属抑制聚合；分子氧阻止链的延长，防碍聚合作用。这些因素在实际操作时都应予以控制。

光聚合以光敏感物核黄素（即VB2）作为催化剂，在痕量氧存在下，核黄素经光解形成无色基，无色基被氧再氧化成自由基，从而引起聚合作用。

聚丙烯酰胺的基本结构，为丙烯酰胺单位构成的长链，链与链之间通过甲叉桥联结在一起。链的纵横交错，形成三维网状结构，使凝胶具有分子筛性质。网状结构还能限制蛋白质等样品的扩散运动，使凝胶具有良好的抗对流作用。此外，长链上富含酰胺基团，使其成为稳定的亲水凝胶。

聚丙烯酰胺凝胶的质量主要由凝胶浓度和交联度决定。每100ml凝胶溶液中含有的单体（Acr）和交联剂（Bis）总克数称为凝胶浓度，用T％表示。凝胶溶液中，交联剂（Bis）占单体（Acr）和交联剂（Bi s）总量的百分数称为交联度，用C％表示。改变凝胶浓度以便适应各种样品的分离。一般常用7.5％浓度的聚丙烯酰胺凝胶分离蛋白质，而用2.4%的分离核酸。但根据蛋白质与核酸分子量不同，适用的浓度也不同（见表1）。表1 凝胶浓度选用表

3、不连续聚丙烯酰胺凝胶电泳的原理

系统的不连续性表现在以下几个方面：

1）凝胶板由上、下两层胶组成，两层凝胶的孔径不同。上层为大孔径的浓缩胶，下层为小孔径的分离胶。浓缩胶：又称堆积胶。凝胶浓度较小，孔径相对较大。把较稀的样品加在浓缩胶上，经过大孔径凝胶的迁移作用二被浓缩在一个狭窄的区带，使样品组分在分离胶中得以高分辨率的分离。

分离胶:又称电泳胶，通常孔径较小，通过选择合适的凝胶浓度，使样品组分得以很好地分离。分离胶又分为均一胶和梯度胶。

2）缓冲液离子组成及各层凝胶的pH不同。本实验采用碱性系统。电极缓冲液为pH8.3的Tris-甘氨酸缓冲液，浓缩胶为pH6.7的Tris-HCl缓冲液。而分离胶为pH8.9的Tris-HCl缓冲液。

3）在电场中形成不连续的电位梯度。在这样一个不连续的系统里，存在三种物理效应，即电荷效应、分子筛效应和浓缩效应。在这三种效应的共同作用下，待测物质被很好地分离开来。下面以本实验要分离的小麦苗过氧化物酶同工酶为例，分别说明三种效应的作用：

（1）电荷效应：各种酶蛋白按其所带电荷的种类及数量，在电场作用下向一定电极，以一定速度泳动。

（2）分子筛效应：分子量小，形状为球形的分子在电泳过程中受到阻力较小，移动较快；反之，分子量大、形状不规则的分子，电泳过程中受到的阻力较大，移动较慢。这种效应与凝胶过滤过程中的情况不同。

（3）浓缩效应：待分离样品中的各组分在浓缩胶中会被压缩成层，而使原来很稀的样品得到高度浓缩。其原因如下：

①由于两层凝胶孔径不同，酶蛋白向下移动到两层凝胶界面时，阻力突然加大，速度变慢。使得在该界面处的待分离酶蛋白区带变窄，浓度升高。

②在聚丙烯酰胺凝胶中，虽然浓缩胶和分离胶用的都是Tris-HCl缓冲液，但上层浓缩胶为pH 6.7，下层分离胶为pH8.9。HCl是强电解质，不管在哪层胶中，HCl几乎都全部电离，Cl－布满整个胶板。待分离的酶蛋白样品加在样品槽中，浸在pH8.3和Tris-甘氨酸缓冲液中。电泳一开始，迁移率最大的Cl－迅速跑到最前边，成为快离子（前导离子）。在pH6.7条件下解离度仅有0.1～1％的甘氨酸（pI = 6.0 ）迁移率最低，跑在最后边，成为慢离子（尾随离子）。这样，快离子和慢离子之间就形成了一个不断移动的界面。在pH6.7条件下带有负电荷的酶蛋白，其迁移率介于快慢离子之间，被夹持分布于界面附近，逐渐形成一个区带。

由于快离子快速向前移动，在其原来停留的那部分地区成了低离子浓度区，即低电导区。因为电位梯度V、电流强度I和电导率S之间有如下关系：

V＝I/S (4)

所以在电流恒定条件下低电导区两侧就产生了较高的电位梯度。这种在电泳开始后产生的高电位梯度作用于酶蛋白和甘氨酸慢离子加速前进，追赶快离子。本来夹在快慢离子之间的酶蛋白区带，在这个追赶中被逐渐地压缩聚集成一条更为狭窄的区带。这就是所谓的浓缩效应。

当酶蛋白和慢离子都进入分离胶后，pH从6.7变为8.9，甘氨酸解离度剧增，迁移率迅速加大，从而赶上并超过所有酶蛋白分子。此时，快慢离子的界面跑到被分离的酶蛋白之前，不连续的高电位梯度不再存在。于是，此后的电泳过程中，酶蛋白在一个均一的电位梯度和pH条件下，仅按电荷效应和分子筛效应而被分离。与连续系统相比，不连续系统的分辨率大大提高，因此已成为目前广泛使用的分离分析手段。

