fokusaci v Úvod objemů vzorku. separaci nachází ve stavu nazývá Amfolyty jsou tedy Obrázek

Podobné dokumenty
SDS polyakrylamidová gelová elektroforéza (SDS PAGE)

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti ELEKTROMIGRAČNÍ METODY

Stanovení cholesterolu ve vaječném žloutku a mléce kapilární elektroforézou

Analýza aniontových tenzidů v čisticích prostředcích kapilární elektroforézou

APLIKOVANÉ ELEKTROMIGRAČNÍ METODY

THE USING OF CARRIER AMPHOLYTE-FREE ISOELECTRIC FOCUSING (CAF-IEF) FOR ANALYSIS OF STRESS PROTEINS

Pufry, pufrační kapacita. Oxidoredukce, elektrodové děje.

Identifikace a stanovení chininu v toniku pomocí CE-MS

Pufry, pufrační kapacita. Oxidoredukce, elektrodové děje.

PREKONCENTRAČNÍ TECHNIKY V KAPILÁRNÍ ELEKTROFORÉZE

Určení koncentrace proteinu fluorescenční metodou v mikrotitračních destičkách

2. Stanovení 5-hydroxymethylfurfuralu v medu pomocí kapilární elektroforézy

1. Příloha 1 Návod úlohy pro Pokročilé praktikum z biochemie I

Elektroforéza v přítomnosti SDS SDS PAGE

Stanovení korozní rychlosti elektrochemickými polarizačními metodami

SDS-PAGE elektroforéza

Obr. 1. Stuktura glukózy, fruktózy a sacharózy.

Obsah Protein Gel Electrophoresis Kitu a jeho skladování

TECHNICKÁ SPECIFIKACE Vybavení genetické laboratoře pro projekt EXTEMIT-K část B

Neutralizace, měření senzorem ph Vernier Laboratorní práce

Jednotné pracovní postupy zkoušení krmiv STANOVENÍ OBSAHU MYKOTOXINŮ METODOU LC-MS - FUMONISIN B 1 A B 2

KAPILÁRNÍ ZÓNOVÁ ELEKTROFORÉZA

Stanovení paracetamolu, kofeinu a propyfenazonu v tabletách Valetol

Sešit pro laboratorní práci z chemie

Vizualizace DNA ETHIDIUM BROMID. fluorescenční barva interkalační činidlo. do gelu do pufru barvení po elfu SYBR GREEN

Separační metody v analytické chemii. Plynová chromatografie (GC) - princip

Návod k laboratornímu cvičení. Vitamíny

S filtračními papíry a membránou je nutno manipulovat pinzetou s tupým koncem.

Obr. 1. Struktura glukosaminu.

Analýza kofeinu v kávě pomocí kapalinové chromatografie

Návod k laboratornímu cvičení. Bílkoviny

Jednotné pracovní postupy zkoušení krmiv STANOVENÍ OBSAHU MYKOTOXINŮ METODOU LC-MS - aflatoxin B1, B2, G1 a G2

Chromatofokusace. separace proteinů na základě jejich pi vysoké rozlišení. není potřeba připravovat ph gradient zaostřovací efekt jednoduchost

53. ročník 2016/2017

Stanovení kritické micelární koncentrace

Gelová elektroforéza - úvod, demonstrační sada pro učitele Kat. číslo

STANOVENÍ SIŘIČITANŮ VE VÍNĚ

UŽIVATELSKÁ PŘÍRUČKA PRO ÚDRŽBU A USKLADNĚNÍ ELEKTROD

PROTOKOL O PROVEDENÍ LABORATORNÍ PRÁCE

REKTIFIKACE DVOUSLOŽKOVÉ SMĚSI, VÝPOČET ÚČINNOSTI

Stanovení organofosforových pesticidů ve vodě a půdě micelární elektrokinetickou chromatografií

Elektromigrační metody

Chloridová iontově selektivní elektroda

Při reálném chromatografickém ději nikdy nedojde k ustavení rovnováhy mezi oběma fázemi První ucelená teorie respektující uvedenou skutečnost byla

