前言:尋找寫作靈感?中文期刊網用心挑選的藻膽體純化鑒定生物綜合實驗設計論文,希望能為您的閱讀和創作帶來靈感,歡迎大家閱讀并分享。
1藻膽體簡介
藻膽體由“桿”復合物和“核”復合物組成。前者直徑12nm,長度18nm,由若干個藻膽蛋白(包括藻紅蛋白、藻藍蛋白)六聚體通過連接肽聚合而成,組成六聚體的每個單體包括藻藍蛋白α和β兩個亞基;核復合物直徑12nm,長度12nm,由3個藻膽蛋白(別藻藍蛋白)三聚體和相應的連接肽組成,三聚體中每個單體由別藻藍蛋白α和β兩個亞基組成。核結構并排排列并附著于類囊體表面,桿結構分布于其核結構側面,呈放射狀排列,構成完整的藻膽體。在完整的藻膽體中,藻紅蛋白、藻藍蛋白復合物將吸收的光能傳遞給別藻藍蛋白復合物,能量最終被匯集并傳遞給光系統中的葉綠素a。不同物種藻膽體的組成和結構差異較大,而在實驗教學中宜選擇組成和結構比較簡單的藻膽體(如Synechococcus6301)。尤其是只含有藻藍蛋白和別藻藍蛋白,不包含藻紅蛋白的藻膽體,更適宜于該綜合實驗。
2實驗流程
藻膽體分離、純化以及性質分析實驗的具體操作步驟在相關文獻中均有詳細介紹,在此只給出實驗流程及所用到的實驗技術。其中,藻膽體分離和純化過程中,常溫操作及高濃度(0.6~0.9mol/L)磷酸緩沖液是保持藻膽體結構完整的關鍵,這兩個條件也是分離藻膽體實驗操作的特殊之處,完整的藻膽體經蔗糖密度梯度離心后形成明藍色區帶,吸收光譜最大吸收峰位于610~615nm;而藻膽蛋白的分離純化需在4℃下進行。另外,通過透析除去磷酸鹽(通常降至5mmol/L以下)后,藻膽體自動解體。
3藻膽體作為實驗材料的優勢
3.1實驗材料容易獲得
藍藻培養方法現已非常成熟,且藍藻在旺盛生長時,藻膽體占可溶性蛋白含量的80%左右,因此完成以上實驗流程每組只需要30~50g藍藻細胞。
3.2綜合性強
該實驗涉及表面活性劑的使用、密度梯度離心、透析、吸收光譜分析、SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳以及色譜等多項常用生化技術。
3.3實驗結果明顯、成功率高
實驗中得到的藻膽體及其解聚得到的藻膽蛋白均為有色的色素蛋白,密度梯度離心和層析結果均可直接觀察,增加了學生實驗過程中的興趣度,且各組往往是得到藻膽體和藻膽蛋白量上的差異,基本不會出現無實驗結果的問題。
3.4難度適當
在進行充分準備后,高年級本科生均可完成整個實驗流程,該實驗流程約需要24~36學時。該實驗靈活性強,既可作為綜合性實驗,也可作為分步實驗,隨講隨做,將每個實驗結果凍存備用,因此各院??筛鶕n時情況、學生基礎以及具體實驗條件對該實驗流程進行適當修改。此外,有條件的學校還可以在此基礎上,完成完整藻膽體的電鏡觀察、藻膽體及藻膽蛋白室溫或低溫熒光激發/發射光譜分析以及連接肽的分離純化等實驗,以增加實驗難度。
3.5實驗費用較低
完成實驗操作,若藻膽蛋白的純化使用羥基磷灰石柱層析,每組所需試劑耗材300元左右。
4實驗存在的問題
(1)密度梯度離心是純化藻膽體的必需途徑,也是制約該綜合性實驗大規模開展的重要因素,完成該實驗流程需至少收集2管的藻膽體(每管容量50mL,上樣5~10mL),而每臺超速離心機只能同時放置6支離心管。由于我院擁有1臺超速離心機,因此該實驗每次開設均不超過6個小組。
(2)藻膽體結構與功能的研究始于上世紀70年代,現在已成為研究得最為透徹的生物大分子之一,目前已不是研究熱點,因此該實驗設計基本屬于驗證型,相比而言創新性稍顯不足,但無疑是訓練學生蛋白分離純化相關技術不可多得的實驗材料。
5結語
藻膽體純化鑒定實驗為蛋白質復合體分離純化經典實驗,由于色素與肽鏈共價結合,實驗難度相對較低,且該實驗既體現蛋白質純化普遍規律,又有其自身特點(藻膽體常溫下穩定),是學生辨正認識蛋白分離純化流程的良好范例。
作者:黃輝 潘寶平 單位:天津師范大學生命科學學院