4、过氧化物酶同工酶电泳

同工酶是指其催化的化学反应相同，而酶的结构、理化性质乃至免疫性质不同的一组酶。植物在发育过程中，所含同工酶的种类和比例都不相同，它们与植物的遗传、生长发育、代调节及抗性等都有一定

关系，因此作为基因表达的产物，测定同工酶谱是认识基因存在和表达的一种工具，在植物的种群、发育及杂交遗传的研究中有重要的意义。

过氧化物酶是植物体普遍存在的、活性较高的一种酶。它与呼吸作用、光合作用及生长素的氧化等都有关系。在植物生长发育过程中它的活性不断发生变化，测定这种酶的活性或其同工酶，可以反映某一时期植物体代的变化。

利用聚丙烯酰胺凝胶电泳测定同工酶，方法简便，灵敏度高，重现性强，测定结果便于观察、记录和保存。本实验采用聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳技术，分离、鉴定土豆、豆芽过氧化物酶同工酶。

同工酶染色：根据酶的生物化学反应，通过染色方法显示出酶的不同区带。过氧化物酶能催化过氧化氢使联苯胺氧化成蓝色或棕色产物，据此即可将该酶在凝胶中显色定位。

三、实验材料、仪器与试剂

1、材料土豆与豆芽

2、仪器：

DYCZ-24E电泳槽、DYY-11型和DYY-12型三恒多用电泳仪、台式高速离心机、微量进样器、芬兰可调移液器，研钵、50ml烧杯，量筒、大培养皿等玻璃器皿

3、试剂：

电泳试剂贮存液配置见附表(附表1)

染色液成分：抗坏血酸70.4mg,联苯胺溶液(2g联苯胺溶于18ml温热冰醋酸中,再加入蒸馏水72ml) 20ml,0.6%(或1.2%)过氧化氢20ml,蒸馏水60ml。

四、实验步骤

①安装制胶模具（教师演示，学生安装）

注意事项：a、在整个过程中要轻拿轻放，以免将玻璃板弄碎。

②制作分离胶(浓度10%)

分离胶配方(浓度10%):pH8.9 Tris-HCl溶液:0.8ml

分离胶PAG溶液:1.2ml

蒸馏水:1.6ml

10%TEMED:40μl

%AP: 40μl

将上述溶液充分混匀,立即全部倒入安装好的制胶玻板中,为使分离胶界面平整,可在倒入分离胶后约5min后在其表面沿高板缓慢均匀加入0.5ml蒸馏水并将电泳槽轻轻敲击桌面。再静置40min左右,让分离胶凝聚完全。

③制作浓缩胶(浓度2.4%)

浓缩胶配方(浓度2.4%):pH6.7 Tris-HCl溶液:0.42 ml

浓缩胶PAG溶液:1.25ml

40%蔗糖溶液:1.25ml

10%TEMED:30μl

10%AP: 30μl

将上述溶液充分混匀,在聚合完全的分离胶上,倒入浓缩胶,（注意在倒入浓缩胶前要去掉分离胶表层的水）同时插入梳子,直到溶液装满和梳子插平为止。再静置40min左右,浓缩胶聚合完全后为乳白色。

（注意事项：A、在整个过程中要将制胶模具垂直方在桌面上，不容许倾斜。B、充分混匀的（分离胶或浓缩胶）溶液应尽快用移液枪延高板的一侧慢慢加入胶板中

C、胶制作完成后，松开卡板取下橡胶皮，然后再用卡板卡紧胶板。要注意低板在侧。）

④制样：取适量(2g)的马铃薯于研钵中,加1ml的PBS(磷酸缓冲液,pH7.4),于冰上研磨至匀浆状,收集在1.5ml的离心管中,在台式离心机中以8000rpm离心5min，取上清,即为粗酶提取液,其中含有所需的AP X。另外,豆芽研磨可取4g左右,同样加入1ml的PBS。

⑤点样

在浓缩胶聚合完毕后,小心取出梳子,两拇指和食指捏住梳子的柄,其余三指顶住制胶框两侧,匀速地拔出梳子,然后向电泳槽中倒入预冷的电极缓冲液（原液要稀释10倍）,缓冲液要没过低板。

点样前,要对样品进行预处理,即把粗酶提取液与甘油溴酚蓝指示剂以4:1混合,用50μl的微量点样器吸取样品20μl,将点样器的针头小心插入到点样孔底部,慢慢注入样品,要注意防止漂样。

⑥电泳

点样完毕后,连接好导线(正负电极不要接反,红色为正极,黑色为负极),将电压调至70 V,当溴酚蓝标志线移至浓缩胶与分离胶分界处,将电压调至150V,电泳2-3小时,当溴酚蓝标志线刚好跑出胶板时,结束电泳。