ELEKTROLÝZA. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

ÚSTAV CHEMIE A ANALÝZY POTRAVIN

Jazykové gymnázium Pavla Tigrida, Ostrava-Poruba Název projektu: Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii

KAPILÁRNÍ ZÓNOVÁ ELEKTROFORÉZA: SIMULACE A EXPERIMENT

laktoferin BSA α S2 -CN α S1 -CN Popis: BSA bovinní sérový albumin, CN kasein, LG- laktoglobulin, LA- laktalbumin

Suspenze dělíme podle velikosti částic tuhé fáze suspendované v kapalině na suspenze

3.02 Dělení směsí, aneb i separace může být legrace (filtrace). Projekt Trojlístek

Jazykové gymnázium Pavla Tigrida, Ostrava-Poruba Název projektu: Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii

Elektroforéza - II (v klasickém provedení) Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

Cvičení ke kurzu Obecná ekotoxikologie. Úloha A - Stanovení ekotoxicity v testu klíčení rostlin

VYUŽITÍ TEPELNÉHO ZMLŽOVAČE V AAS

Sada Látky kolem nás Kat. číslo

Elektrolyzér Kat. číslo

Chromatografie polymerů III.: IC+LC CC+LC LC. FFF-Field flow fractionation (Frakcionace tokem v silovém poli)

IMUNOANALÝZA elektroforetické separační metody. 3. ročník Klinická biologie a chemie

NEUTRALIZAČNÍ ODMĚRNÁ ANALÝZA (TITRACE)

Plazmové svařování a dělení materiálu. Jaromír Moravec

Polymorfismus délky restrikčních fragmentů (RFLP)

REAKCE V ANORGANICKÉ CHEMII

Laboratorní úloha Diluční měření průtoku

Ústřední komise Chemické olympiády. 55. ročník 2018/2019 KRAJSKÉ KOLO. Kategorie E ZADÁNÍ PRAKTICKÉ ČÁSTI (50 BODŮ)

CHEMIE Pracovní list č.3 žákovská verze Téma: Acidobazická titrace Mgr. Lenka Horutová Student a konkurenceschopnost

Optimalizace podmínek měření a práce s AAS

Průtokové metody (Kontinuální měření v proudu kapaliny)

1. Seznamte se s konstrukcí diagnostického ultrazvukového přístroje GE Logiq C5. 2. Seznamte se s ovládáním ultrazvukového přístroje GE Logiq C5.

CHROMATOGRAFIE ÚVOD Společný rys působením nemísících fází: jedna fáze je nepohyblivá (stacionární), druhá pohyblivá (mobilní).

ÚPRAVA VODY V ENERGETICE. Ing. Jiří Tomčala

Tento dokument je na internetu na adrese: (Elektronické pomůcky) Celý návod bude k dispozici ve vytištěné formě v laboratoři

Izolace nukleových kyselin

1. Změřte Hallovo napětí v Ge v závislosti na proudu tekoucím vzorkem, magnetické indukci a teplotě. 2. Stanovte šířku zakázaného pásu W v Ge.

3. STANOVENÍ RYCHLOSTI PROPUSTNOSTI PRO PLYNY U PLASTOVÝCH FÓLIÍ

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í

Stanovení celkové kyselosti nápojů potenciometrickou titrací

Stanovení izoelektrického bodu kaseinu

Western blotting. 10% APS 20,28 µl 40,56 µl 81,12 µl 20,28 µl 40,56 µl 81,12 µl

Chemické výpočty I. Vladimíra Kvasnicová

Stručný úvod ke cvičnému programu purifikace proteinů:

STANOVENÍ CHLORIDŮ. Odměrné argentometrické stanovení chloridů podle Mohra

Název: Deriváty uhlovodíků II S N 1, S N 2

ODDĚLOVÁNÍ SLOŽEK SMĚSÍ, PŘÍPRAVA ROZTOKU URČITÉHO SLOŽENÍ

Spektrofotometrické stanovení fosforečnanů ve vodách

Ústřední komise Chemické olympiády. 55. ročník 2018/2019 NÁRODNÍ KOLO. Kategorie E. Zadání praktické části Úloha 1 (20 bodů)

