脯氨酸含量测定实验全流程方案:样本处理、显色反应到结果计算一次说清
网上能找到的脯氨酸检测方法大多是把原理说一遍,操作步骤写得很简略,实际做的时候到处是坑。这篇文章把完整流程从头捋一遍,包括一些说明书不会写但真正影响结果的细节。
用的是茚三酮比色法,也就是目前科研实验室里用得最多的那种,检测波长520 nm,适用于植物组织、动物组织、细胞、细菌、血清(浆)等常见样本类型。
实验前需要准备什么
仪器方面,必须要有的是能测520 nm的酶标仪,以及能加热到100℃的恒温水浴振荡器。水浴振荡器这个很关键,不是普通水浴锅,是要能在沸水浴状态下同时振荡的那种,后面提取步骤需要用到。
如果做组织样本,还需要匀浆器。细胞或者细菌样本的话,需要超声波破碎仪。
耗材上,96孔普通透明酶标板,可调移液枪和枪头。样本量多的话准备多通道移液器,能省不少时间。另外要备一些有盖的EP管,沸水浴步骤必须用有盖的,防止水分散失。
脯氨酸含量检测试剂盒里通常包含Extraction Buffer、Assay Buffer、Chromogen显色剂、PRO标准品粉末。需要自备的是PBS(pH 7.4)、甲苯、去离子水。甲苯有毒,提前确认通风橱能用。
样本制备
这一步是整个实验成败的基础,不同样本类型差异很大,不能混用同一套操作。
植物和动物组织
称取约0.1 g组织,加1 mL Extraction Buffer,冰浴条件下匀浆。匀浆完之后放到沸水浴振荡器里提取10分钟,然后10000 g常温离心10分钟,取上清。上清冷却到室温再用。
称样的时候尽量精确,0.1 g这个量后面计算要用到,差个10 mg结果就不一样。冰浴匀浆是为了减少蛋白降解,但也不用过于紧张,快速操作就行。
细胞样本
收集足够数量的细胞(通常5×10⁶起),800 g离心2分钟,弃上清,加1 mL Extraction Buffer重悬。然后冰浴超声破碎:功率20%(或200 W),超声3秒、间隔7秒,重复30次。破碎完再放沸水浴提取10分钟,10000 g离心10分钟,取上清冷却待用。
超声这步很多人出问题。间隔时间要够,连续超声会导致样本升温,影响活性物质。另外超声头要插到液面以下,别刚刚碰到液面,那样效率很差。
细菌样本
操作和细胞基本一样,但细菌细胞壁更厚,破壁的要求更高。超声条件可以参考细胞的,如果破壁不理想可以适当增加循环次数。做之前可以先用显微镜看一下破碎效果,确认大部分细菌已经裂解再进行后续步骤。
血清(浆)
取0.1 mL血清,加0.9 mL Extraction Buffer,充分混匀。放沸水浴振荡提取10分钟,10000 g离心10分钟,取上清冷却。血清样本相对简单,没有破碎步骤,但沸水浴这步一样不能省。
标准品配制
这步要在正式实验当天做,配好的稀释液4小时内要用完,不能提前备好放着。
先配母液:称取1 mg PRO标准品粉末,加0.1 mL去离子水充分溶解,得到10 mg/mL的储存液。
再从储存液稀释到100 µg/mL的工作液:取10 µL 10 mg/mL储存液,加990 µL去离子水,混匀。
然后从100 µg/mL工作液做梯度稀释,配一组标准曲线浓度点:
| 编号 | 100 µg/mL工作液(µL) | 去离子水(µL) | 终浓度(µg/mL) |
|---|---|---|---|
| S1 | 160 | 40 | 80 |
| S2 | 80 | 120 | 40 |
| S3 | 40 | 160 | 20 |
| S4 | 20 | 180 | 10 |
| S5 | 8 | 192 | 4 |
| S6 | 4 | 196 | 2 |
| S7 | 2 | 198 | 1 |
| S8 | 1 | 199 | 0.5 |
| 空白 | 0 | 200 | 0 |
每个浓度点换一个新吸头,不能偷懒。稀释误差是标准曲线线性差的最常见原因,很多时候不是试剂有问题,是操作时吸头没换导致交叉污染。
检测体系配制
在有盖EP管里按以下体积加样,不要在酶标板上直接操作这步,因为后面要沸水浴,酶标板放不进去。
| 标准管 | 空白管 | 样本管 | |
|---|---|---|---|
