根据实际工作的需要,即所用水中应排除的干扰物质的类型,来选用水的种类,如:无 离子水、普通蒸馏水、二次蒸馏水、亚沸蒸馏水及按特殊要求制备的高纯水等。 所有的各种纯水,在贮存中都会被污染:塑料容器会产生有紫外吸收的有机物:玻 璃和金属容器会产生金属离子的污染:长时间放置更会使水长菌,空气中的二氧化碳会 溶入水中,所以贮存高纯水一定要隔绝空气,密封盖严,必要时贮存在冰箱的冷藏室中。 17.3消毒系统 生化实验要进行生物培养和生物反应的操作,这些操作都必须排除其他生物因素的 干扰,因此在做这些实验之前,都必须对实验中用到的、可能造成污染的材料、器械等 进行消毒灭菌处理。常用的灭菌方法有:高温、高压灭菌、紫外线照射、火焰焚烧、过 滤除菌、酒精等试剂浸泡消毒等,因此实验室必须配备各种无菌处理设备。 17.4计量系统 生化实验都要求在各种标准的定量条件下进行,因此实验室必须配备各种标准的定 量系统。常用的定量系统有:称量系统、液体体积度量系统、pH测定系统、液体溶质 定量系统等 (1)称量系统:最常用的设备是各种千分之一的扭力天平、电子天平和各种万分之 的单、双盘天平和电子天平等,它们分别用于各种缓冲液的配制和标准物质的称量等 (2)液体体积度量系统:常用的有各种量筒、移液管、容量并、微量进样器和各种 自动取液器等。 (3)酸碱度pH测量系统:最常用的是pH试纸和pH计 (4)液体溶质定量系统:此系统主要是根据液体溶质的某些理化特性而设计的,不 同的物质在一定的条件下有特定的吸收光谱,其吸收值的大小与其在溶液中的浓度有 定的关系,可以通过测定某物质在溶液中的吸收光谱来计算出该物质的浓度,因而分光 光度计就是生化实验室必备的仪器分析手段。主要有可见分光光度计、紫外/可见分光 光度计和高档的快速扫描紫外/可见分光光度计等 175离心设备 离心方法是分离和制备生物大分子最常用的手段,因而生化实验室必须备有各种形 式的离心机。常用的有普通台式离心机、高速冷冻离心机和超速离心机等 17.6电泳装置 电泳是生化实验中最常用最重要的实验技术之一,主要用于分析、鉴定,也可用于 制备。电泳装置由电源和电泳槽两部分组成,详见第4章
２６ 根据实际工作的需要，即所用水中应排除的干扰物质的类型，来选用水的种类，如：无 离子水、普通蒸馏水、二次蒸馏水、亚沸蒸馏水及按特殊要求制备的高纯水等。 所有的各种纯水，在贮存中都会被污染：塑料容器会产生有紫外吸收的有机物；玻 璃和金属容器会产生金属离子的污染；长时间放置更会使水长菌，空气中的二氧化碳会 溶入水中，所以贮存高纯水一定要隔绝空气，密封盖严，必要时贮存在冰箱的冷藏室中。 1.7.3 消毒系统 生化实验要进行生物培养和生物反应的操作，这些操作都必须排除其他生物因素的 干扰，因此在做这些实验之前，都必须对实验中用到的、可能造成污染的材料、器械等 进行消毒灭菌处理。常用的灭菌方法有：高温、高压灭菌、紫外线照射、火焰焚烧、过 滤除菌、酒精等试剂浸泡消毒等，因此实验室必须配备各种无菌处理设备。 1.7.4 计量系统 生化实验都要求在各种标准的定量条件下进行，因此实验室必须配备各种标准的定 量系统。常用的定量系统有：称量系统、液体体积度量系统、pH 测定系统、液体溶质 定量系统等。 ⑴ 称量系统：最常用的设备是各种千分之一的扭力天平、电子天平和各种万分之 一的单、双盘天平和电子天平等，它们分别用于各种缓冲液的配制和标准物质的称量等。 ⑵ 液体体积度量系统：常用的有各种量筒、移液管、容量并、微量进样器和各种 自动取液器等。 ⑶ 酸碱度 pH 测量系统：最常用的是 pH 试纸和 pH 计。 ⑷ 液体溶质定量系统：此系统主要是根据液体溶质的某些理化特性而设计的，不 同的物质在一定的条件下有特定的吸收光谱，其吸收值的大小与其在溶液中的浓度有一 定的关系，可以通过测定某物质在溶液中的吸收光谱来计算出该物质的浓度，因而分光 光度计就是生化实验室必备的仪器分析手段。主要有可见分光光度计、紫外／可见分光 光度计和高档的快速扫描紫外／可见分光光度计等。 1.7.5 离心设备 离心方法是分离和制备生物大分子最常用的手段，因而生化实验室必须备有各种形 式的离心机。常用的有普通台式离心机、高速冷冻离心机和超速离心机等。 1.7.6 电泳装置 电泳是生化实验中最常用最重要的实验技术之一，主要用于分析、鉴定，也可用于 制备。电泳装置由电源和电泳槽两部分组成，详见第 4 章
17.7层析装置 层析又称为色谱,是分离各种生物大分子的主要手段之一,因而各种层析系统和核 酸蛋白检测器就是生化实验室最常用的仪器设备。主要的层析技术有:吸附层析、凝胶 排阻层析、离子交换层析和亲和层析等,详见第3章。 17.8光密度仪 激光光密度仪是适用于多种电泳结果分析的仪器。它采用激光为光源,色散性强, 线性范围广,分辨率高,所得结果可以在电脑中进行多维的图象处理,并打印出结果, 在生化实验室中正得到越来越广泛的使用 17.9真空印迹系统 该设备是一种利用真空原理将已经分离的生物大分子(蛋白质、核酸)从电泳后的凝 胶中转移到膜上的仪器,主要由印迹仪和真空印迹泵组成,印迹效率接近100%,重复 性好,方法简易、快速,将转移分子的变性、中和、印迹等所有步骤均在印迹仪中完成 从而避免了凝胶受损。 17.10核酸自动合成仪与测序仪 用于DNA、RNA的自动合成及序列测定。 17.11蛋白质的自动合成与测序仪 用于蛋白质分子的体外合成与序列测定 1.7.12PCR 仪 PCR( Polymerase Chain Reaction)是指聚合酶链式反应。该反应是用DNA聚合酶在 体外大量扩增DNA片段的一种方法。PCR仪就是将此方法实现了自动化操作的一种仪 器,是生化与分子生物学实验常用和必备的设备 17.13同位素实验设施 生物化学许多实验都要用到放射性同位素,如:生物体分子示踪、分子杂交、放射 性检测等,因此实验室必须有安全的同位素实验设施 (1)放射源材料存放室:用于放射源材料的存放、保管等,应较僻静, (②)操作时的防护设施:常用的器具有:有机防护并、特制防护衣、防护罩等.接 触同位素样品时必须戴防护手套 (3)放射性检测、监测器:在操作同位素的地方,应配备检测、监测器,能自动安全 报警,随时报告并指示放射源情况。 (4)放射性核素分析测定仪:用来检测分析实验结果。常用的有液体闪烁计数器,数
２７ 1.7.7 层析装置 层析又称为色谱，是分离各种生物大分子的主要手段之一，因而各种层析系统和核 酸蛋白检测器就是生化实验室最常用的仪器设备。主要的层析技术有：吸附层析、凝胶 排阻层析、离子交换层析和亲和层析等，详见第 3 章。 1.7.8 光密度仪 激光光密度仪是适用于多种电泳结果分析的仪器。它采用激光为光源，色散性强， 线性范围广，分辨率高，所得结果可以在电脑中进行多维的图象处理，并打印出结果， 在生化实验室中正得到越来越广泛的使用。 1.7.9 真空印迹系统 该设备是一种利用真空原理将已经分离的生物大分子(蛋白质、核酸)从电泳后的凝 胶中转移到膜上的仪器，主要由印迹仪和真空印迹泵组成，印迹效率接近 100％，重复 性好，方法简易、快速，将转移分子的变性、中和、印迹等所有步骤均在印迹仪中完成， 从而避免了凝胶受损。 1.7.10 核酸自动合成仪与测序仪 用于 DNA、RNA 的自动合成及序列测定。 1.7.11 蛋白质的自动合成与测序仪 用于蛋白质分子的体外合成与序列测定。 1.7.12 PCR 仪 PCR(Polymerase Chain Reaction)是指聚合酶链式反应。