Wyklady 2 Flashcards
Elektroforeza kapilarna (technika)
2 naczynia (oddzielone od siebie przestrzenie elektrod), w jednym i drugim naczyniu zanurzona jest kapilara. Od strony anody podłączony jest detektor, który rejestruje napływ kolejnej frakcji białek, dzięki czemu możemy dokonać detekcji i zbierać je oddzielnie
Skład żelu w elektroforezie
Pochodne cukrowe: żel agarowy, skrobiowy, agarozowy czy też poliakrylamidowy
Jaką elektroforezę na jakim żelu prowadzimy do rozdziału kwasów nukleinowych
Elektroforezę poziomą na żelu agarozowym
Jaką elektroforezę na jakim żelu prowadzimy do rozdziału białek
Elektroforezę pionową na żelu poliakrylamidowym
Od czego zależy szybkość migracji cząsteczek w polu elektrycznym
-wlasciwosci cząsteczek (masa cząsteczkowa, kształt, wypadkowy ładunek)
- właściwości buforów (siła jonowa, skład jonowy, lepkość)
-wielkosc przyłożonego pola elektrycznego
-innych czynników (temperatura, dyfuzja)
Od czego zależy wypadkowy ładunek białka
Od składu aminokwasowego
Od pH buforu fazy rozpraszającej
Jak naładowane jest białko kiedy pH<pI
Dodatnio
Jak naładowane jest białko kiedy pH>pI
Ujemnie
Jakie pH zwykle mają bufory w elektroforezie
8-9 (więc większość białek jest anionami i wędrują do anody)
Prędkość wędrowania a kształt białka
Prędkość wędrowania jest odwrotnie proporcjonalna od kwadratu promienia cząsteczki. Białka o wydłużonym kształcie wędrują wolniej niż to wynika z ich ładunku elektrycznego
Jak siła jonowa buforu wpływa na białka w elektroforezie
Im wyższa siła jonowa tym bardziej zostaje zniesione oddziaływanie pomiędzy cząsteczkami białek, stąd siła jonowa zwiększa ostrość rozdziału, ale też zmniejsza się ruchliwość cząsteczek w polu elektrycznym
Optymalna siła jonowa buforu w elektroforezie
0.05 - 0.02 mol/l
Jaki prąd jest w elektroforezie
Stały - makrojony wędrują do jednej z elektrod, aby się rozdzieliły od siebie cząsteczki, muszą wędrować cały czas w jedną stronę. Gdyby prąd był zmienny to elektrody na zmianę byłyby katodami i anodami
Napięcie do elektroforezy prowadzonej na bibule
2000V
Napięcie do elektroforezy innej niż prowadzonej na bibule
50V - 180V
Jak wpływa żel na elektroforezę
Zwiększa zdolność rozdzielczą. Cząsteczki rozdzielane są w wyniku różnic w ruchliwości poszczególnych składowych oraz w wyniku “przesiewania molekularnego’ przez pory w żelu
Żel poliakrylamidowy
-Polimery akrylamidu i bisakrylamidu
-Akrylamid tworzy polimer nierozgałęziony, natomiast łącznikami pomiędzy łańcuchami jest bisakrylamid - w ten sposób tworzy się struktura porowata
-polimeryzacja inicjowana przez nadsiarczan amonu i katalizowana przez TEMED
Od czego zależy wielość porów w żelu poliakrylamidowowym
Od proporcji monomerów
Elektroforeza Larmmli’ego
Wylewamy 2 żele - najpierw rozdzielający, potem nawarstwiamy powyżej żel zagęszczający. Taka kolejność ponieważ żel zagęszczający nie działa jak sito molekularne
Elektroforeza natywna
-do rozdziały białek natywnych
-uklad nieciągły, niedenaturujacy
-ruchliwosc białka zależy od jego ładunku, wielkości i kształtu cząsteczki
-pH buforu musi zapewniać stabilność cząsteczek
-niskie stężenie żelu rozdzielającego
