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考马斯亮蓝

考马斯亮蓝(Coomassie Brilliant Blue)是两种三苯甲烷衍生物染料(G-250和R-250)的统称,起初开发用于纺织行业,但现在通常用于分析生物化学中的蛋白质染色。考马斯亮蓝G-250比考马斯亮蓝R-250多两个甲基。其名“考马斯”是帝国化学工业下的一个注册商标。

考马斯亮蓝R-250
别名 C.I. 42660, C.I. Acid Blue 83
Brilliant indocyanine 6B, Brillantindocyanin 6B
Brilliant Cyanine 6B, Serva Blue R
识别
CAS号 6104-59-2  
PubChem 61365
SMILES
性质
化学式 C45H44N3NaO7S2 (Sodium salt)
摩尔质量 825.97 g/mol g·mol⁻¹
溶解性 Insoluble in cold, slightly soluble in hot (bright red blue)
溶解性(ethanol) Slightly soluble
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。
Coomassie Brilliant Blue G-250
别名 C.I. 42655, C.I. Acid Blue 90
Brilliant indocyanine G, Brillantindocyanin G
Xylene Brilliant Cyanine G, Serva Blue G
识别
CAS号 6104-58-1
PubChem 6324599
SMILES
KEGG D10799
性质
化学式 C47H50N3NaO7S2 (Sodium salt)
摩尔质量 856.03 g/mol g·mol⁻¹
溶解性 Slightly soluble in cold, soluble in hot (bright blue)
溶解性(ethanol) Soluble
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

起名和發現

考马斯这个名字最初在19世纪末被一家设在英国布莱克利(Blackley)的染料公司(Levinstein Ltd.)作为贸易名使用,用来售卖一些酸性羊毛染料。[1]1896年在第四次英国-阿散蒂战争期间, 英国军队占据了考马斯镇(今加纳库马西)。1918年, Levinstein Ltd.公司并入不列颠染料公司(British Deystuffs Cororation) ,后者在1926年成为帝国化学工业的一部分。[2]虽然帝国化学工业公司仍然持有考马斯这种商标,可是他们没有再生产这种染料。

這些藍色的二磺酸化三苯甲烷的染料首先在1913年由住在德國Elberfeld的Max Weiler生產[3]後來陸續發現了多種有機化學合成這種染料的方法。Var[4][5][6]

目前发表的生化論文中,通常把這些染料統稱“考馬斯”而不區分具體用的是哪種染料。實際上國際顏色索引列出了超過了四十種名字含有“考馬斯”的染料,也有一些其他種類的(非二磺酸化三苯甲烷)的染料,也被叫作“考馬斯”藍。例如默克索引(第10版)列出了具有完全不同的結構的考馬斯藍。

染料的颜色

後綴帶R的考馬斯亮藍R-250,R意指紅色,这是因為考馬斯亮藍R-250在藍色中略帶有紅色;而G型則意指Green,在藍色中帶有一點綠色。250起初是指染料的純度。

這兩種染料的顏色与溶液的酸堿性有关。考馬斯亮藍G型已經研究得比較詳細。[7]pH低於0的時候,呈現紅色,最大吸收峰位于465nm。在pH值約為1時,這種染料呈現綠色,最大吸收峰位于約620nm處。當pH高于2時,這種染料呈現一種亮藍色,最大吸收峰位于595nm。在pH為7的時候,這種染料的莫耳吸光度是43,000 M−1cm−1.[7]

染料分子呈現不同顏色的原因是分子不同的帶電荷狀態。在紅色形態時,全部三個氮原子均帶有正電。兩個磺酸基團有相當低的酸度係數,通常會帶負電,因而在pH為0左右時,整個染料分子會帶1個正電荷。綠色的形態則對應整體不帶電荷。而在中性介質(pH7)中,僅有二苯胺官能團上的氮原子帶有一個正電荷,所以整個分子帶有一個負電荷而呈藍色。這三個氮原子中前兩個失去質子的pKa分別是1.15和1.82。最后一個氮原子在強堿性環境下會失去質子,從而使染料變為粉色(pKa是12.4)[7]

考馬斯亮藍和蛋白質的氨基、羧基基團產生靜電作用,而非共價作用。染料分子和蛋白分子包括羊毛(角蛋白)形成一個蛋白質-染料分子複合物。 這種複合物的形成,使得染料的帶負電荷的形態得到了穩定,從而產生藍色,即使在多數分子帶正電荷的強酸環境下。[7] 這是布拉德福蛋白質定量法的理論依據,是一種利用考馬斯亮藍與蛋白質結合的蛋白質測定方法。這種染料與蛋白質的結合,使得考馬斯亮藍的吸收峰從465nm遷移到595nm。記錄595nm處吸光度的增加,可以用來測定蛋白質濃度。[8]

