分光光度計是一類很重要的分析儀器,無論在物理學(xué),、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、材料學(xué)、環(huán)境科學(xué)等科學(xué)研究領(lǐng)域,還是在化工、醫(yī)藥、環(huán)境檢測,、冶金等現(xiàn)代生產(chǎn)與管理部門,紫外可見分光光度計督有廣泛而重要的應(yīng)用。分光光度計就是利用分光光度法對物質(zhì)進行定量定性分析的儀器,,常用于核酸,,蛋白定量以及細菌生長濃度的定量。
超微量分光光度計已成為現(xiàn)代分子生物實驗室常規(guī)儀器,。常用于核酸,,蛋白定量以及細菌生長濃度的定量。核酸的定量是超微量分光光度計使用頻率最高的功能,??梢远咳苡诰彌_液的寡核苷酸,單鏈,、雙鏈DNA,,以及RNA,。核酸的最高吸收峰的吸收波長260nm。每種核酸的分子構(gòu)成不一,,因此其換算系數(shù)不同,。定量不同類型的核酸,事先要選擇對應(yīng)的系數(shù),。如:1OD的吸光值分別相當于50μg/ml的dsDNA,,37μg/ml的ssDNA,40μg/ml的RNA,,30μg/ml的Olig,。測試后的吸光值經(jīng)過上述系數(shù)的換算,從而得出相應(yīng)的樣品濃度,。測試前,選擇正確的程序,,輸入原液和稀釋液的體積,,爾后測試空白液和樣品液。然而,,實驗并非一帆風(fēng)順,。讀數(shù)不穩(wěn)定可能是實驗者最頭痛的問題。靈敏度越高的儀器,,表現(xiàn)出的吸光值漂移越大,。
事實上,分光光度計的設(shè)計原理和工作原理,,允許吸光值在一定范圍內(nèi)變化,,即儀器有一定的準確度和精確度。如德國伯赫Colibri超微量分光光度計的準確度≤1.0%(1A),。這樣多次測試的結(jié)果在均值1.0%左右之間變動,,都是正常的。另外,,還需考慮核酸本身物化性質(zhì)和溶解核酸的緩沖液的pH值,,離子濃度等:在測試時,離子濃度太高,,也會導(dǎo)致讀數(shù)漂移,,因此建議使用pH值一定、離子濃度較低的緩沖液,,如TE,,可大大穩(wěn)定讀數(shù)。樣品的稀釋濃度同樣是不可忽視的因素:由于樣品中不可避免存在一些細小的顆粒,,尤其是核酸樣品,。這些小顆粒的存在干擾測試效果,。為了程度減少顆粒對測試結(jié)果的影響,要求核酸吸光值至少大于0.1A,,吸光值最好在0.1-1.5A,。在此范圍內(nèi),顆粒的干擾相對較小,,結(jié)果穩(wěn)定,。從而意味著樣品的濃度不能過低,或者過高(超過光度計的測試范圍),。最后是操作因素,,如混合要充分,否則吸光值太低,,甚至出現(xiàn)負值,;混合液不能存在氣泡,空白液無懸浮物,,否則讀數(shù)漂移劇烈,;必須使用相同的比色杯測試空白液和樣品,否則濃度差異太大,;換算系數(shù)和樣品濃度單位選擇一致,;不能采用窗口磨損的比色杯;樣品的體積必須達到比色杯要求的最小體積等多個操作事項,。
除了核酸濃度,,分光光度計同時顯示幾個非常重要的比值表示樣品的純度,如A260/A280的比值,,用于評估樣品的純度,,因為蛋白的吸收峰是280nm。純凈的樣品,,比值大于1.8(DNA)或者2.0(RNA),。如果比值低于1.8或者2.0,表示存在蛋白質(zhì)或者酚類物質(zhì)的影響,。A230表示樣品中存在一些污染物,,如碳水化合物,多肽,,苯酚等,,較純凈的核酸A260/A230的比值大于2.0。A320檢測溶液的混濁度和其他干擾因子,。純樣品,,A320一般是0。蛋白質(zhì)通常是多種蛋白質(zhì)的化合物,,比色法測定的基礎(chǔ)是蛋白質(zhì)構(gòu)成成分:氨基酸(如酪氨酸,,絲氨酸)與外加的顯色基團或者染料反應(yīng),,產(chǎn)生有色物質(zhì)。有色物質(zhì)的濃度與蛋白質(zhì)反應(yīng)的氨基酸數(shù)目直接相關(guān),,從而反應(yīng)蛋白質(zhì)濃度,。
比色方法一般有BCA,Bradford,,Lowry等幾種方法,。