| 样本上清 | — | — | 100 µL |
| 对应浓度标准液 | 100 µL | — | — |
| 去离子水 | — | 100 µL | — |
| Assay Buffer | 100 µL | 100 µL | 100 µL |
| Chromogen | 100 µL | 100 µL | 100 µL |
按顺序加完之后,盖紧EP管盖,混匀,放入沸水浴振荡30分钟。期间每10分钟振荡一次。
盖紧这件事要认真对待。30分钟沸水浴,如果盖子没盖好,水分会蒸发,体系浓缩,吸光度偏高,但偏高多少每次不一样,这种误差根本没法校正。
30分钟到了取出来,冷却到室温。这时候每管再加200 µL甲苯,操作必须在通风橱里进行。
甲苯萃取和测定
加完甲苯之后,振荡30秒,然后静置。等两相分层清楚了,吸取上层甲苯相100 µL转移到96孔酶标板里,在520 nm测吸光度。
静置时间因样本而异。一般样本1到3分钟就能分层,脂质含量高的动物组织可能需要更久。不要着急,分层不彻底就吸,容易带入下层水相,吸光度会偏低而且不稳定。
吸管尖插入上层液体的时候动作要慢,不要插太深。两相交界处附近尽量不要动,就取中间那部分甲苯层就够了。
测完吸光度分别记为A标准、A空白和A测定。
结果计算
第一步,算各管的ΔA:
- ΔA标准 = A标准 - A空白
- ΔA测定 = A测定 - A空白
第二步,以标准品浓度(µg/mL)为Y轴、ΔA标准为X轴绘制标准曲线,做线性拟合,得到方程 y = kx + b。把ΔA测定代入,算出对应的 y 值(单位 µg/mL)。
第三步,根据实验需要选对应公式换算:
按样本鲜重:
PRO(µg/g 鲜重)= 3 × y ÷ W × n
按细胞或细菌数量:
PRO(µg/10⁴)= 3 × y ÷ N × n
按液体体积:
PRO(µg/mL)= 3 × y × n
按蛋白浓度:
PRO(µg/mg prot)= 3 × y ÷ Cpr × n
其中 W 是样本鲜重(g),N 是细胞/细菌数量(以10⁴为单位),Cpr 是样本蛋白浓度(mg/mL),n 是样本稀释倍数。系数3来自反应体系总体积(300 µL)和样本加入量(100 µL)之比乘以提取体系体积(1 mL)的换算,不需要自己推,按公式套就行。
如果做了稀释,n值不是1,这个别忘了乘进去。
几个会影响结果但说明书不一定写的细节
Chromogen和标准品都是光敏的。 显色剂从冰箱取出来之后要避光放置,操作过程也尽量别让它长时间暴露在强光下。标准品粉末和配好的溶液也一样。这些细节不注意,做出来的颜色会偏淡,曲线斜率偏低。
试剂用前要平衡到室温。 Extraction Buffer和Assay Buffer从4℃取出来直接用问题不大,但Chromogen如果太冷,显色反应会偏慢,建议提前20到30分钟从冰箱拿出来放室温。
样本如果不能当天做,放-80℃,不要放-20℃。 -20℃下脯氨酸会有一定程度的降解,-80℃更稳定,可以保存约1个月。但最好还是用新鲜样本,特别是做精确定量的实验。
正式实验前先做预实验。 找2到3个预期差异比较大的样本先跑一遍,确认ΔA值落在标准曲线范围内。如果处理组样本ΔA已经接近1.5,说明浓度偏高,正式实验需要提前稀释;如果ΔA低于0.05,说明信号太弱,可能要增加上清加入量或者检查提取步骤。
结果出来之后怎么呈现
做完脯氨酸检测的数据,一般有两种呈现方式:单独列出各组PRO含量并做统计检验,或者和其他生理指标(SOD、MDA、可溶性糖等)一起综合分析抗逆表型。
植物逆境研究里后者更常见,PRO单独的数字意义不大,放在整体生理响应的背景下才有说服力。如果是抗逆育种相关的研究,建议在方法部分写清楚提取体系和计算方式,审稿人有时候会问,前处理写得越具体越好。
肿瘤代谢方向用到PRO定量的研究,近年来主要集中在P5CS相关通路,检测的是细胞内PRO水平的相对变化,更强调组间重复性,建议每个实验条件做至少3个生物学重复,标准曲线也要每次跟着做。
方法参考:CheKine™ 脯氨酸(PRO)含量检测试剂盒(微量法)说明书,货号 KTB1430 | 技术咨询:400-6800-830