Która elektroforeza jest w warunkach denaturujących
Metoda Laemmli’ego (SDS-PAGE)
Czym jest SDS
Siarczan dodecylu sodu
-detergent anionowy
-rozbija białka kompleksowe na podjednostki
-opłaszcza stechiometryczne łańcuch polipeptydowy
Do jakiej formy rozwija się łańcuch polipeptydowy pod wpływem SDS
Pręta
DTT
2-merkaptoetanol
Redukuje mostki disiarczkowe, dzięki czemu łańcuch polipeptydowy może zostać rozwinięty do idealnego pręta
W temperaturze około 100°C przez parę minut
EDTA w elektroforezie SDS-PAGE
Kwas etylenodiaminotetraoctowy
Działa ochronnie, ma właściwości chelatujące jony dwuwartosciowych metali, które są ważne dla aktywności wielu enzymów
Glicerol w SDS-page
Służy do zagęszczania próbki co zapobiega dyfuzji w czasie nakładania do studzienek
Blekit bromofenolowy w SDS page
Do nakładania próbki (widać ją w czasie nakładania
Do śledzenia rozdziału elektroforetycznego
Zastosowanie elektroforezy SDS-PAGE
-rozdzielenie mieszaniny białek
-wyznaczenie względnej masy cząsteczkowej
-sprawdzenie wydajności stosowanej procedury izolacji interesującego nas białka
Etapy SDS-PAGE
- Nałożenie próbki do studzienki w żelu zagęszczającym
- Podłączenie pola elektrycznego
- Rozdzielanie cząsteczek według wielkości
- Wyłączenie zasilania
- Wyjęcie żelu z kasety
- Wybarwienie żelu
Jaka metoda barwienia białek przez w żelu poliakrylamidowowym jest najczulsza?
Srebrem
Densytometria
Analiza jakościowa (natężenie barwy poszczególnych prążkow)
Wiedząc ile mikrogramów białka nakladalismy na ścieżkę oraz licząc pole powierzchni pod pikami na wykresie możemy określić ile mamy mikrogramów poszczególnych białek w całości mieszaniny którą rozdzielamy
Dwukierunkowa elektroforeza białek
Prowadzimy rozdział w dwóch kierunkach.
Pierwszy kierunek - ogniskowanie izoelektryczne
Drugi kierunek - SDS-PAGE
Ogniskowanie izoelektryczne
=frakcjonowanie/rozdzielanie białek wg ich wartości pI
-zel lub pasek bibuły w gradientem pH (by uzyskać gradient pH uzyskujemy poliamfolity o różnych wartościach pH)
-do degradacji białek stosujemy mocznik
-rozdzielenie białek różniących się jednym ladunkiem wypadkowym
Poliamfolity
Związki organiczne które mają różną liczbę grup karboksylowych i aminowych
Przebieg drugiego kierunku rozdziału (SDS-PAGE) w dwukierunkowej elektroforezie
Do paska gdzie robione było izoelektroogniskowaanie dolewamy żel poliakrylamidowy i prowadzimy rozdział pod kątem 90° do pierwszego rozdziału
Białka rozdzielane według mas cząsteczkowych
Western Blot
Elektrotransfer na membranę + immunodetekcja
Elektrotransfer na membranę
Przeniesienie rozdziału elektroforetycznego białek w żelu na membranę
Immunodetekcja
Reakcje z przeciwciałami w celu wykazania że mamy lub nie mamy danego białka, które nas interesuje
Lektyny w western blot
Rozpoznają pewne reszty cukrowe lub ugrupowania cukrowe - gdy interesują nas zmiany glikozylacji białek
Etapy Western Blot
- Elektrotransfer rozdzielonych białek w żelu na błonę nitrocelulozową
- Zablokowanie miejsc niespecyficznych
- Inkubacja ze specyficznymi dla poszukiwanego białka przeciwciałami
- Inkubacja z odczynnikiem używanym do denaturacji
Wizualizacja w Western Blot
