木瓜蛋白酶提取实验方案

1、实验设计题目：木瓜蛋白酶的提取 ,纯化分离及其生物学研究一、 实验原理：木瓜蛋白酶（papain ）又称木瓜酶，广泛存在于番木瓜的根、茎、 叶和果实，未成熟果实的乳汁中含量最丰富 。是一种含疏基（ -SH） 肽链的内切酶，具有蛋白酶和酯酶的活性，有较广泛的特异性，对动 植物蛋白、多肽、酯、酰胺等有较强的水解能力；同时还具有合成的 功能，能把蛋白水解物合成为类蛋白质。 工业用的木瓜蛋白酶一般都 是未经纯化的多酶体系。 现已知经木瓜乳汁干燥而得的木瓜蛋白酶至 少含有四种主要酶类：木瓜蛋白酶（ papain ）、木瓜凝乳蛋白酶（chymopapa in）、木瓜蛋白酶 Q（ papaya prote

2、in ase Q）、木瓜 凝乳蛋白酶M（ chymopapain M）,其中木瓜凝乳蛋白酶的含量最多， 占可溶性蛋白的 45%。木瓜蛋白酶易溶于水和甘油， 水溶液为无色或淡黄色， 有时呈乳 白色；几乎不溶于有机溶剂。它的最适pH直为5.7 （一般39.5皆可）， 在中性或偏酸性时亦有作用；最适温度为5560C （般1085C皆 可），耐热性强，在90C时也不会完全失活；受氧化剂抑制，还原性 物质激活。本实验主要采取有机溶剂沉淀法结合硫酸铵分级沉淀法来 提取番木瓜中的木瓜蛋白酶有机溶剂沉淀法： 有机溶剂能降低溶液的电解常数， 从而增加蛋 白质分子上不同电荷的引力，导溶解度的降低，另外，有机溶剂与

3、水 的作用， 能破坏蛋白质的水化膜， 故蛋白质在一定浓度的有机溶剂中 的溶解度差异而分离的方法。 有机溶剂分段沉淀法它常用于蛋白质或 酶的提纯。 使用的有机溶剂多为乙醇和丙酮。 高浓度有机溶剂易引起 蛋白质变性失活， 操作必须在低温下进行， 并在加入有机溶剂时注意 搅拌均匀以避免局部浓度过大。硫酸铵分级沉淀法： 硫酸铵沉淀法可用于从大量粗制剂中浓缩和 部分纯化蛋白质。 高浓度的盐离子在蛋白质溶液中可与蛋白质竞争水 分子，从而破坏蛋白质表面的水化膜，降低其溶解度，使之从溶液中 沉淀出来。 各种蛋白质的溶解度不同， 因而可利用不同浓度的盐溶液 来沉淀不同的蛋白质。这种方法称之为盐析。 盐析时溶液P

4、H在木瓜 蛋白酶等电点时( PI=8.75 )则效果最好 ，盐浓度通常用饱和度来表 示。硫酸铵因其溶解度大， 温度系数小和不易使蛋白质变性而应用最 广。木瓜蛋白酶活力测定：蛋白酶在一定条件下不仅能够水解蛋白质中的肽键， 也能够水解 酰胺键和酯键，因此可用蛋白质或人工合成的酰胺及酯类化合物作为 底物来测定蛋白酶的活力。 本实验选用酪蛋白为底物， 测定微生物蛋 白酶水解肽键的活力。 酪蛋白经蛋白酶作用后， 降解成相对分子质量 较小的肽和氨基酸， 在反应混合物中加入三氯乙酸溶液， 相对分子质 量较大的蛋白质和肽就沉淀下来， 相对分子质量较小的肽和氨基酸仍留在溶液中，溶解于三氯乙酸溶液中的肽的数量正比

5、于酶的数量和反 应时间。在280nm波长下测定溶液吸光度的增加，就可计算酶的活力。酶活力单位定义：在规定条件下，1min内酶水解酪蛋白释放出 相当于1ug/ml酪氨酸在275nm波长处的吸收度为1个活力单位。以 0.1mol/l盐酸溶液做空白，在275nm波长处测定空白溶液，待测定 液，对照品溶液的吸光度。饱和硫酸铵溶解曲线：O也町OO 小 o Q1 0 dh s 7 6 5 斗 3 2 1 Ll .1 潯解度g2040008060(NH4X2SO4热饱和溥液一合成TKC1*产品、实验材料与仪器材料：未成熟的番木瓜，无水乙醇，0.05mol/L磷酸氢二钠；0.1mol/L HC1乙二胺四乙酸二

