在蛋白质酶解或测序前,取一定量的蛋白样品进行氨基酸组成分析,根据结果便可推算出蛋白质量的可靠值。
(一)蛋白质或多肽的水解方法
水解是蛋白质氨基酸组成分析的第一步,产物为游离氨基酸,用于后续定性定量分析。根据研究目的、蛋白质种类、样品数量等采取合适的水解方法。常用的水解方法包括:
1.酸性水解法 HCl是通用的水解剂。在该条件下,得到的氨基酸不消旋,但天冬酰胺和谷氨酰胺分别被完全水解为天冬氨酸和谷氨酸,色氨酸则被完全破坏,半胱氨酸不能从样品中直接测定,酪氨酸部分被水解液中痕量杂质所破坏,丝氨酸和苏氨酸被部分水解,损失分别为10%和5%。
2.碱性水解法 碱性水解一般选用NaOH和KOH作为水解剂。碱水解时,多数氨基酸如丝氨酸、苏氨酸、精氨酸以及半胱氨酸遭到破坏,其他的氨基酸外消旋化,仅色氨酸是稳定的。所以此法仅限于测定色氨酸的含量。
3.酶水解法 用一组蛋白酶水解肽链,特别适用于对化学水解敏感的氨基酸如天冬酰胺和谷氨酰胺的测定。但反应需要较长的时间,水解的产物为较小的肽段,水解不完全。另外,因为酶本身也是蛋白质,对样品的测定结果可能会有干扰。
4.微波辐射能水解法 微波是一种高频电磁波,其能量传递是通过分子的极化,微波能量的快速吸收将水解的时间缩短,显著提高了氨基酸组成分析的效率。
5.膜上蛋白质印迹样品的水解(原位分析)采用电转移印迹法把样品转移到聚偏氟乙烯(PVDF)膜上,然后在PVDF膜上直接进行盐酸水解和氨基酸分析。
(二)特殊氨基酸的保护
不同水解条件下,一些敏感氨基酸如色氨酸和半胱氨酸可能遭水解破坏。因此,水解过程中需要对特殊氨基酸的保护,保证正确测定其含量。
1.色氨酸的保护方法 ①水解酸中加添加剂:例如加入巯基乙酸和β-巯基乙醇,使色氨酸的回收可达80%。②有机酸:3mol/L巯基乙磺酸或4mol/L甲磺酸在水解时对色氨酸有一定的保护作用。③酶:利用蛋白酶作为水解剂,条件温和,对天冬酰胺和谷氨酰胺及色氨酸均无破坏作用。④碱:用氢氧化钠和氢氧化钡代替酸水解,可保护色氨酸不被破坏。⑤光谱法:分光光度法与二阶微分光谱法。(www.daowen.com)
2.半胱氨酸的保护方法 ①还原烷化法:产生能抗水解的半胱氨酸衍生物。烷化试剂包括4-乙烯吡啶和碘代乙酸。②氧化反应:过甲酸氧化反应被用来转化半胱氨酸和胱氨酸成为半胱磺酸再进行测定。
(三)衍生方法及原理
衍生是将氨基酸衍生为有利于测定或分离的化合物。大多数氨基酸不含有芳香环等生色团,无法直接用紫外法检测,需要先将氨基酸衍生为具有较强紫外或荧光吸收的衍生物。从衍生角度看,氨基酸分析可以分为柱后反应法和柱前衍生法两大类。
1.柱后反应法 将游离氨基酸经过色谱柱分离后,各种氨基酸再与显色剂茚三酮、荧光胺、邻苯二甲醛等相互作用。柱后反应比较稳定,对样品预处理要求低,容易定量和自动化操作,但是该法检测灵敏度不高,分析时间长。
2.柱前衍生法 首先氨基酸和化学偶联试剂反应生成氨基酸的衍生物,然后再用色谱柱将各种衍生物分离,直接检测衍生物的光吸收或荧光发射。此法可检测OPA、PTC-、PTH-、DABS-、Dansyl-和DABTH-氨基酸,分析灵敏度高,可利用HPLC进行氨基酸分析。
(四)氨基酸定性和定量分析
氨基酸的定性和定量分析一般采用纸层析、薄层层析、离子交换柱层析等方法。采用HPLC仪和氨基酸自动分析仪更好。随着仪器的不断改进,一个样品的测定仅需20min即可完成。蛋白质中氨基酸的组成一般用每摩尔蛋白质中氨基酸残基的摩尔数表示或每100g蛋白质中含氨基酸的克数表示。所以需测定蛋白质的分子量。
(五)测定氨基酸组成的分析方法
几种常见的氨基酸分析方法有:①茚三酮反应;②荧光胺法;③邻苯二甲醛(OPA)法;④磺酰氯二甲胺偶氮苯(Dabsyl-Cl)。
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