這種染料也會與陰離子去垢劑十二烷基硫酸鈉形成複合物。[9]這使得染料分子的綠色形態得到穩定。這個效應可以干擾布拉德福蛋白質定量法的測定。陰離子去垢劑也有可能與蛋白質競爭和染料分子結合。

生物化学中的用途

考馬斯亮藍R-250在1964年被Fazekas de St.Groth的團隊最先用來觀察蛋白。蛋白樣品在醋酸纖維素薄膜上進行電泳分離。薄膜随后被放置于5-磺基水楊酸中,使蛋白质条带固定,然后将膜浸到染料溶液中。[10]

两年之后,1965年Meyer和Lambert用考马斯亮蓝R-250去染经聚丙烯酰胺凝胶分离的蛋白质样品。他们将胶浸在含有甲醇乙酸和水的溶液中。由于染料在染色蛋白质的同时也染了聚丙烯酰胺凝胶,为了使蛋白质条带可见,他们对电泳的凝胶进行了脱色。[11]后续的文献报道聚丙烯酰胺凝胶可以被乙酸溶液成功脱色。

在1967年,首次出现使用考马斯亮蓝G让聚丙烯酰胺凝胶中的蛋白条带变得可见的报道,其中染料被溶解在含有甲醇的乙酸溶液中。[12]之后发现,如果使用溶解在不含甲醇的三氯乙酸考马斯亮蓝G胶体,可以使蛋白质条带被染色,而聚丙烯酰胺不被染色。如果用这种方法,就没有必要再对胶进行脱色。[13]现代的手段通常是将考马斯亮蓝G溶解在含有磷酸、乙醇(或甲醇)和硫酸铵(或硫酸铝)的溶液中。[14][15][16][17]

布拉德福蛋白质定量法利用了考马斯亮蓝G-250的光谱性质去检测溶液中的蛋白质含量。[18]将蛋白质样品加入到染料的磷酸和乙醇的溶液中。在酸性环境中,这种染料通常呈现棕红色,但是结合了蛋白质之后,染料形成蓝色形态。溶液的吸光度在595nm波长处测定。这种染料非常著名,因为它有高灵敏性,即使只有5μg蛋白也足以使染料变色。然而,这种方法有一个缺点是变色程度因蛋白质种类不同而不同:单位量蛋白质带来的吸光度改变取决于蛋白质的类型。[19]

与蛋白质结合后,带负电荷的考马斯亮蓝G-250分子会让蛋白质整体带上负电荷。这个性质可以被用来分离蛋白质或蛋白质复合物,使用非变性条件下的聚丙烯酰胺凝胶电泳——Blue Native PAGE电泳。[20][21]这样的复合体的迁移能力既取决于蛋白质复合体的分子质量,也取决于结合到蛋白质上的染料量。

考马斯亮蓝染色,也可以用于western印迹分析中的一步。[22]它的作用是先于抗体的染色,使之可以作为对照。

药理用途

2009年,考马斯亮蓝G在实验中被用来治疗实验室大鼠的脊髓损伤[23]它通过减少个体肿胀反应而生效,而肿胀反应会导致损伤区域的神经元死于代谢的压力。这个方法在大鼠上测试有效。两组脊髓损伤大鼠中,一组给予考马斯亮蓝G处理,一组没有处理。测试结果证明,相较于没有处理的大鼠,用染料处理的大鼠可以更好的运动,并且在运动测试中取得更高的得分。[24] 这种治疗能否用在人类身上的相关测试还在进行中。近期的实验中曾在损伤后15分钟后,施予染料治疗有效。但是在现实生活中,病人需要一定时间才能赶到急救室,所以这种治疗应该即使在受伤后两小时后施放仍然有效。唯一报道的副作用是大鼠会短暂的变蓝。[23][25][26]

亮蓝G作为染料可以被外科医生使用来完成视网膜手术,它的贸易名是Brilliant Peel.[27]

法医学应用

纽约州立大学奥尔巴尼分校的一个实验,反应了考马斯染料可以去靶向结合芳香族氨基酸(苯丙氨酸,酪氨酸,色氨酸)和碱性侧链氨基酸(赖氨酸,精氨酸和组氨酸),从而使得布拉德福分析可以用来做指纹的分析。布拉福德分析已经可以成功的用来检测指纹的男女属性。女性指纹样品相较于男性指纹样品,会带来更高的吸收峰(在相近波长下)。这提供了一种更简单的指纹分析方法,将需要分析的氨基酸数从23个减少到了6个,而且相对于茚三酮化学测定方法,需要的准备工作量更少,因为茚三酮测定法需要加热、酶联反应等。[28]