Hydrofobní chromatografie

Jednotné pracovní postupy zkoušení krmiv STANOVENÍ OBSAHU KOBALTU METODOU ICP-MS

Izolace genomové DNA ze savčích buněk, stanovení koncentrace DNA pomocí absorpční spektrofotometrie

Úvod do koroze. (kapitola, která bude společná všem korozním laboratorním pracím a kterou studenti musí znát bez ohledu na to, jakou práci dělají)

CSF IZOELEKTRICKÁ FOKUSACE PRO Microgel a Interlab G26

Návod k laboratornímu cvičení. Fenoly

Jednotné pracovní postupy zkoušení krmiv STANOVENÍ OBSAHU MYKOTOXINŮ METODOU HPLC - OCHRATOXIN A

PROTOKOL WESTERN BLOT

Transkript:

Protokol pro laboratorní úlohu: Separace směsi proteinů na zařízení pro izoelektrickou rozbíhavém toku fokusaci v Úvod Přirozeně se proteiny se vyskytují ve velmi složitých směsích. Pro jejich analýzu je třeba využívat moderní separační metody, které umožní vyčlenit ze vzorku pouze ty proteiny, jež chceme studovat. Rozšířenou technikouu pro purifikaci proteinů je izoelektrická fokusace. Klasický mód kapilární izoelektrické fokusace však není vhodný pro separaci větších objemů vzorku. Použití módu izoelektrické fokusace f vee volném toku (Obr č. č 1) umožňuje vstupní směs proteinůů kontinuálně separovat a získávat tak jednotlivéé frakce koncentrovaných a přečištěných proteinů. Tato metoda umožňuje materiálově a instrumentálně nenáročnou a velmi levnou frakcionaci proteinů před jejich další analýzou. Obrázek 1 IEF ve volném toku Teorie k cvičení Izoelektrická fokusace (IEF) spadá s do podmnožiny elektroforetických separací. Všechny tyto separační metody mají společného jmenovatele ve využití elektrického pole pro pohyb a separaci analytů. V případě IEF I jde o pohyb analytu v elektrickém poli skrz ph gradient (vytvořený ze směsi amfolytů). Pomocí IEF je možno separovat pouze látky, které jsou amfolyty (zpravidla peptidy, proteiny ale i aminokyseliny). Tyto T látky mají dvě nebo více disociujících skupin s různými disociačními konstantami a v určité oblasti ph se látka nachází ve stavu amfionu ( obojetného iontu) s celkovým nábojem rovným nule. Tato oblast se nazývá izoelektrický bod. Amfolyty jsou tedy nabity v závislosti na ph ve kterém se nacházejí. Přii aplikaci vysokého napětí se na základě náboje začnou amfolyty pohybovat k anodě nebo ke katodě. Při aplikaci 1