过氧化物酶

三、过氧化物酶活性的测定 过氧化物酶通过催化酚类物质与H2O2反应生成醌类来清除植物体内的H2O2.过氧化物酶还与生长素、NADH、NADPH的氧化有关，在植物代谢中起着重要作用。 实验前思考 1、POD和CAT清除H2O2的反应有何不同 2、植物体内有哪些主要的过氧化物酶？ 原理 愈创木酚（邻甲基苯酚）可作为过氧化物酶的底物，与H2O2反应生成茶褐色产物。该物质在470nm处有最大吸收峰，故可以分光光度计测定过氧化物酶的活性。 材料、仪器与试剂 1、材料 马铃薯块茎或其他植物组织材料 2、仪器及用具 紫外分光光度计；离心机；研钵；5ml量筒；25ml容量瓶；微量进样器；秒表。 3、试剂 （1）50mmol·l-1ph值为5.5的磷酸缓冲液。 （2）50mmol·l-1愈创木酚溶液；称取6.207g愈创木酚，用少许酒精溶解，然后定容至1000ml。 （3）2% H2O2；取30% H2O267ml，加水至100ml。 方法与步骤 1、酶液的提取

取5.0g洗净去皮的马铃薯块茎，切碎至于研钵中，加适量的磷酸缓冲液研磨成匀浆，将匀浆全部转入离心管中，以3000g离心10min，上清液转入25ml容量瓶。沉淀用5ml磷酸缓冲液再提取两次，上清液并入容量瓶，定容至25min，低温下保存备用。 2、过氧化物酶活性测定 酶活性测定的反应体系包括：2.9ml50 mmol·l-1磷酸缓冲溶液，1ml2%HO，1ml50mmol·l-1愈创木酚溶液和0.1ml酶液。取2支试管分别加入上述各溶液，1支于沸水中5min作为对照，另1支于37℃水浴中保温15min。反应结束后立即利用分光光度计检测其在470nm 波长下的吸光度，测定3～5min的吸光度变化。 结果与计算 以每分钟内的△A470变化0.01为1个过氧化物酶活性单位。 过氧化物酶活性（u·g-1·min-1）=△A470V÷0.01W t Vt 式中：△A470：反应时间内吸光度的变化； W为材料鲜重（g） V为酶提取液总量（ml）； V t为反应系统中加入的酶液量（ml）； t为反应时间（min）。 试验后思考题 1、在此实验中△A470反应时间如何掌握？ 2、使用愈创木酚溶液时要注意什么？为什么？

过氧化物酶peroxidase 简介

过氧化物酶peroxidase 简介 peroxidase 氧化还原酶的一种。 过氧化物酶是由微生物或植物所产生的一类氧化还原酶,它们能催化很多反应. 过氧化物酶是以过氧化氢为电子受体催化底物氧化的酶。主要存在于细胞的过氧化物酶体中,以铁卟啉为辅基,可催化过氧化氢氧化酚类和胺类化合物,具有消除过氧化氢和酚类、胺类毒性的双重作用。 过氧化物酶体是由一层单位膜包裹的囊泡, 直径约为0.5～1.0μm, 通常比线粒体小。普遍存在于真核生物的各类细胞中,在肝细胞和肾细胞中数量特别多。过氧化物酶体的标志酶是过氧化氢酶,它的作用主要是将过氧化氢水解。过氧化氢(H2O2)是氧化酶催化的氧化还原反应中产生的细胞毒性物质,氧化酶和过氧化氢酶都存在于过氧化物酶体中,从而对细胞起保护作用。 植物体中含有大量过氧化物酶，是活性较高的一种酶。它与呼吸作用、光合作用及生长素的氧化等都有关系。在植物生长发育过程中它的活性不断发生变化。一般老化组织中活性较高，幼嫩组织中活性较弱。这是因为过氧化物酶能使组织中所含的某些碳水化合物转化成木质素，增加木质化程度，而且发现早衰减产的水稻根系中过氧化物酶的活性增加，所以过氧化物酶可作为组织老化的一种生理指标。此外，过氧化物同工酶在遗传育种中的重要作用也正在受到重视. 催化从底物移去电子，并转给过氧化氢反应。 即：供体+H2O2→氧化的供体+2H2O，是一种血红素蛋白(hemoprotein)。 如过氧化氢酶便是过氧化物酶的一种。过氧化氢酶可与葡萄糖氧化酶配合使用，脱除蛋清中的葡萄糖，代替了传统的自然发酵的方法，从而提高产品质量，缩短生产周期。 在医学上，也可作为工具酶，用于检验尿糖和血糖。 现代医学上认为机体衰老与氧化有关，例如染色体、酶等的氧化。所以，一些有还原性功能的物质可以在某种程度上抗衰老，如过氧化物酶体，维生素C、E也有抗衰老作用。

过氧化物酶同工酶聚丙烯酰胺凝胶电泳之令狐文艳创作

过氧化物酶同工酶聚丙烯酰胺凝胶电泳 令狐文艳 一、目的 1、了解聚丙烯酰胺凝胶电泳原理 2、了解聚丙烯酰胺凝胶的制作过程 3、了解过氧化物酶同工酶电泳过程 二、实验原理： 1、电泳原理及影响电泳的主要因素 带电粒子在电场中向与其自身带相反电荷的电极移动，这种现象称为电泳。用电泳技术分离、分析蛋白质、酶、核酸等生物大分子，有较高的分辨率，目前已成为生物科学研究中必不可少的手段之一。 带电离子在电场中的泳动速度（1）和迁移率（泳动度）（2） V= E·q·a/6πrη (1) u= q·a/6πrη (2)