Używamy przeciwciał II-rzedowych, które rozpoznają przeciwciała I-rzedowe i są sprzężone ze znacznikiem (np. Barwnikiem) lub enzymem (katalizującym reakcje w wyniku, której taki znacznik powstanie)
Chemiluminescencja
Zjawisko emisji światła wytworzonego w wyniku specyficznych egzoergicznych reakcji chemicznych
Dwie reagujące ze sobą substancje chemiczne tworzą wzbudzony produkt przejściowy, który powracając do podstawowego stanu energetycznego, rozpada się na produkty oraz uwalnia energię w formie fotonów świetlnych
Jakie związki wzmacniają chrmiluminescencje
Fenole
Oczyszczanie białka
Wieloetapowy proces mający na celu wyizolowanie pojedynczego białka ze złożonej mieszaniny związków
Etapy oczyszczania białka
- Wybór źródła białka
- Ekstrakcja białka z materiału biologicznego i wstępne oczyszczanie
- Oczyszczanie wyekstrahowanego białka z wykorzystaniem technik chromatografii kolumnowej
- Ocena czystości (metoda elektroforezy)
- Przechowywanie do czasu analizy
Źródła białka do oczyszczania
- Białka rozpuszczalne, obecne w płynach ustrojowych
- Białka występujące wewnątrz komórki - w cytozolu lub organellach komórkowych
- Białka nierozpuszczalne lub połączone częściami stałymi komórki - białka błonowe i białka strukturalne
Jakie białka wyizolować najłatwiej a jakie najtrudniej
Najłatwiej z płynów ustrojowych, najtrudniej nierozpuszczalne lub połączone ze stałymi częściami komórki
Ekstrakcja białka z materiału biologicznego i wstępne oczyszczanie - Rozdrobnienie materiału, rozbicie tkanek i komórek
-homogenizacja
-mlyn kulkowy
-szok osmotyczny
-prasa Frencha
-nebulizator
-sonifikacja
-liza detergentami
-naprsemienne zamrażanie i rozmrażanie
Homogenizacja
-ma na celu uzyskani jednorodnej mieszaniny ze składników, które normalnie nie mieszają się ze sobą
-dezintergracja organów i miękkich tkanek zwierzęcych
Młyn kulkowy
-zawiesina komórek poddawana jest siłom ścierającym wytwarzanym przez kule znajdujące się we wnętrzu młyna poruszającego się ruchem obrotowym. Kule wytwarzane są z materiałów o dużej gęstości
-dezintergracja grzybów strzepkowych i drożdży, w mniejszym stopniu bakterii
Rozdrobnienie materiału poprzez lizę komórki
-enzymatyczna degradacja składnikow ściany komórkowej, w wyniku czego otrzymuje się komórki podziurawione, pozbawione ściany
Rozdrabnianie materiału poprzez szok osmotyczny
Po odwodnieniu i zawieszeniu w wodzie komórki pęcznieją, a wewnątrzkomorkowe białka wydzielane są na zewnątrz
Prasa Frencha
-zawiesina komórek jest przeciskana przez mały otwór pod wysokim ciśnieniem, wytworzone w ten sposób siły ścierające niszczą ściany komórkowe
- gdy stosuje się zamrażanie, powstałe kryształy lodu dodatkowo wspomagają dezintegrację
Nebulizator
-nie wywieramy ręcznego ciśnienia ale zawiesina komórek zostaje zassana strumieniem sprężonego gazu i przeciskana pod dużym ciśnieniem przez wąskie kanaliki wydrążone w przyrządzie
-na zewnątrz ciśnienie gwałtownie spada, a to skutkuje rozerwaniem ścian komórkowych i wydostaniem się cytoplazmy do roztworu
Sonifikacja
-rozbicie komórek wybracjami o wysokiej częstotliwości wywoływanymi przez ultradźwięki
Liza detergentami
-stosowana do uwalniania białek błonowych
-permeabilizacja i solubilizacja