vysokého napětí se zároveň začne formovat ph gradient z tzv. nosných amfolytů. Jak se amfolyt pohybuje k elektrodě skrze ph gradient, mění se i jeho náboj. V okamžiku, kdy dosáhne ph oblasti, která je rovna jeho izoelektrickému bodu, změní se jeho celkový náboj na nulu a elektroforetický pohyb ustane. Tento efekt se nazývá fokusace neboli zaostření. Pokud se amfolyt pohne z fokusované zóny (např. difúzí), nabyde opět náboj různý od nuly a fokusační pohyb ho vrátí zpět do zóny. Nejčastěji využívané formáty pro IEF jsou gel a kapilára. U těchto formátů se rovněž dosahuje nejvyšších účinností. Existuje ovšem i řada dalších formátů IEF. Může to být například fokusace v komůrkách oddělených polopropustnými membránami, případně fokusace v různých průtočných zařízeních. Právě posledně zmíněné se týká této laboratorní úlohy. Izoelektrická fokusace v rozbíhavém toku (DF-IEF) Jedná se o průtočné zařízení (vzorek je kontinuálně dávkován, separován a odebírán), kde probíhá separace na principu IEF. Bližší informace o konstrukci zařízení jsou dohledatelné pod referencemi [1-4]. Prostor vymezený pro průtok kapaliny má lichoběžníkový tvar pro zvýšení účinnosti separace viz Obr. č. 2 a 3. Dávkování vzorku probíhá na nejužší straně, zatímco separované frakce jsou odebírány ze strany nejširší. Tento separační prostor je tvořen netkanou nasákavou textilií (hydrofilizovaný polyethylen). Netkaná textilie má oproti tkaným textiliím výhodu v redukci elektroosmotického toku, který negativně ovlivňuje účinnost separace. Dále je pro redukci elektroosmotického toku do separované směsi přidáván neionogenní tenzid. Netkaná textilie se rovněž netřepí při řezání do požadovaného tvaru a působí jako filtr pokud se ve vzorku nacházejí pevné částice. Úzký profil separačního prostoru na začátku separace umožňuje aplikaci vyšších proudů při snížení odpadního tepla generovaného elektroforetickým pohybem molekul. Postupným rozšiřováním separačního prostoru se fokusované zóny vzdalují a zároveň jsou, díky aplikaci gradientu napětí ve směru toku, dále zaostřovány. Gradientu napětí je docíleno připojením jednotlivých párů elektrod k elektroforetickému zdroji přes rezistory s různými hodnotami odporu. Pro zachování stejného délkového průtoku (cm min -1 ) se s úspěchem využívají další vrstvy netkané textilie, vrstvené směrem k úzkému konci. Toho opatření zabraňuje tvorbě vírů a dalších dynamických jevů v kapalině, které vznikají při využití pouze jedné vrstvy netkané textilie. 2

Celé separační lože se nachází v horizontální, nebo mírně nakloněné rovině a dále na tuto rovinu navazuje vertikální část, kde je netkaná textilie rozdělena do proužků, které slouží pro sběr jednotlivých frakcí a anodického a katodického odpadu. Odpadní proužky mají větší šířku pro sběr celých oblastí s extrémním ph. Proužky pro sběr s frakcí i odpadní proužky fungují zároveň jako hydrodynamická pumpa. Jelikož sloupec kapaliny k neustále nutí kapalinu protékatt směrem ke konci proužků, kde se kapalina hromadí vee formě kapky než odkápne do připravených sběrných nádobek. Sběrný prostor je tvořen otvorem, který pojme mikrotitrační destičku na šířku. Díky tomu je možné sbírat 12 frakcí buď do komůrek mikrotitrační destičky, nebo do těchto komůrek zasunout 0,5 ml mikrozkumavky. Celý systém je ovšem velmi variabilní díky využití netkané textilie a proto je možné počet frakcí dle potřeby změnit. Zařízení lze využít především pro preparativní separaci proteinů a peptidů ze surových s roztoků ů díky jeho schopnosti kontinuálně zpracováva t velké množství vzorku. V separovaných frakcích je pak možné získat zakoncentrovaný a odsolený protein/peptid, který lze následně přečišťovat pomocí dalších sofistikovanějšíchh metod. Obrázek 2 - schéma zařízení pro DF-IEF (A - anody, K - katody) 3

Obrázek 3 3D schéma DF-IEF zařízení Praktická část Materiály a metody Chemikálie: 10 mm NaCl 0,1 M NaOH 0,1 M KHSO4 SIGMA-AL LDRICH (St. Louis, MO, USA) SIGMA-AL LDRICH (St. Louis, MO, USA) SIGMA-AL LDRICH (St. Louis, MO, USA) 10 % (m/v) Brij 58 (neionogenní tenzid) SIGMA-ALDRICH kovalentně obarvené standardy proteinů (kat. číslo C1992) lyofilizovaný cytochrom-c (izolovaný z hovězího srdce) SIGMA-ALDRICH SIGMA-ALDRICH Směs DF 100x obsahující koncentrovanou směs jednoduchých pufrů Směs barevných markerů izoelektrického bodu (kompletní ph gradient) Směs dvou barevných markerů izoelektrického bodu (okraje ph gradientu) - všechny tři směsi jsou předem připraveny v zásobních lahvích a uchovávány dlouhodobě v lednici pro potřebu IEF v rozbíhavém toku 4