6、钠固体；氢氧化钠固体，酪蛋白固体，半胱氨酸固体，氯化钠固 体，三氯乙酸固体，硫酸铵粉末，乙酸钠固体，和冰乙酸溶液，EDTA仪器：高速组织捣碎机，水浴箱，精确 pH计，紫外分光光度计，高速冷冻离 心机，精密电子天平，低温冰箱。三、技术路线试剂配制材料准备第次纯化乙醉提耳无法第二次纯化四、实验步骤4.1实验前准备：所需试剂的配制以及考马斯亮蓝G-250法测蛋白含量的预实验，确保试验方法的可行性。考马斯亮蓝G-250染液（0.01%）：称取0.1g考马斯亮蓝G-250固体粉末，溶于50mL 95%S醇中（95汇醇取实验室无水乙醇 47.5mL加2.5mL蒸馏水）再加入86%磷酸100mL倒入1000

7、mL容量瓶加蒸馏水定容至1000mL静置1h后，取棕 色试剂瓶用乙醇清洗干净用滤纸过滤溶液后封存。标准蛋白质溶液( 0.1mg/mL): 准确称取牛血清蛋白 0.01g 用蒸馏水溶解并稀释 到100mL现配现用。酶保护剂：准确称量1.21g的半胱氨酸于100ml蒸馏水中，调节PH至9.0，溶 解半胱氨酸，再加入0.1871g的EDTA定容至250ml，转入棕色瓶中。500ml的2%(m/v)碳酸氢钠和1mmol/L EDTA(pH8.0)溶液：称取10g的碳酸氢钠 和0.1871g的EDTA溶于 500ml蒸馏水中，调节 PH至8.0。500ml的 1mmol/L EDTA(pH 8.0)溶液

8、：称取 0.1871g 的EDTA溶于 500ml蒸馏水中，调节 PHS8.0。酪蛋白溶液：称取酪蛋白0.6g加入0.05mol/L磷酸氢二钠溶液80mL(取1.433g 磷酸氢二钠固体加80mL蒸馏水即得溶液)，置沸水浴中煮30min，时时搅拌，冷 却至室温。加1M盐酸调节PH至7.0 0.1。加蒸馏水稀释到100mL用前配置。酶稀释液：A液称取半胱氨酸0.264g，氯化钠1.17g，加蒸馏水25ml溶解；B液称取乙二胺四乙酸二钠0.112g，加蒸馏水10ml溶解；合并A、B液，搅拌均匀，用4.0mol/L氢氧化钠溶液调节PH值到5.5，加蒸馏水稀释至 50mL 。用前配置。三氯乙酸溶液：取

9、三氯乙酸0.9g，加乙酸钠1.495g和冰乙酸0.95mL,加水溶解并稀释至 50mL。4.2 木瓜蛋白酶提取粗酶液提取： 用薄的不锈钢刀片沿未成熟的番木瓜的纵线将果皮割破，深度为 23mm根据 果实大小的不同，每个果实可以 510条刀口。 将木瓜放于一个大烧杯中，使木瓜乳汁流入大烧杯中。 收集10ml乳汁加入190 ml蒸馏水水，匀速轻柔搅拌1h,得浆液 浆液用8层纱布进行过滤，将所得液分装到离心管中，用离心机在3500r/min的 条件下，离心15mi n。 收集上清液至一洁净的试管中，既得木瓜蛋白酶原液，-20 C存取10ml酶原液(编号为酶液1)。粗酶液纯化：将粗液放入冰桶中，加入适量

10、酶保护剂(0.04mol/L的半胱氨酸和0.004 mol/L的EDTA，混匀后如下表加入试剂。酶液+保护剂(ml)硫酸铵粉末(至终浓度20%) (g)硫酸铵粉末(至终浓度的 40%)(g)酶液+ 保护剂(ml)冷无水乙醇(65%)(ml)酶70+10148.6调节原ph为液36.0，酶70+10置于20静置30min，离22静置30min，离取1ml9+118.64C静原冰桶心 4000r/min，心 4000r/min，酶液置过液4中30min，弃沉淀30min，取沉(酶夜淀，加10ml蒸液馏水2 ），-20 °C保存对过夜的酶液继续处理酶液+硫酸铵硫酸铵保护剂粉末粉末(ml)(

