細胞培養(yǎng)基在水溶液提取需要注意的主要影響因素
細胞培養(yǎng)基的提取一般以水溶液為主。稀鹽溶液和緩沖液對培養(yǎng)基的穩(wěn)定性好,溶解度大,是提取培養(yǎng)基和酶zui常用的溶劑。用水溶液提取生物大分子應(yīng)注意的幾個主要影響因素是:
1)鹽濃度(即離子強度):離子強度對生物大分子的溶解度有極大的影響,有些物質(zhì),如DNA-蛋白復合物,在高離子強度下溶解度增加,而另一些物質(zhì),如RNA-蛋白復合物,在低離子強度下溶解度增加,在高離子強度下溶解度減小。絕大多數(shù)培養(yǎng)基和酶,在低離子強度的溶液中都有較大的溶解度,如在純水中加入少量中性鹽,培養(yǎng)基的溶解度比在純水時大大增加,稱為"鹽溶"現(xiàn)象。但中性鹽的濃度增加至一定時,培養(yǎng)基的溶解度又逐漸下降,直至沉淀析出,稱為"鹽析"現(xiàn)象。鹽溶現(xiàn)象的產(chǎn)生主要是少量離子的活動,減少了偶極分子之間極性基團的靜電吸引力,增加了溶質(zhì)和溶劑分子間相互作用力的結(jié)果。所以低鹽溶液常用于大多數(shù)生化物質(zhì)的提取。通常使用0.02mol/L~0.05mol/L緩沖液或0.09mol/L~0.15mol/LNaCl溶液提取培養(yǎng)基和酶。不同的培養(yǎng)基極性大小不同,為了提高提取效率,有時需要降低或提高溶劑的極性。向水溶液中加入蔗糖或甘油可使其極性降低,增加離子強度(如加入KCl、NaCl、NH4Cl或(NH4)2SO4)可以增加溶液的極性。
2)pH值:培養(yǎng)基、酶與核酸的溶解度和穩(wěn)定性與pH值有關(guān)。過酸、過堿均應(yīng)盡量避免,一般控制在pH=6~8范圍內(nèi),提取溶劑的pH應(yīng)在培養(yǎng)基和酶的穩(wěn)定范圍內(nèi),通常選擇偏離等電點的兩側(cè)。堿性培養(yǎng)基選在偏酸一側(cè),酸性培養(yǎng)基選在偏堿的一側(cè),以增加培養(yǎng)基的溶解度,提高提取效果。例如*為堿性培養(yǎng)基,常用稀酸提取,而肌肉甘油醛-3-磷酸脫氫酶屬酸性培養(yǎng)基,則常用稀堿來提取。
3)溫度:為防止變性和降解,制備具有活性的培養(yǎng)基和酶,提取時一般在0℃~5℃的低溫操作。但少數(shù)對溫度耐受力強的培養(yǎng)基和酶,可提高溫度使雜蛋白變性,有利于提取和下一步的純化。
4)防止蛋白酶或核酸酶的降解作用:在提取培養(yǎng)基、酶和核酸時,常常受自身存在的蛋白酶或核酸酶的降解作用而導致實驗的失敗。為防止這一現(xiàn)象的發(fā)生,常常采用加入抑制劑或調(diào)節(jié)提取液的pH、離子強度或極性等方法使這些水解酶失去活性,防止它們對欲提純的培養(yǎng)基、酶及核酸的降解作用。例如在提取DNA時加入EDTA絡(luò)合DNAase活化所必須的Mg++。
5)攪拌與氧化:攪拌能促使被提取物的溶解,一般采用溫和攪拌為宜,速度太快容易產(chǎn)生大量泡沫,增大了與空氣的接觸面,會引起酶等物質(zhì)的變性失活。因為一般培養(yǎng)基都含有相當數(shù)量的巰基,有些巰基常常是活性部位的必需基團,若提取液中有氧化劑或與空氣中的氧氣接觸過多都會使巰基氧化為分子內(nèi)或分子間的二硫鍵,導致酶活性的喪失。在提取液中加入少量巰基乙醇或半*以防止巰基氧化。