由（2）式可以看出，凡能影响溶液粘度η的因素如温度，影响分子带电量q及解离度a的因素如pH的改变，都会对迁移率产生影响。因此，电泳应尽可能在恒温条件下进行。并选用一定pH的缓冲液。同时，所选用的pH以能扩大各种被分离物质所带电荷量的差异为好，以利于分离各种成分。迁移率与粒子的大小（r）有关，非球形粒子（如DNA）在电泳过程中会受到更大的阻力，即粒子的移动速度还与粒子形状有关。 另外，迁移率还受电渗现象的影响。所谓电渗是指在电场中，液体对于固体支持物的相对移动。例如在纸电泳中，由于滤纸（纤维素）上带有负电荷，因感应相吸而使与滤纸相接触

的水溶液带正电荷，从而使液体向负极移动，带动着本来是向负极泳动的物质以更快的速度移动。因此，电泳时应避免用高电渗物质作支持介质。聚丙烯酰胺凝胶结构中不带电荷，在电场中电渗现象极为微小。这些特点，使得聚丙烯酰胺凝胶适合作区带电泳的支持介质。 最后，要考虑选用离子强度适宜的溶液。一般低离子强度比较合适，因为此时导电性低，产生的热量较少。同时可使被分离的带电离子对电流贡献最大从而加快电泳速度。但也不能过低，它必须可以缓冲被分离样品中带电离子对凝胶pH的影响，且过低的离子强度易导致蛋白质凝聚。一般最适的离子强度在0.01～0.1mol/L之间。最常见的为0.05。 在稀溶液中，离子强度Ⅰ可用下式计算：Ⅰ＝ 1/2ΣmiZi2 (3) （3)式中，mi为离子的摩尔浓度，Zi为离子的价数。 2、聚丙烯酰胺凝胶 聚丙烯酰胺凝胶电泳是以聚丙烯酰胺凝胶作为载体的一种区带电泳。这种凝胶是以丙烯酰胺单体（Acrylamide，简写为Acr）和交联剂N，N’-甲叉双丙烯酰胺（N,N’-Methylena Bisacrylamide，简写为Bis）在催化剂的作用下聚合而成的。

实验二 过氧化物酶同工酶的提取、分离

实验二过氧化物酶同工酶的提取、分离 苟亚峰 摘要：本实验采用聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳技术，分离小麦幼苗过氧化物酶同工酶，通过染色方法显示出酶的不同区带，以鉴定玉米幼苗过氧化物酶同工酶，实验结果显示玉米幼苗中至少含有5种过氧化物同工酶。 关键词：过氧化物同工酶；PAGE；电泳分离 引言 同工酶是指催化同一种化学反应，但酶的分子结构组成却有所不同的一组酶。同工酶与生物的遗传，生长发育，代谢调节及抗性等都有一定的关系，如过氧化物酶在细胞代谢过程中与呼吸作用，光合作用，及生长素的氧化等都有关系，测定POD活性或其同工酶，可以反映某一时期植物体内代谢变化。 电泳(electrophoresis，简称EP ) 指带电粒子在电场中向与其自身所带电荷相反的电极方向移动的现象。1937年瑞典科学家Tiselius 成功地将血清蛋白质分成清蛋白、α1、α2、β和γ球蛋白5个主要成分，由于他的突出贡献，1948年荣获诺贝尔奖。50年代，先后出现了以滤纸、醋酸纤维素薄膜、淀粉及琼脂作为支持物的电泳技术。60年代，出现了聚丙烯酰胺凝胶电泳技术，在此基础上发展了SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳、等电聚焦电泳、双向电泳和印迹转移电泳等技术。这些技术具有设备简单，操作方便，分辨率高等优点。 聚丙烯酰胺凝胶电泳是以聚丙烯胺凝胶作为载体的一种区带电泳。这种凝胶是由丙烯酰胺单体（Acr）和交联剂N，N’-甲叉双丙烯酰胺（Bis）在催化剂作用下聚合而成的，Acr和Bis在具有自由基团体系时，就会聚合。引发产生自由基的方法有两种：（1）化学法：引发剂是过硫酸铵(AP)，催化剂N、N、N’、N’-四甲基乙二胺（TEMED），它的碱基催化AP产生自由硫酸基，其氧原子激活丙烯酰胺单体形成单体长链。化学聚合形成的凝胶孔径较小，且重复性好，用来制备分离胶；（2）光聚合法：光聚合法的催化剂是核黄素（VB2），光聚合形成的凝胶孔径较大，且不稳定，适于制备大孔径的浓缩胶。

过氧化物酶同工酶电泳分析(经典有用)