11、至终(至终浓度浓度20%)40%)(g)(ml)酶4 °C4000 r / min取1ml9+1置2.5静置30min,2.7静置30min,取1ml透取酶原静离心30酶液冰离心离心酶液析液并液置min ,取沉(酶桶4000r/min,4000r/min,(酶袋编号3过淀，分别加液中30min，弃沉30min，取沉液4)，处酶液夜加10ml蒸3 )，淀淀，加入-20 C理6，馏水-20 C10ml蒸馏水保存-20 C保存保存酶编号酶液5，-20C保存透取酶原析液并液袋编号4处酶液理7，-20 C保存423透析：8000-14000标号的透析袋处理： 取透析袋剪成适当长度的小段。放入大

12、体积的2%(m/v)碳酸氢钠和1mmol/LEDTA(pH 8.0)中将透析袋煮沸10分钟。 用蒸馏水彻底漂洗透析袋。放在 1mmol/L EDTA(pH 8.0)中将之煮沸10分钟。 冷却后，存放于4度，必须确保透析袋始终浸没在溶液内。从此时起取用透析袋是必须戴手套，在透析袋内装满水然后排出，将之清洗干净。 系好透析袋的一端，从另一端注入酶液 4、5,将透析袋放入蒸馏水中，在摇 床上震荡，时时换蒸馏水。 直至向蒸馏水中加入氯化钡溶液，无沉淀产生及透析除盐完成。取出蛋白质溶 液。4.3木瓜蛋白酶活性及总蛋白含量测定：酶活性的测量酪氨酸标准液和酶液处理酪氨酸标准液的制备：精密称取酪氨酸0.005

13、g用O.1mol/L盐酸溶解并定容至100mL (此为50ug/ml的标准液)酶液的处理：取0.3ml酶液，加酶稀释液2.7ml，稀释至3mL操作待测液：准确量取酶液溶液各1.0mL，分别置于2支10mL带塞试管中，于 50度水浴预热5分钟，准确加入50度预热的酪蛋白溶液5mL立即振摇，置50 度水浴中，精确反应10min后，加三氯乙酸溶液5.0mL，振摇，于50度水浴中 放置40min,用干燥滤纸过滤，滤液在2h内采用分光光度法以水为空白，在275nm 的波长处测定吸光度A。空白对照液：再精确量取酶液 1.0mL，置于10mL具塞试管中，于50度水 浴预热5min,准确加入50度预热的蒸馏水

14、5ml,置50度水浴中，加入三氯乙酸 溶液5ml，振摇，于50度水浴中放置40min，用干燥滤纸过滤，滤液在 2h内采 用分光光度法以水为空白，在 275nm的波长处测定吸光度A0。酪氨酸标准液：另取酪氨酸对照溶液，以蒸馏水为空白，在275nm的波长处测定吸光度An。酶液(ml)50度预热 的三氯乙酸(ml)吸光度待测液1.050度水域 预热5min酪蛋白溶液5ml50度水浴10min5.0震摇，50度水 浴 40min过滤，滤液以水为对照在275nm测吸光值，A1 A2A1.05.0空白対照液1.0蒸馏水5ml5.0A0酪氨酸标准液取酪氨酸溶液，以蒸馏水为空白，测寸定吸光度An酶活力单位定义

15、为在测定条件下,每1 min生成1卩g/mL酪氨酸所需的酶量 公式：酶活力（U/g）=A Ao Wi11 n 1000AnW2 10式中：W1酪氨酸标准液每1 mL中含酪氨酸的量，单位为微克（ug ）；10 反应时间；11 测定总体积；n待测液的稀释倍数；1000毫克与克的转换倍数。在上述条件下，每分钟水解酪蛋白生成1 yg酪氨酸所需的酶量为1个酶活力单 位。酶含量的测量：取8支15 mL试管，按下表加入试剂管号12345678蛋白质标准溶液（ml）00.10.20.30.40.60.81.O蒸馏水（ml）1.00.90.80.70.60.40.20考马斯亮蓝（ml）4.04.04.04.04.04.04.04.0蛋白质含量（ug）0102030406080100A595将试管摇匀，放置2-3分钟。用分光光度计比色测定吸光值A595