- složení všech směsí viz literatura [5-7] Materiály a pomůcky: Netkaná textilie (polyetylen, tloušťka 0,1 mm, Pegatex, Znojmo) Šablony pro řezání netkané textilie Skalpely, nůžky, podložka pro řezání, šablony, pravítka Kádinky, odměrné baňky, vialky Pipety, špičky Mikrotitrační destičky s 12 podélnými komůrkami a 96 čtvercovými komůrkami 0,5 ml mikrozkumavky Zubní zrcátko Přístrojové vybavení: Přístroje zapínejte vždy jen v přítomnosti vyučujícího! Zařízení vytvořené pro DF IEF se třemi páry elektrod (vyrobeno v laboratoři) Zařízení vytvořené pro DF IEF se dvěma páry elektrod (vyrobeno v laboratoři) 2x Peristaltická pumpa (ISMATEC, Glattbrugg, Švýcarsko) Hadičky do peristaltické pumpy s vnitřním průměrem 0,38 mm 2x Programovatelný elektroforetický zdroj* EV232 (Consort bvba, Turnhout, Belgie) *Před zapnutím zdroje se je vždy třeba ujistit, že vodiče jsou všude správně zapojené a nikde není volně přístupná neizolovaná část vodiče! 2x Izolované dráty na propojení zdroje se zařízením + banánky Teploměr s automatickým záznamem teploty (COMET SYSTEM, s.r.o., Rožnov pod Radhoštěm, Česká Republika) 2x Chladicí box (Guzzanti GZ 48 G, Guzzanti, Praha, Česká Republika) Pracovní postup Na začátku cvičení je třeba připravit obě zařízení a separační lože. Pod vedením cvičícího nařežte pomocí skalpelu, pravítka a podložky na řezání separační lože z plátna netkané textilie podle poskytnutých šablon. Takto připravené separační lože poté přiložte na obě zařízení. Při přikládání je výhodné lehce textilii navlhčit, aby lépe přilnula na podklad. Po položení první vrstvy navrstvěte všechny ostatní vrstvy (celkem 10 vrstev od největší po nejmenší) 5

Takto připravené zařízení připojte pomocí drátů s banánky k elektroforetickému zdroji!pozor na správnou polaritu červená k červené, černá k černé! a umístěte do chladicího boxu (chlazeného na 10 C). Dále umístěte hadičky do držáků na zařízení a následně zaklapněte tyto hadičky do kazet peristaltických pump. Následně spusťte peristaltické pumpy - u tříelektrodového zařízení nastavte průtok 0,45 ml min -1 a u dvouelektrodového nastavte průtok 0,22 ml min -1. Nasávající konce hadiček ponořte do kádinek s 10 mm roztokem NaCl a celý separační prostor nechte promýt 30 minut pro dokonalou kondicionaci separačního lože. Po počáteční kondicionaci vyměňte u každého proplachovaného zařízení 10 mm roztok NaCl za 50 ml vstupní směsi, kterou namícháte dle následujícího návodu: Odměrná baňka 50 ml na 3-elektrodové z.: 2 ml 0,1 M NaOH 0,8 ml 0,1 M KHSO 4 0,5 ml DF 100x 0,5 ml 10% (m/v) Brij 0,8 ml barevných pi markerů Odměrná baňka 50 ml na 2-elektrodové z.: 2 ml 0,1 M NaOH 0,8 ml 0,1 M KHSO 4 0,5 ml DF 100x 0,5 ml 10% (m/v) Brij 0,5 ml okrajových barevných pi markerů Po výměně 10 mm NaCl za namíchanou směs následuje kompletní popis celého zařízení včetně důležitých aspektů této separační metody. Jakmile je objem netkané textilie kompletně nasycen separační směsí (cca 10-15 min), zapněte za asistence vedoucího cvičení elektroforetický zdroj s hodnotami limitovanými na 250 V, 12 ma, 6 W (6 ma a 3 W pro 2 elektrodové z.). Následuje kontrola kontaktu elektrod se separačním ložem pomocí vizuální kontroly příslušných diod na zařízení. Z důvodu jejich špatné přístupnosti je třeba využít zubní zrcátko. Pokud některá z diod nesvítí, není příslušná elektroda v kontaktu se 6