该反应是用 DNA 聚合酶在 体外大量扩增 DNA 片段的一种方法。PCR 仪就是将此方法实现了自动化操作的一种仪 器，是生化与分子生物学实验常用和必备的设备。 1.7.13 同位素实验设施 生物化学许多实验都要用到放射性同位素，如：生物体分子示踪、分子杂交、放射 性检测等，因此实验室必须有安全的同位素实验设施。 ⑴放射源材料存放室：用于放射源材料的存放、保管等，应较僻静。 ⑵操作时的防护设施： 常用的器具有：有机防护并、特制防护衣、防护罩等．接 触同位素样品时必须戴防护手套。 ⑶放射性检测、监测器：在操作同位素的地方，应配备检测、监测器，能自动安全 报警，随时报告并指示放射源情况。 ⑷放射性核素分析测定仪：用来检测分析实验结果。常用的有液体闪烁计数器，数
字式放射自显影分析仪,盖革计数器和X射线放射显影盒等。 (5)废物处理器:使用同位素应有能够安全地存放和处理同位素废物的场所,否则严 禁使用同位素 17.14生物培养设施 生物培养是生化实验必不可少的设备。生物材料的培养有微生物培养、植物细胞及 组织培养、动物细胞及动物培养等。不同的培养,其对设施的要求也有所不同 微生物培养:需要恒温恒湿培养箱、振荡培养器即摇床(有空气和水浴式以及全温 式摇床)、发酵罐、大型生物反应器等。 植物细胞及组织培养:需要恒温恒湿光照培养箱、振荡培养器、生物反应器和植 物房等 动物细胞及动物培养:需要二氧化碳培养箱、电热恒温培养箱和动物房等。 为了对所培养的微生物和动植物细胞进行破碎,提取所需的生物大分子,还必需有 各种高效率的细胞破碎装置 17.15基因导入仪 用于向受体生物细胞中导入基因。常用的导入仪有:电导入仪、基因枪、激光和超 声导入仪、原生质体融合仪等 17.16高效液相色谱仪和毛细管电泳仪 用于各种生物大分子的分析与鉴定 17.17暗室 在生化实验研究中,必须有一间装备完整的暗室,能对各种照相乳胶和感光材料进 行处理,如各种电泳凝胶的照相冲洗和放大,放射性自显影的Ⅹ射线片及其他感光底 片的处理,以及进行核酸与荧光物质(溴化乙锭)结合后在紫外线照射下对电泳结果的 观察操作等 暗室中应装备有:照相装置、放大机、曝光箱、翻拍仪、自动冲片机和紫外透射仪 17.18冷室 生化实验一般都要求在低温下进行,由于冰浴太小,冷柜也不能进人操作,因此就 需要有一间4℃~10℃的冷室,工作人员可以在其中进行各种柱层析、各种电泳、生物 大分子的提取和分离、硫酸铵沉淀蛋白质以及各种物质的透析等操作,并可以贮存各种 生物制品和生化试剂
２８ 字式放射自显影分析仪，盖革计数器和Ｘ射线放射显影盒等。 ⑸废物处理器：使用同位素应有能够安全地存放和处理同位素废物的场所，否则严 禁使用同位素。 1.7.14 生物培养设施 生物培养是生化实验必不可少的设备。生物材料的培养有微生物培养、植物细胞及 组织培养、动物细胞及动物培养等。不同的培养，其对设施的要求也有所不同。 微生物培养：需要恒温恒湿培养箱、振荡培养器即摇床（有空气和水浴式以及全温 式摇床）、发酵罐、大型生物反应器等。 植物细胞及组织培养： 需要恒温恒湿光照培养箱、振荡培养器、生物反应器和植 物房等。 动物细胞及动物培养：需要二氧化碳培养箱、电热恒温培养箱和动物房等。 为了对所培养的微生物和动植物细胞进行破碎，提取所需的生物大分子，还必需有 各种高效率的细胞破碎装置。 1.7.15 基因导入仪 用于向受体生物细胞中导入基因。常用的导入仪有：电导入仪、基因枪、激光和超 声导入仪、原生质体融合仪等。 1.7.16 高效液相色谱仪和毛细管电泳仪 用于各种生物大分子的分析与鉴定。 