过氧化物酶同工酶电泳分析 实验原理 （1）凝胶板由上、下两层胶组成，两层凝胶的孔径不同。上层为大孔径的浓缩胶，下层为小孔径的分离胶。 （2）缓冲液离子组成及各层凝胶的pH不同。本实验采用碱性系统。电极缓冲液为pH8.3的Tris-甘氨酸缓冲液，浓缩胶为pH6.7的Tris-HCl缓冲液。而分离胶为pH8.9的Tris-HCl缓冲液。 （3）在电场中形成不连续的电位梯度。在这样一个不连续的系统里，存在三种物理效应，即电荷效应、分子筛效应和浓缩效应。在这三种效应的共同作用下，待测物质被很好地分离开来。 下面以本实验要分离的小麦苗过氧化物酶同工酶为例，分别说明三种效应的作用： （1）电荷效应：各种酶蛋白按其所带电荷的种类及数量，在电场作用下向一定电极，以一定速度泳动。 （2）分子筛效应：分子量小，形状为球形的分子在电泳过程中受到阻力较小，移动较快；反之，分子量大、形状不规则的分子，电泳过程中受到的阻力较大，移动较慢。这种效应与凝胶过滤过程中的情况不同。 （3）浓缩效应：待分离样品中的各组分在浓缩胶中会被压缩成层，而使原来很稀的样品得到高度浓缩。其原因如下： ①由于两层凝胶孔径不同，酶蛋白向下移动到两层凝胶界面时，阻力突然加大，速度变慢。使得在该界面处的待分离酶蛋白区带变窄，浓度升高。 ②在聚丙烯酰胺凝胶中，虽然浓缩胶和分离胶用的都是Tris-HCl缓冲液，但上层浓缩胶为pH 6.7，下层分离胶为pH 8.9。HCl是强电解质，不管在哪层胶中，HCl几乎都全部电离，Cl－布满整个胶板。待分离的酶蛋白样品加在样品槽中，浸在pH8.3和Tris-甘氨酸缓冲液中。电泳一开始，有效泳动率最大的Cl－迅速跑到最前边，成为快离子（前导离子）。在pH6.7条件下解离度仅有0.1～1％的甘氨酸（pI = 6.0 ）有效泳动率最低，跑在最后边，成为慢离子（尾随离子）。这样，快离子和慢离子之间就形成了一个不断移动的界面。在pH6.7条件下带有

过氧化物酶同工酶聚丙烯酰胺凝胶电泳.

一、目的 由（2）式可以看出，凡能影响溶液粘度η的因素如温度，影响分子带电量q及解离度a的因素如pH的改变，都会对迁移率产生影响。因此，电泳应尽可能在恒温条件下进行。并选用一定pH的缓冲液。同时，所选用的pH以能扩大各种被分离物质所带电荷量的差异为好，以利于分离各种成分。迁移率与粒子的大小（r）有关，非球形粒子（如DNA）在电泳过程中会受到更大的阻力，即粒子的移动速度还与粒子形状有关。 另外，迁移率还受电渗现象的影响。所谓电渗是指在电场中，液体对于固体支持物的相对移动。例如在纸电泳中，由于滤纸（纤维素）上带有负电荷，因感应相吸而使与滤纸相接触的水溶液带正电荷，从而使液体向负极移动，带动着本来是向负极泳动的物质以更快的速度移动。因此，电泳时应避免用高电渗物质作支持介质。聚丙烯酰胺凝胶结构中不带电荷，在电场中电渗现象极为微小。这些特点，使得聚丙烯酰胺凝胶适合作区带电泳的支持介质。 最后，要考虑选用离子强度适宜的溶液。一般低离子强度比较合适，因为此时导电性低，产生的热量较少。同时可使被分离的带电离子对电流贡献最大从而加快

电泳速度。但也不能过低，它必须可以缓冲被分离样品中带电离子对凝胶pH的影响，且过低的离子强度易导致蛋白质凝聚。一般最适的离子强度在0.01～ 0.1mol/L之间。最常见的为0.05。 在稀溶液中，离子强度Ⅰ可用下式计算： Ⅰ＝1/2ΣmiZi2 (3) （3)式中，mi为离子的摩尔浓度，Zi为离子的价数。 2、聚丙烯酰胺凝胶 聚丙烯酰胺凝胶电泳是以聚丙烯酰胺凝胶作为载体的一种区带电泳。这种凝胶是以丙烯酰胺单体（Acrylamide，简写为Acr）和交联剂N，N’-甲叉双丙烯酰胺（N,N’-Methylena Bisacrylamide，简写为Bis）在催化剂的作用下聚合而成的。Acr和Bis在它们单独存在或混合在一起时是稳定的，且具有神经毒性，操作时应避免接触皮肤。但在具有自由基团体系时，它们聚合。引发产生自由基团的方法有两种，即化学法和光化学法。 化学聚合的引发剂是过硫酸铵 (NH4)2S2O3（Ammonium persulfate，简写为Ap），催化剂是N，N，N’,N’-四甲基乙二胺（Tetramethylenediamine，简写为TEMED）。在催化剂TEMED的作用下，由过硫酸铵（Ap）形成的自由基又使单体形成自由基，从而引起聚合作用。冷却可使聚合速度变慢；一些金属抑制聚合；分子氧阻止链的延长，防碍聚合作用。这些因素在实际操作时都应予以控制。 光聚合以光敏感物核黄素（即VB2）作为催化剂，在痕量氧存在下，核黄素经光解形成无色基，无色基被氧再氧化成自由基，从而引起聚合作用。 聚丙烯酰胺的基本结构，为丙烯酰胺单位构成的长链，链与链之间通过甲叉桥联结在一起。链的纵横交错，形成三维网状结构，使凝胶具有分子筛性质。网状结构还能限制蛋白质等样品的扩散运动，使凝胶具有良好的抗对流作用。此外，长链上富含酰胺基团，使其成为稳定的亲水凝胶。 聚丙烯酰胺凝胶的质量主要由凝胶浓度和交联度决定。每100ml凝胶溶液中含有的单体（Acr）和交联剂（Bis）总克数称为凝胶浓度，用T％表示。凝胶溶液中，交联剂（Bis）占单体（Acr）和交联剂（Bis）总量的百分数称为交联度，用C％表示。改变凝胶浓度以便适应各种样品的分离。一般常用7.5％浓度的聚丙烯酰胺凝胶分离蛋白质，而用2.4%的分离核酸。但根据蛋白质与核酸分子量

