ВОПРОС № 4. Методы количественного определения белка в растворе

Как при выделении и очистке белков, так и при проведении разнообразных биохимических исследований необходимо количественное определение содержания белка в исследуемой фракции, в выделенном или исследуемом образце. Кроме того, анализ содержания белков в биологических жидкостях (крови) имеет важное биомедицинское значение и используется в диагностических целях.

Количественное определение белка проводится, как правило, с небольшим количеством материала и требует высокочувствительных методов детекции.

Наиболее широко распространены колориметрические и спектрофотометрические методы количественного определения белка.

БИУРЕТОВЫЙ МЕТОД

Основан на образовании биуретового комплекса (имеет фиолетовый цвет) пептидных связей белков с двухвалентными ионами меди. В методе используют т. н. биуретовый реактив, состоящий из KOH, CuSO₄ и цитрата натрия (или тартрата натрия). В образовавшемся комплексе медь связана с 4 азотами координационными связями, а с 2 кислородами — электростатическими. Полноценный комплекс образуется лишь с пептидами, состоящими более чем из 4 остатков.

Ход работы. Для построения калибровочного графика из стандартного раствора альбумина готовят растворы белка, содержащие 2, 4, 6, 8 и 10 мг альбумина в 1 мл. В каждую пробирку, содержащую 1 мл раствора белка соответствующего разведения добавляют 4 мл биуретового реактива, перемешивают и оставляют при комнатной температуре на 30 мин. Измеряют оптическую плотность раствора на ФЭК при 540 нм в 1 см кювете. Содержание белка в исследуемых растворах рассчитывают по калибровочному графику.

Ныне мало используется в биохимической лабораторной практике (за исключением медицинских анализов на белок) из-за низкой чувствительности.

К достоинствам метода стоит отнести его низкую чувствительность к посторонним веществам, невысокую погрешность. Простота.

МЕТОД БЕНЕДИКТА

Метод Бенедикта аналогичен биуретовому методу, однако позволяет определять белок в диапазоне концентраций от 0,1 до 2 мг в пробе.

Бенедикта реактив - реактив, представляющий собой водный раствор сернокислой меди, лимоннокислого натрия (или калия) и углекислого натрия.

К 0,2 мл раствора белка добавляют 3,5 мл раствора NаОН и 0,2 мл реактива Бенедикта. Смесь инкубируют 15 мин при комнатной температуре и спектрофотометрируют на длине волны 330 нм. Построение калибровочного графика проводят по стандартному раствору белка.

Более чувствителен. Но и к примесям.

МЕТОД ЛОУРИ

Метод основан на образовании окрашенных продуктов ароматических аминокислот с реактивом Фолина в сочетании с биуретовой реакцией на пептидные связи. Метод характеризуется высокой чувствительностью и позволяет определять содержание белка в диапазоне концентраций от 10 до 100 мкг на пробу.

Для построения калибровочного графика из стандартного раствора альбумина готовят растворы белка, содержащие 10, 20, 40, 60, 80 и 100 мкг альбумина в 1 мл. К 1 мл исследуемого раствора,

содержащего 10 – 100 мкг белка, приливают 2,0 мл рабочего раствора (4), перемешивают и оставляют при комнатной температуре на 10 мин. Затем в пробирку с реакционной смесью добавляют 0,2 мл реактива Фолина – Чокальтеу, тщательно перемешивают и через 30 мин определяют оптическую плотность раствора при 750 нм. Содержание белка в исследуемых растворах рассчитывают по калибровочному графику. Увеличение адсорбции при 750 нм пропорционально концентрации белка. Метод очень чувствителен к наличию в растворе посторонних восстановителей (что затрудняет его использование при определении белка в неочищенных препаратах), чувствительность к белку — 10 — 100 мкг/мл.

МЕТОД ПЕТЕРСОНА

Принцип метода. Данный метод аналогичен методу Лоури, характеризуется высокой чувствительностью (10 – 100 мкг белка), позволяет эффективно определять белок в мембранных фракциях.

Ход работы. Для построения калибровочного графика из стандартного раствора альбумина готовят растворы белка, содержащие 10, 20, 40, 60, 80 и 100 мкг альбумина в 1 мл. К 1 мл исследуемого раствора, содержащего от 10 до 100 мкг белка, приливают 1 мл реагента А (Реагент А: 1 часть СТС-реактива смешивают с 1 частью 0,8 моль/л раствора NaOH , после чего в полученную смесь доливают 2 части 5 % раствора додецилсульфата натрия, тщательно перемешивают), перемешивают и оставляют при комнатной температуре на 10 мин. Затем в пробирку с реакционной смесью добавляют 0,5 мл реактива В (Реагент В: 1 часть реактива Фолина – Чокальтеу смешивают с 5 частями дистиллированной воды), тщательно перемешивают и через 30 мин определяют оптическую плотность раствора при 670 нм. Содержание белка в исследуемых растворах рассчитывают по калибровочному графику.

СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

Метод основан на способности ароматических аминокислот (триптофана, тирозина и в меньшей степени фенилаланина) поглощать ультрафиолетовый свет при 280 нм. Поскольку белки отличаются по содержанию ароматических аминокислот, их поглощение ультрафиолетовой области спектра может сильно различаться. Измеряя величину оптической плотности при этой длине волны, определяют количество белка в растворе.

Использование данного метода позволяет проводить определение белка быстро и не требует использования дополнительных реагентов.

Имеются и другие методы определения азота, такие как метод Дюма, нейтронно-активационный. Принцип метода Дюма заключается в разложении органического соединения в атмосфере оксида углерода до газообразного состояния с последующим измерением объема азота (N₂). В нейтронно-активационном методе атомы азота образца бомбардируются нейтронами в ядерном реакторе с получением изотопа ¹³N. Содержание белка рассчитывают по количеству гамма-лучей.