- wyniku działania detergentu dochodzi do uszkodzenia podwójnej warstwy lipidowej i uwolnienia do roztworu integralnych białek błonowych
Permeabilizacja
Podziurawienie błony komórkowej łagodnym detergentem
Solubilizacja
Rozpuszczenie związków organicznych normalnie nierozpuszczalnych w wodzie
Naprzemienne zamrażanie i rozmrażanie
-wzrost objętości wody zawartej w cytoplazmie oraz tworzące się kryształki lodu powoduje uszkodzenie ściany i błony komórkowej oraz organelli
-podczas jednego cyklu uwalnia się do 10% białek
Metoda krojenia, siekania i mielenia będzie odpowiednia dla jakich rodzajów komórekm
Większość tkanek roślinnych i zwierzęcych
Homogenizacja będzie odpowiednia dla jakich rodzajów komórek
Miękkie tkanki zwierzęce
Sonifikacja będzie odpowiednia dla jakich rodzajów komórek
Zawiesiny komórek
Prasa Frencha będzie odpowiednia dla jakich rodzajów komórek
Bakterie, drożdże, komórki roślinne
Rozcieranie z kulkami szklanymi, ścieranie będzie odpowiednia dla jakich rodzajów komórek
Bakterie, tkanki roślinne
Wytrząsanie będzie odpowiednia dla jakich rodzajów komórek
Zawiesiny komórek
Trawienie enzymatyczne będzie odpowiednia dla jakich rodzajów komórekm
Bakterie, drożdże
Liza detergentami będzie odpowiednia dla jakich rodzajów komórekm
Komórki z hodowli tkankowej
Liza rozpuszczalnikami organicznymi będzie odpowiednia dla jakich rodzajów komórek
Bakterie, drożdże
Szok osmotyczny będzie odpowiednia dla jakich rodzajów komórek
Krwinki, bakterie
Zamrażanie i rozmrażanie będzie odpowiednia dla jakich rodzajów komórek
Większość rodzajów komórek
Ekstrakcja frakcji białkowej do roztworu wodnego i usunięcie materiału balastowego
Przez wirowanie i przez metodę frakcjonowania komórki
Wirowania
Jak mamy wykonaną honogenizację, uwolniliśmy zawartość komórek/tkanek do buforu to homogenat poddajemy wirowaniu
To co pozostało na dnie probówki wirowkowej (nierozpuszczalne części komórki i tkanek) odrzuca się bo będzie kolidować z chromatografią a klarowny płyn nad osadem stanowi tzw. Surowy ekstrakt. Z niego izoluje się interesujące białko
Frakcjonowanie komórki
Metoda wyodrębniania struktur komórkowych, wykorzystująca możliwość oddzielenia struktur różnicach sie masą (przy wykorzystaniu siły odśrodkowej i ultrawirówki)
-wirowanie frakcjonujące z różną prędkością
-wirowanie w gradiencie stężeń
Wirowanie róznicowe
Rozdzielenie frakcji subkomorkowych
-wirowanie ze wzrastającym przyspieszeniem
- wykonuje się się każdorazowo zalewając supernatant (roztwór znad osadu) i wirując powtórnie aż do uzyskania oczekiwanej frakcji
-różnicowe bo zwiekszamy siłę odśrodkową za każdym razem po zalaniu supernatantu
Co pokolei wypada w wirowaniu różnicowym
Niska siła odśrodkowa: jądra
Wyższa: mitochondria i lizosomy
Ultrawirowanie 105000 x g przez 3h: mikrosomy
Wirowanie w gradiencie stężeń
Wirowanie równowagowe
W procesie wirowania struktury komórkowe opadają do momentu gdy ich gęstość zrówna się z gęstością soli lub cukru.
Do wirowania w gradiencie stężeń musimy mieć pewien ośrodek (percoll, ficoll, sacharozę, chlorek cezu) o zmiennej gęstości. Na ośrodek nawarstwiamy próbkę i po wirowaniu mamy rozwarstwienie.