实验十-同工酶分析

实验四同工酶分析 同工酶概述 酶是以蛋白质为主要成分的生物催化剂。在生物体内，有一些酶催化相同的反应，但其结构不同。它们对底物的浓度、pH、温度等的最适要求不同，酶活力的调控反应及其所在的细胞分布也不一样。把催化相同反应而结构和理化性质不同的酶的分子类型称为同工酶（isozyme）。 同工酶概念的提出，揭示了不同生物、同一生物不同器官和不同组织起源的酶可作用于同一底物，催化相同的反应，但在其他性质方面可以不尽相同。大量研究表明，同工酶在生物界是广泛存在的。在动植物和微生物体中、同一物种的不同个体、同一个体的不同器官、组织和细胞、同一细胞的不同部位、生长发育的不同阶段、不同的代谢条件下，都有不同的同工酶分布。现在已发现的酶中，有一半以上的酶已经发现有同工酶存在。可以进行同工酶分析的酶已有100多种。不同同工酶可以根据电泳迁移率予以区别和编号，以向阳极方向泳动最快的编为同工酶1。 从分子结构上看，同工酶的形成有以下学说或原因： （一）亚单位结构学说亚单位结构学说是研究同工酶理论并对作用机理阐述的较为透彻的学说之一。该学说认为同工酶是由不同亚基按不同方式结合而成的。这个 学说有广泛的实验证据。如已经证明乳酸脱氢酶（LDH）是由A、B两个亚基， 按不同比例结合成的四聚体，所以有5种同工酶：LDH1（A4）、LDH2（A3B1）、 LDH3（A2B2）、LDH4（A1B3）、LDH5（B4）。 （二）不同基因编码由不同的基因或等位基因编码会形成一级结构完全不同或有个别氨基酸残基不同的多肽链。因而产生同工酶。由不同基因引起的同工酶存在于 同一物种的所有个体中，而由等位基因引起的同工酶以一定比率存在于同一族 中。 （三）单一亚单位聚合程度不同有些同工酶的亚单位是完全相同的，如胆碱脂酶（ChE），但不同的酶分子中，亚基数目不同，这就形成分子量不同的5种同工酶。经研究发现，目前发现的100多种同工酶，其组成比例不同，但以单体 （26%）、二聚体（52%）、四聚体（20%）较多，三聚体极少。 （四）多肽链的续发变化多肽链合成后的续发变化与遗传因素无关。续发变化如果只改变部分分子的非活性中心局部结构、组成或对部分分子影响程度不一，都回产 生不同的同工酶。常见的续发改变有脱氨基作用、甲酰或乙酰化作用、巯基氧化、 磷酸基团相加、部分肽段脱落、多糖或辅酶的增减。 （五）酶空间构象的差异组成、结构相同但空间构象不同的酶分子，其暴露在分子外表的残基不同，会导致其理化性质上的差异，从而形成不同的同工酶。 从以上关于同工酶形成的来看，除了续发改变形成的次生同工酶外，可以说同工酶的差异都是由它们的基因决定的。因此同工酶作为基因表现的标记是可靠的。 同工酶多型性研究、原级和次级同工酶的鉴别、同工酶结构与功能关系的研究等，必须将不同的同工酶分子分离，区带电泳是分离同工酶的最佳方法之一，等电聚焦电泳可将一级结构相同而空间构象不同的同工酶分子分离开来，进而拓宽了该技术的使用范围。通过电泳分离出来的同工酶带，再采用酶组织化学技术染色形成酶谱即可进行分析鉴定。显色的主要方法有以下几种： （一）呈色法直接利用酶作用于底物产生有色产物。如以无色的磷酸酚酞作为底物，经酸性磷酸脂酶催化水解脱出酚酞，反应系统再改为碱性条件，酚酞即呈红色，直接标出同工酶带。同理，用兰色淀粉可测定淀粉同工酶谱，用联苯胺可测定过氧化物酶同工酶酶谱。 （二）化学反应显色法采用不同的化学试剂使酶促反应的产物或尚未分解的底物显

过氧化物酶同工酶聚丙烯酰胺凝胶电泳

过氧化物酶同工酶聚丙烯酰胺凝胶电泳 一、目的 1、了解聚丙烯酰胺凝胶电泳原理 2、了解聚丙烯酰胺凝胶的制作过程 3、了解过氧化物酶同工酶电泳过程 二、实验原理： 1、电泳原理及影响电泳的主要因素 带电粒子在电场中向与其自身带相反电荷的电极移动，这种现象称为电泳。用电泳技术分离、分析蛋白质、酶、核酸等生物大分子，有较高的分辨率，目前已成为生物科学研究中必不可少的手段之一。带电离子在电场中的泳动速度（1）和迁移率（泳动度）（2） V= E·q·a/6πrη(1) u= q·a/6πrη(2)