1.7.17 暗室 在生化实验研究中，必须有一间装备完整的暗室，能对各种照相乳胶和感光材料进 行处理，如各种电泳凝胶的照相冲洗和放大，放射性自显影的 X 射线片及其他感光底 片的处理，以及进行核酸与荧光物质（溴化乙锭）结合后在紫外线照射下对电泳结果的 观察操作等。 暗室中应装备有：照相装置、放大机、曝光箱、翻拍仪、自动冲片机和紫外透射仪 等。 1.7.18 冷室 生化实验一般都要求在低温下进行，由于冰浴太小，冷柜也不能进人操作，因此就 需要有一间 4℃～10℃的冷室，工作人员可以在其中进行各种柱层析、各种电泳、生物 大分子的提取和分离、硫酸铵沉淀蛋白质以及各种物质的透析等操作，并可以贮存各种 生物制品和生化试剂
17.19其他设备 实验室除以上常规设备和设施外,还必须装备下列一些常用设备 (1)通风柜:用于有害和有毒气体的操作 (2)微波炉:用于化冻、灭菌及其他一些需要快速加热的操作。 (3)组织打碎机和匀浆器:用于各种生物材料、动植物组织和细胞的破碎 (4)超声清洗机:用于各种器皿、移液管和自动取液器吸头的清洗和髙效液相色谱仪 所用流动相的脱气等。 (5)制冰机:为实验室提供足够的碎冰块 ⑥6)冰冻干燥机:用于生物大分子水溶液的冰冻干燥,可由其水溶液直接制得固体干 粉 )机械和水环式真空泵:用于旋转蒸发器和各种真空抽气操作。 (8)旋转蒸发器:用于各种水溶液和有机溶液的旋转减压蒸馏操作。 (9)普通显微镜和倒置显微镜:用于对各种细胞和生物材料的观察 0酶标仪:用于免疫化学实验的酶联免疫吸附测定。 由上述内容可见,生化实验室所需装备的各种仪器设备和设施是多种多样的,因而 要求每一位生物化学工作者和学生都必须非常重视这些仪器设备和设施的使用和维护 必须具有较强的实验动手能力。能否正确熟练地使用上述这些仪器设备,在很大程度上 将决定他们实验的成败
２９ 1.7.19 其他设备 实验室除以上常规设备和设施外，还必须装备下列一些常用设备： ⑴通风柜：用于有害和有毒气体的操作。 ⑵微波炉：用于化冻、灭菌及其他一些需要快速加热的操作。 ⑶组织打碎机和匀浆器：用于各种生物材料、动植物组织和细胞的破碎。 ⑷超声清洗机：用于各种器皿、移液管和自动取液器吸头的清洗和高效液相色谱仪 所用流动相的脱气等。 ⑸制冰机：为实验室提供足够的碎冰块。 ⑹冰冻干燥机：用于生物大分子水溶液的冰冻干燥，可由其水溶液直接制得固体干 粉。 ⑺机械和水环式真空泵：用于旋转蒸发器和各种真空抽气操作。 ⑻旋转蒸发器：用于各种水溶液和有机溶液的旋转减压蒸馏操作。 ⑼普通显微镜和倒置显微镜：用于对各种细胞和生物材料的观察。 ⑽酶标仪：用于免疫化学实验的酶联免疫吸附测定。 由上述内容可见，生化实验室所需装备的各种仪器设备和设施是多种多样的，因而 要求每一位生物化学工作者和学生都必须非常重视这些仪器设备和设施的使用和维护， 必须具有较强的实验动手能力。能否正确熟练地使用上述这些仪器设备，在很大程度上 将决定他们实验的成败
2.生物大分子的制备 2.1橛述 生物大分子主要是指蛋白质、酶(也是一种蛋白质)和核酸,这三类物质是生命活 动的物质基础。在自然科学,尤其是生命科学高度发展的今天,蛋白质、酶和核酸等生 物大分子的结构与功能的研究是探求生命奥秘的中心课题,而生物大分子结构与功能的 研究,必须首先解决生物大分子的制备问题,没有能够达到足够纯度的生物大分子的制 备工作为前题,结构与功能的研究就无从谈起。然而生物大分子的分离纯化与制备是 件十分细致而困难的工作,有时制备一种高纯度的蛋白质、酶或核酸,要付出长期和艰 苦的努力。 与化学产品的分离制备相比较,生物大分子的制备有以下主要特点: (1)生物材料的组成极其复杂,常常包含有数百种乃至几千种化合物。其中许多化合 物至今还是个谜,有待人们研究与开发。