Wytrącanie białka
Wytrącanie białka z roztworu poprzez frakcjonowanie wzrastającymi ilościami rozpuszczalników (aceton, etanol)
Wysolenie siarczanem amonu, usunięcie czynnika wytrącajacego przez dialize
Przy jakim stężeniu siarczanu amonu wypada najwięcej białek
60-70%
Dializa
Usuwanie z wodnego roztworu wszystkich związków drobnocząsteczkowych, np. Soli, aminokwasów czy nukleotydów na drodze fuzji
Przebieg dializy
Do worka dializacyjnego przelewamy wszystko co wysolone i zamykamy. Wkładamy do dużej zlewki z dużą objętością buforu dializacyjnego. Wszystko stawiamy na mieszadle co wspomaga wychodzenie niskomasowyfh jonów na zewnątrz natomiast białka zostają w środku. Wielokrotnie wymieniając schodzimy do tak niskich stężeń czynnika, że już nie przeszkadza dalszym etapim
W jaki sposób oczyszczane jest białko już po wstępnym oczyszczaniu
Technikami chromatograficznymi
Techniki chromatograficzne
Szeroki zakres metod fizycznych służący rozdzieleniu i/lub analizowaniu złożonych mieszanin związków chemicznych różnicach się:
-budową
-własciwosciami fizykochemicznymi
-wlaciwowciami biologicznymi
Rodzaje technik chromatograficznych
-cienkowarstwowa
-bibułowa
-kolumnowa
-wysokociśnieniowa
Planarne (2D) techniki chromatograficzne
Cienkowarstwowa i bibułowa
Które techniki chromatograficzne to metody 3D
Kolumnowa i wysokociśnieniowa
Układ chromatograficzny składa się z
Fazy stacjonarnej i fazy ruchomej przepływającej przez razę stacjonarną
Zasada rozdziału chromatograficznego
-składniki rozdzielanej mieszaniny oddziałują z obiema fazami
-wielkosc tego oddziaływania jest różna dla różnych składników
Kiedy konkretny składnik mieszaniny przesuwa się wzdłuż drogi rozwijania chromatogramu
Wtedy kiedy znajduje się w fazie ruchomej
Która faza stanowi siłę napędową procesu chromatograficznego
Faza ruchoma
Jaką rolę odgrywa faza nieruchoma w chromatografii
Siły hamującej proces migracji składników
Jaka technika chromatograficzna jest stosowana najczęściej przy oczyszczaniu białek
Cieczowa kolumnowa
Oczyszczanie wyizolowanych białek na drodze chromatografii kolumnowych
Kolumna jest rurką szklaną, plastikową lub metalową. Wiek jest materiałem porowatym który zabezpiecza przed wypłynięciem złoża z kolumny, jego pory są na tyle duże że składowe mieszaniny spokojnie przepływają.
Na górę nakładanie próbkę i prowadzimy rozdziałm kazde z białek ma różne powinowactwo do tych dwóch faz (stacjonarnej i ruchomej). Białko z największym powinowactwem wypłynie jako pierwsze
Czas retencji
Czas przebywania danego składnika w kolumnie, jest różny dla poszczególnych składowych
Nośniki w chromatografii kolumnowej
Żel krzemionkowy, celuloza, agaroza, poliakrylamid, dekstran i inne
Co stanowi złoże w chromatografii kolumnowej
Ziarniste nośniki, dodatkowo opłaszczine grupami funkcyjnymi, czyli faza stacjonarną
Złoża tworzące wiązania lub oddziałujące
-jonowymiennicze
-hydrofobowe
-powinowactwa
Złoża nieoddziałujące
Sita molekularne
Chromatografia powinowactwa immunologicznego
Ligandami/przyłączonymi grupami do złoża są przeciwciała monoklonalne. W jednym etapie jesteśmy w stanie wtedy oczyścić dane białko z gaszcza całej mieszaniny różnych innych białek, ponieważ z tymi przeciwciałami wiąże się tylko białko natywne
Zasada rozdziału sitem molekularnym
Oparta jest na różnicach w masie cząsteczkowej/wielkości rozdzielanych substancji
Duże białka nie wnikają do porów, przechodzą między ziarnami i jako pierwsze pojawiają się u wylotu kolumny
Mniejsze białka wnikają w pory ziaren złoża przez co ich droga w żelu wydłuża się i dlatego z kolumny wypływają później
Zastosowanie filtracji żelowej w oczyszczaniu białek
-rozdzial substancji których masy cząsteczkowe są znacznie większe od masy cząsteczkowej soli obecnej w próbce
-wyznaczenie względnych mas cząsteczkowych przy znanych masach markerów nakładanych na kolumnę wraz z próbką lub oddzielnie
Rodzaje złóż w chromatografii jonowymiennej
-Anionity
-kationity
Anionity
Wymieniają aniony, są naładowane dodatnio
Kationity
Wymieniają kationy, są naładowane ujemnie
Zasada rozdziału w chromatografii jonowymiennej
Rozdział mieszaniny związków na podstawie różnic w ich ładunku elektrycznym czyli sile wiązania składników przez wymieniacz.