由（2）式可以看出，凡能影响溶液粘度η的因素如温度，影响分子带电量q及解离度a的因素如p H的改变，都会对迁移率产生影响。因此，电泳应尽可能在恒温条件下进行。并选用一定pH的缓冲液。同时，所选用的pH以能扩大各种被分离物质所带电荷量的差异为好，以利于分离各种成分。迁移率与粒子的大小（r）有关，非球形粒子（如DNA）在电泳过程中会受到更大的阻力，即粒子的移动速度还与粒子形状有关。 另外，迁移率还受电渗现象的影响。所谓电渗是指在电场中，液体对于固体支持物的相对移动。例如在纸电泳中，由于滤纸（纤维素）上带有负电荷，因感应相吸而使与滤纸相接触的水溶液带正电荷，从而使液体向负极移动，带动着本来是向负极泳动的物质以更快的速度移动。因此，电泳时应避免用高电渗物质作支持介质。聚丙烯酰胺凝胶结构中不带电荷，在电场中电渗现象极为微小。这些特点，使得聚丙烯酰胺凝胶适合作区带电泳的支持介质。 最后，要考虑选用离子强度适宜的溶液。一般低离子强度比较合适，因为此时导电性低，产生的热量较少。同时可使被分离的带电离子对电流贡献最大从而加快电泳速度。但也不能过低，它必须可以缓冲被分离样品中带电离子对凝胶pH的影响，且过低的离子强度易导致蛋白质凝聚。一般最适的离子强度在0. 01～0.1mol/L之间。最常见的为0.05。 在稀溶液中，离子强度Ⅰ可用下式计算：Ⅰ＝1/2ΣmiZi2(3) （3)式中，mi为离子的摩尔浓度，Zi为离子的价数。

聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳分析过氧化物酶同工酶实验报告

班级：植物092 姓名：徐炜佳学号：0901080223 聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳分析过 氧化物酶同工酶 研究背景及目的 带电颗粒在电场作用下向着与其电性相反的电极移动，称为电泳(electrophoresis，简称EP )。1937年瑞典科学家Tiselius建立了“移界电泳法(moving boundary EP)”，成功地将血清蛋白质分成清蛋白、α1、α2、β和γ球蛋白5个主要成分，由于他的突出贡献，1948年荣获诺贝尔奖金。50年代，许多科学家着手改进电泳仪，寻找合适的电泳支持介质，先后找到滤纸、醋酸纤维素薄膜、淀粉及琼脂作为支持物。60年代，Davis等科学家利用聚丙烯酰胺凝胶作为电泳支持物，在此基础上发展了SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳、等电聚焦电泳、双向电泳和印迹转移电泳等技术。这些技术具有设备简单，操作方便，分辨率高等优点。目前，电泳技术已成为生物化学与分子生物学以及与其密切相关的医学、农、林、牧、鱼、制药、某些工业分析中必不可少的手段。 同工酶是指能催化同一种化学反应，但其酶蛋白本身的分子结构组成却有所不同的一组酶。它们是DNA 编码的遗传信息表达的结果。最近的研究表明，同工酶与生物的遗传、生长发、代谢调节及抗性等都有一定的关系。因此，测定同工酶在理论上和实践上都有重要的意义。用聚丙烯酰胺凝胶电泳测定同工酶，方法简便、灵敏度高，重现性强，测定结果便于观察、记录和保存。过氧化物酶是植物体内普遍存在的、活性较高的一种酶。它与呼吸作用、光合作用及生长素的氧化等都有关系。在植物生长发育过程中它的活性不断发生变化。因此，测定这种酶的活性或其同工酶的变化情况，可以反映某一时期植物体内代谢的变化。本实验采用聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳技术，分离小麦幼苗过氧化物酶同工酶，根据酶的生物化学反映，通过染色方法显示出酶的不同区带，以鉴定小麦幼苗过氧化物酶同工酶。通过本实验，主要要掌握电泳技术的原理、方法、设计、装置、凝胶配制等问题，熟悉所有的操作过程，另外，对同工酶有一个感性的认识。 实验原理 不连续聚丙烯酰胺凝胶电泳的原理 系统的不连续性表现在以下几个方面： （1）凝胶板由上、下两层胶组成，两层凝胶的孔径不同。上层为大孔径的浓缩胶，下层为小孔径的分离胶。 （2）缓冲液离子组成及各层凝胶的pH不同。本实验采用碱性系统。电极缓冲液为pH8.3的Tris-甘氨酸缓冲液，浓缩胶为pH6.7的Tris-HCl缓冲液。而分离胶为pH8.9的Tris-HCl 缓冲液。 （3）在电场中形成不连续的电位梯度。在这样一个不连续的系统里，存在三种物理效应，即电荷效应、分子筛效应和浓缩效应。在这三种效应的共同作用下，待测物质被很好地分离开来。 下面以本实验要分离的小麦苗过氧化物酶同工酶为例，分别说明三种效应的作用： （1）电荷效应：各种酶蛋白按其所带电荷的种类及数量，在电场作用下向一定电极，以一