Lowry法:以最早期的Biuret反應(yīng)為基礎(chǔ),并有所改進,。蛋白質(zhì)與Cu2反應(yīng),,產(chǎn)生藍色的反應(yīng)物。但是與Biuret相比,,Lowry法敏感性更高,。缺點是需要順序加入幾種不同的反應(yīng)試劑;反應(yīng)需要的時間較長,;容易受到非蛋白物質(zhì)的影響,;含EDTA,Tritonx-100,,ammoniasulfate等物質(zhì)的蛋白不適合此種方法。
BCA(Bicinchoninineacidassay)法:這是一種較新的,、更敏感的蛋白測試法,。要分析的蛋白在堿性溶液里與Cu2反應(yīng)產(chǎn)生Cu,后者與BCA形成螯合物,,形成紫色化合物,,吸收峰在562nm波長。此化合物與蛋白濃度的線性關(guān)系,,反應(yīng)后形成的化合物非常穩(wěn)定,。相對于Lowry法,操作簡單,,敏感度高,。但是與Lowry法相似的是容易受到蛋白質(zhì)之間以及去污劑的干擾。
Bradford法:這種方法的原理是蛋白質(zhì)與考馬斯亮蘭結(jié)合反應(yīng),,產(chǎn)生的有色化合物吸收峰595nm,。其最大的特點是,敏感度好,,是Lowry和BCA兩種測試方法的2倍,;操作更簡單,速度更快,;只需要一種反應(yīng)試劑,;化合物可以穩(wěn)定1小時,,方便結(jié)果;而且與一系列干擾Lowry,,BCA反應(yīng)的還原劑(如DTT,,巰基乙醇)相容。但是對于去污劑依然是敏感的,。最主要的缺點是不同的標準品會導(dǎo)致同一樣品的結(jié)果差異較大,,無可比性。
某些初次接觸比色法測定的研究者可能為各種比色法測出的結(jié)果并不一致,,感到迷惑,,究竟該相信哪種方法?由于各種方法反應(yīng)的基團以及顯色基團不一,,所以同時使用幾種方法對同一樣品得出的樣品濃度無可比性,。例如:Keller等測試人奶中的蛋白,結(jié)果Lowry,,BCA測出的濃度明顯高于Bradford,,差異顯著。即使是測定同一樣品,,同一種比色法選擇的標準樣品不一致,,測試后的濃度也不一致。如用Lowry測試細胞勻漿中的蛋白質(zhì),,以BSA作標準品,,濃度1.34mg/ml,以a球蛋白作標準品,,濃度2.64mg/ml,。因此,在選擇比色法之前,,最好是參照要測試的樣本的化學(xué)構(gòu)成,,尋找化學(xué)構(gòu)成類似的標準蛋白作標準品。另外,,比色法定量蛋白質(zhì),,經(jīng)常出現(xiàn)的問題是樣品的吸光值太低,導(dǎo)致測出的樣品濃度與實際的濃度差距較大,。關(guān)鍵問題是,,反應(yīng)后1011分光光度計的重要配件——比色杯的顏色是有一定的半衰期,所以每種比色法都列出了反應(yīng)測試時間,,所有的樣品(包括標準樣品),,都必須在此時間內(nèi)測試。時間過長,得到的吸光值變小,,換算的濃度值降低,。除此,反應(yīng)溫度,、溶液PH值等都是影響實驗的重要原因,。此外,非常重要的是,,最好是用塑料的比色法,。避免使用石英或者玻璃材質(zhì)的比色杯,因為反應(yīng)后的顏色會讓石英或者玻璃著色,,導(dǎo)致樣品吸光值不準確,。實驗室確定細菌生長密度和生長期,多根據(jù)經(jīng)驗和目測推斷細菌的生長密度,。在遇到要求較高的實驗,,需要采用分光光度計準確測定細菌細胞密度。OD600是追蹤液體培養(yǎng)物中微生物生長的標準方法,。以未加菌液的培養(yǎng)液作為空白液,,之后定量培養(yǎng)后的含菌培養(yǎng)液。為了保證正確操作,,必須針對每種微生物和每臺儀器用顯微鏡進行細胞計數(shù),,做出校正曲線。實驗中偶爾會出現(xiàn)菌液的OD值出現(xiàn)負值,,原因是采用了顯色的培養(yǎng)基,,即細菌培養(yǎng)一段時間后,與培養(yǎng)基反應(yīng),,發(fā)生變色反應(yīng)。另外,,需注意的是,,測試的樣品不能離心,保持細菌懸浮狀態(tài),。
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