Np. Nakładamy kationit, białka obojętne i naładowane ujemnie będą wypływały z kolumny. Przepłukujemy ją dużymi ilościami tego buforu by odpłukac niezwiązane białka i przystępujemy do desorpcji - albo zwiekszamy stężenie soli albo idziemy z pH do góry
Jaki bufor dla anionitow w chromatografii jonowymiennej
Bufory kationowe, np. Tris
Jaki bufor dla kationitow w chromatografii jonowymiennej
Bufory anionowe, np. Fosforanowy
Złoże w chromatografii oddziaływań hydrofobowych
Agaroza (nośnik) z kowalencyjnie przyłączonymi podstawnikamk hydrofobowymi (ligand)
Ligand w chromatografii oddziaływań hydrofobowych
Grupy alkilowe, grupy fenylowe
Chromatografia oddziaływań hydrofobowych
Jest to technika separacji wykorzystująca właściwości hydrofobowe białek do ich rozdzielenia.
Rozdział białek na podstawie ich względnej hydrofobowości
Etapy rozdziału w chromatografii oddziaływań hydrofobowych
- Naniesienie na kolumnę mieszaniny białek znajdujących się w środowisku o dużym stężeniu soli. Dochodzi do oddziaływań hydrofobowych fragmentów tych białek z hydrofobowymi łańcuchami ligandów, które są trwałe związane z nośnikiem
- Odmycie niespecyficzne zaadsorbowanych białek
- Elucja buforem o zmniejszającej się sile jonowej, gradientem rozpuszczalnika organicznego lub detergentem niejonowym
Etapy chromatografii powiniwactwa
- Nałożenie próbki - tworzenie kompleksu ligand-komplementarna molekuła
- Płukanie - wymywanie substancji balastowych buforem wyjściowym
- Elucja - oddysocjowanie związanych specyficznych molekuł
- Równoważenie - przepłukanie kolumny buforem wyjściowym
Ocena czystości białek
- Elektroforeza SDS-PAGE
- Ogniskowanie izoelektryczne
- Western Blotting
Budowa lipidów
-monomery jednostek węglowodorowych
-zawiesina łańcuchy kwasów tłuszczowych zbudowane głównie z węgla i wodoru
-charakter hydrofobowy/niepolarny
Najczęściej spotykane lipidy
Tiestry gliceroli
Glicerol
Alkohol trihydroksylowy, który w przypadku triestrow glicerolu jest potrójnie zestryfikowany grupami karboksylowymi kwasów tłuszczowych
Triacykoglicerole (trójglicerydy)
Grupy karboksylowe kwasów tłuszczowych wchodzą w reakcje z grupami hydroksylowymi glicerolu, po estryfikacji znika ładunek. Dlatego też nazywane są tłuszczami obojętnymi
Glicerofosfolipidy (fosfolipidy)
Zawierają grupę fosforanową nadającą ładunek ujemny
Sfingolipidy są pochodnymi ___
Sfingozyny
Sfingomieliny
Sfingolipidy z grupą fosforanowa która nadaje im ładunek ujemny
Glikolipidy
Należą do sfongolipidow, zawierają monosacharyd lub oligosacharyd
Steroidy
Zbudowane na bazie rdzenia steroidowego, który tworzą 4 pierścienie węglowe
Ikozanoidy
Pochodne 20-weglowego kwasu tłuszczowego wielonienasyconego. Zaliczamy do nich prostaglandyny, prostacykliny, tromboksany, leuktrieny, kozanoidy
Co się dzieje z grupami hydroksylowymi glicerolu w triacykoglicerolach (trójglicerydy)
3 grupy hydroksylowe są zestryfikowane grupami karboksylowymi kwasów tłuszczowych
Kwasy tłuszczowe nasycone
Takie, w których każdy z atomów C jest maksymalnie nasycony atomami wodoru