有的生物大分子在分离过程中还在不断的代谢 所以生物大分子的分离纯化方法差别极大,想找到一种适合各种生物大分子分离制备的 标准方法是不可能的 (2)许多生物大分子在生物材料中的含量极微,只有万分之一、几十万分之一,甚至 几百万分之一。分离纯化的步骤繁多,流程又长,有的目的产物要经过十几步、几十步 的操作才能达到所需纯度的要求。例如由脑垂体组织取得某些激素的释放因子,要用几 吨甚至几十吨的生物材料,才能提取出几毫克的样品。 (3)许多生物大分子一旦离开了生物体内的环境时就极易失活,因此分离过程中如何 防止其失活,就是生物大分子提取制备最困难之处。过酸、过碱、高温、剧烈的搅拌 强辐射及本身的自溶等都会使生物大分子变性而失活,所以分离纯化时一定要选用最适 宜的环境和条件 (4)生物大分子的制备几乎都是在溶液中进行的,温度、pH值、离子强度等各种参 数对溶液中各种组成的综合影响,很难准确估计和判断,因而实验结果常有很大的经验 成份,实验的重复性较差,个人的实验技术水平和经验对实验结果会有较大的影响。 由于生物大分子的分离和制备是如此的复杂和困难,因而实验方法和流程的设计就 必须尽可能多査文献,多参照前人所作的工作,吸取其经验和精华,探索中的失败和反 复是不可避免的,只有具有百折不挠的钴研精神才能达到预期的目的。 生物大分子的制备通常可按以下步骤进行:①确定要制备的生物大分子的目的和要 求,是进行科研、开发还是要发现新的物质。②建立相应的可靠的分析测定方法,这是
３０ 2. 生物大分子的制备 2.1 概述 生物大分子主要是指蛋白质、酶（也是一种蛋白质）和核酸，这三类物质是生命活 动的物质基础。在自然科学，尤其是生命科学高度发展的今天，蛋白质、酶和核酸等生 物大分子的结构与功能的研究是探求生命奥秘的中心课题，而生物大分子结构与功能的 研究，必须首先解决生物大分子的制备问题，没有能够达到足够纯度的生物大分子的制 备工作为前题，结构与功能的研究就无从谈起。然而生物大分子的分离纯化与制备是一 件十分细致而困难的工作，有时制备一种高纯度的蛋白质、酶或核酸，要付出长期和艰 苦的努力。 与化学产品的分离制备相比较，生物大分子的制备有以下主要特点： ⑴生物材料的组成极其复杂，常常包含有数百种乃至几千种化合物。其中许多化合 物至今还是个谜，有待人们研究与开发。有的生物大分子在分离过程中还在不断的代谢， 所以生物大分子的分离纯化方法差别极大，想找到一种适合各种生物大分子分离制备的 标准方法是不可能的。 ⑵许多生物大分子在生物材料中的含量极微，只有万分之一、几十万分之一，甚至 几百万分之一。分离纯化的步骤繁多，流程又长，有的目的产物要经过十几步、几十步 的操作才能达到所需纯度的要求。例如由脑垂体组织取得某些激素的释放因子，要用几 吨甚至几十吨的生物材料，才能提取出几毫克的样品。 ⑶许多生物大分子一旦离开了生物体内的环境时就极易失活，因此分离过程中如何 防止其失活，就是生物大分子提取制备最困难之处。过酸、过碱、高温、剧烈的搅拌、 强辐射及本身的自溶等都会使生物大分子变性而失活，所以分离纯化时一定要选用最适 宜的环境和条件。 ⑷生物大分子的制备几乎都是在溶液中进行的，温度、pH 值、离子强度等各种参 数对溶液中各种组成的综合影响，很难准确估计和判断，因而实验结果常有很大的经验 成份，实验的重复性较差，个人的实验技术水平和经验对实验结果会有较大的影响。 由于生物大分子的分离和制备是如此的复杂和困难，因而实验方法和流程的设计就 必须尽可能多查文献，多参照前人所作的工作，吸取其经验和精华，探索中的失败和反 复是不可避免的，只有具有百折不挠的钻研精神才能达到预期的目的。 生物大分子的制备通常可按以下步骤进行：①确定要制备的生物大分子的目的和要 求，是进行科研、开发还是要发现新的物质。②建立相应的可靠的分析测定方法，这是