separačním ložem. Oznamte tuto skutečnost vyučujícímu, který vzniklou situaci vyřeší. Po aplikaci elektrického pole je možné pozorovat počínající tvorbu ph gradientu a fokusaci barevných markerů izoelektrického bodu. Následuje asi 20 minut, ve kterých pozorujeme postupné ustavení ph gradientu na celé délce separačního prostoru. Poté zvyšte napětí na 300V a nechte dalších asi 10 minut proběhnout nové ustavení ph gradientu. Během této doby sledujte zahřívání separačního lože pomocí teploměru s automatickým záznamem teploty. Teplota by neměla vzrůst na více než 15 C během celého cvičení. V posledním kroku přidejte 2 ml 0,1 M NaOH a 0,8 ml 0,1 M KHSO 4 do směsi pro 3 elektrodové zařízení - ilustrace vzorku s vysokou koncentrací solí (1x zvýšení celkové koncentrace). Následuje konzultace se cvičícím na téma vliv vysoké koncentrace soli ve vzorku na separaci. U zařízení se dvěma elektrodami přikápněte na začátek separačního lože 4 µl roztoku barevných standardů proteinů. Opět ponechte cca 10 minut na stabilizování gradientu a opět následuje konzultace pozorované kvality separace proteinů (šířka jednotlivých zón). Poté pomocí špičky skalpelu přidejte na vstup separačního lože malý krystal lyofilizovaného cytochromu c. Tento se postupně rozpustí a opět vytvoří fokusovanou zónu, která postupně migruje až do sběrných proužků. Na závěr celého cvičení si vyzkoušejte podle pokynů cvičícího možné techniky sběru frakcí. Během celé doby cvičení, Vám bude v jednotlivých prolukách prezentována teorie týkající se IEF spolu s ukázkou počítačové simulace IEF pomocí programu SIMUL 5 COMPLEX. Následně budou diskutovány separační metody, které se mohou podílet na další separaci frakcí získaných z IEF spolu s vysvětlením principu ortogonality. Podle časových možností bude dále prezentován další z módů IEF IEF v proužku z netkané textilie. Literatura [1] Šlais, K. (2008). Divergent flow isoelectric focusing. Electrophoresis, 29(12), 2451 7. [2] Štastná, M., & Šlais, K. (2008). Single-input divergent flow IEF for preparative analysis of proteins. Electrophoresis, 29(22), 4503 7. 7

[3] Mazanec, K., Bobalová, J., & Šlais, K. (2009). Divergent flow isoelectric focusing: fast and efficient method for protein sample preparation for mass spectrometry. Analytical and bioanalytical chemistry, 393(6-7), 1769 78. [4] Štastná, M., & Šlais, K. (2010). Preparative divergent flow IEF without carrier ampholytes for separation of complex biological samples. Electrophoresis, 31(3), 433 9. [5] Stastná, M., & Slais, K. (2005). Colored pi standards and gel isoelectric focusing in strongly acidic ph. Analytical and bioanalytical chemistry, 382(1), 65 72. [6] Štastná, M., Trávníček, M., & Šlais, K. (2005). New azo dyes as colored isoelectric point markers for isoelectric focusing in acidic ph region. Electrophoresis, 26(1), 53 9. [7] Štastná, M., & Šlais, K. (2005). Colored pi standards and gel isoelectric focusing in strongly acidic ph. Analytical and bioanalytical chemistry, 382(1), 65 72. 8