实验五 聚丙烯酰胺凝胶电泳分离过氧化物同工酶

实验五聚丙烯酰胺凝胶电泳分离过氧化物同工酶 一、目的 同工酶是指能催化同一种化学反应，但其酶蛋白本身的分子结构组成却有所不同的一组酶。研究表明，植物在发育过程中，所含同工酶的种类和比例都不相同，它们与植物的遗传、生长发育、代谢调节及抗性等都有一定关系，因此作为基因表达的产物，测定同工酶谱是认识基因存在和表达的一种工具，在植物的种群、发育及杂交遗传的研究中有重要的意义。 过氧化物酶是植物体内普遍存在的、活性较高的一种酶。它与呼吸作用、光合作用及生长素的氧化等都有关系。在植物生长发育过程中它的活性不断发生变化，测定这种酶的活性或其同工酶，可以反映某一时期植物体内代谢的变化。 利用聚丙烯酰胺凝胶电泳测定同工酶，方法简便，灵敏度高，重现性强，测定结果便于观察、记录和保存。本实验采用聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳技术，分离小麦幼苗过氧化物酶同工酶，根据酶的生物化学反应，通过染色方法显示出酶的不同区带，以鉴定小麦幼苗过氧化物酶同工酶。 通过本实验要掌握电泳技术的原理、方法、装置、凝胶配制等知识，熟悉主要的操作过程，同时对同工酶有一个感性的认识。 二、原理 1．电泳 带电粒子在电场中向与其自身带相反电荷的电极移动，这种现象称为电泳。近几十年来，电泳作为一项有效的分析、分离和制备技术发展很快，在生产、科研和医疗工作中得到了广泛应用。用电泳技术分离、分析蛋白质、酶、核酸等生物大分子，有较高的分辨率，目前已成为生物科学研究中必不可少的手段之一。 2．影响电泳的主要因素 若将带净电荷q的粒子放入电场，则该粒子所受到的引力F引可用数学式表示如下： F引＝ E·q（1） 式中E为电场强度，单位为“v/cm”，表示电场中单位距离上的电位差。 如果这种情况发生在真空中，则带电粒子会朝着电极加速前进并且最后与电极相撞。但在溶液中，由于电场的牵引力F引与加速运动的粒子和溶液之间产生的阻力（即摩擦力）F阻相对抗。故上述现象不会发生。根据Stokes公式，阻力的大小取决于粒子的大小和形状以及所在介质的粘度： F阻＝ 6πrηv (2) 式中F阻是球形粒子所受的阻力，r是球形粒子的半径，η是溶液的粘度，v是粒子移动的速度。在溶液中，由电场而产生的加速力被阻力所对抗，因此， E·q＝ 6πrηv (3) 将（3）式整理得：

过氧化氢酶和过氧化物酶的作用

过氧化氢酶和过氧化物酶的作用 一、实验目的 1.了解过氧化氢酶的作用，掌握常用的测定过氧化氢酶的方法。 2.了解过氧化物酶的作用，掌握常用的测定过氧化物酶的方法。 二、实验原理 氧化物酶是植物体内普通存在的、活性较高的一种酶。它与呼吸作用、光合作用及生长素的氧化等都有密切关系，在植物生长发育过程中，它的活性不断发生变化，因此测量这种酶，可以反映某一时期植物体内代谢的变化在过氧化物酶催化下，H2O2将愈创木酚氧化成茶褐色产物。此产物在470nm处有最大光吸收，故可通过测470nm下的吸光度变化测定过氧化物酶的活性(愈创木酚法)。 过氧化氢酶普遍存在于植物的所有组织中，其活性与植物的代谢强度及抗寒、抗病能力有一定关系。过氧化氢酶属于血红蛋白酶，含有铁，它能催化过氧化氢分解为水和分子氧，在此过程中起传递电子的作用，过氧化氢则既是氧化剂又是还原剂。 因此，可根据H2O2的消耗量或02的生成量测定该酶活力大小。 在反应系统中加入一定量(反应过量)的过氧化氢溶液，经酶促反应后，用标准高锰酸钾溶液(在酸性条件下)滴定多余的过氧化氢，即可求出消耗的H2O2的量。 三、仪器、原料和试剂 (一)测定过氧化氢酶 仪器722型分光光度计，离心机，研钵，容量瓶，试管，吸管 原料 马铃薯块茎。 试剂 1.0.05mol/LpH5.5的磷酸缓冲液； 2.0.05mol/L愈创木酚溶液； 3.2％H2O2； 4.20％三氯乙酸。 （二）过氧化物酶活性的测定 仪器 研钵，三角瓶，酸式滴定管，恒温水浴锅，容量瓶； 原料 小麦叶片 试剂 1.10％H2SO4 2.0.2mol/LpH7.8磷酸缓冲液 3.0.1mol/L高锰酸钾标准液：称取KMnO43.1605g，用新煮沸冷却蒸馏水配制成1000mL，再用0.1mol/L草酸溶液标定。 4.0.1mol/LH2O2：市售30％H202大约等于17.6mol/L，取30％H2O2溶掖 5.68mL，稀释至l000mL，用标准0.1mol/LKMnO4溶液(在酸性条件下)进行标定。 5.0.1mol/L草酸：称取优级纯H2C2O4·2K2O12.607g用蒸馏水溶解后，定容至1000mL。