参考文献

  1. ^ Fox, M. R. Dye-makers of Great Britain 1856-1976 : A History of Chemists, Companies, Products and Changes. Manchester: Imperial Chemical Industries. 1987: 38. 
  2. ^ Fox, M. R. Dye-makers of Great Britain 1856-1976 : A History of Chemists, Companies, Products and Changes. Manchester: Imperial Chemical Industries. 1987: 259. 
  3. ^ (PDF) 4 3rd. Bradford: Society of Dyers and Colourists. 1971: 4397–4398 [2018-04-10]. (原始内容 (pdf)存档于2011-07-19). 
  4. ^ FR patent 474260,「Procédé de production de colorants de la série du triarylméthane」,发行于1915-02-16,指定于Bayer 
  5. ^ US patent 1218232,Weiler, Max,「Blue Triphenylmethane Dye」,发行于1917-03-06 
  6. ^ GB patent 275609,「Manufacture of Triarylmethane-dyestuffs」,发行于1927-11-03,指定于IG Farbenindustrie 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 Chial, H. J.; Thompson, H. B.; Splittgerber, A. G. A spectral study of the charge forms of Coomassie Blue G. Analytical Biochemistry. 1993, 209 (2): 258–266. PMID 7682385. doi:10.1006/abio.1993.1117. 
  8. ^ Bradford, Marion M. (PDF). Analytical Biochemistry. 1976, 72: 248–254 [2018-04-10]. PMID 942051. doi:10.1016/0003-2697(76)90527-3. (原始内容 (PDF)存档于2021-02-27). 
  9. ^ Compton, S. J.; Jones, C. G. Mechanism of dye response and interference in the Bradford protein assay. Analytical Biochemistry. 1985, 151 (2): 369–374. PMID 4096375. doi:10.1016/0003-2697(85)90190-3. 
  10. ^ Fazekas de St. Groth, S.; Webster, R. G.; Datyner, A. Two new staining procedures for quantitative estimation of proteins on electrophoretic strips. Biochimica et Biophysica Acta. 1963, 71: 377–391. PMID 18421828. doi:10.1016/0006-3002(63)91092-8. 
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  12. ^ Altschul, A. M.; Evans, W. J. Zone electrophoresis with polyacrylamide gel. Methods in Enzymology. Methods in Enzymology. 1967, 11: 179–186. ISBN 9780121818609. doi:10.1016/S0076-6879(67)11019-7. . Page 184 personal communication from W. J. Saphonov.
  13. ^ Diezel, W.; Kopperschläger, G.; Hofmann, E. An improved procedure for protein staining in polyacrylamide gels with a new type of Coomassie Brilliant Blue. Analytical Biochemistry. 1972, 48 (2): 617–620. PMID 4115985. doi:10.1016/0003-2697(72)90117-0. 
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  18. ^ Bradford, M. M. Rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry. 1976, 72: 248–254. PMID 942051. doi:10.1016/0003-2697(76)90527-3. 
  19. ^ Congdon, Robert W.; Muth, Gregory W.; Splittgerber, Allan G. The binding interaction of Coomassie blue with proteins.. Analytical Biochemistry. September 1993, 213 (2): 407–413. PMID 7694523. doi:10.1006/abio.1993.1439. 
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  28. ^ Brunelle, Erica; Le, Anh Minh; Huynh, Crystal; Wingfield, Kelly; Halámková, Lenka; Agudelo, Juliana; Halámek, Jan. Coomassie Brilliant Blue G-250 Dye: An Application for Forensic Fingerprint Analysis. Analytical Chemistry. 2017-04-04, 89 (7): 4314–4319. ISSN 0003-2700. doi:10.1021/acs.analchem.7b00510. 

延伸阅读

  • Gessner, T.; Mayer, U. Triarylmethane and Diarylmethane Dyes. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 6th Edition. Weinheim: Wiley-VCH. 2002. ISBN 3527306730. doi:10.1002/14356007.a27_179{{inconsistent citations}} 

外部链接

  • BBC News - Food dye 'may ease spinal injury'

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825 97 g mol g mol 溶解性 水 Insoluble in cold slightly soluble in hot bright red blue 溶解性 ethanol Slightly soluble若非注明 所有数据均出自一般条件 25 100 kPa 下 Coomassie Brilliant Blue G 250别名 C I 42655 C I Acid Blue 90Brilliant indocyanine G Brillantindocyanin GXylene Brilliant Cyanine G Serva Blue G识别CAS号 6104 58 1PubChem 6324599SMILES CCN CC1 CC CC C1 S O O O C2 CC C C C2 C C3C CC N CC CC4 CC CC C4 S O O O C C3C C5 CC C C C5 NC6 CC C C C6 OCC C Na KEGG D10799性质化学式 C47H50N3NaO7S2 Sodium salt 摩尔质量 856 03 g mol g mol 溶解性 水 Slightly soluble in cold soluble in hot bright blue 溶解性 ethanol Soluble若非注明 所有数据均出自一般条件 25 100 kPa 下 目录 1 起名和發現 2 染料的颜色 3 生物化学中的用途 4 药理用途 5 法医学应用 6 参考文献 7 延伸阅读 8 外部链接起名和發現 编辑考马斯这个名字最初在19世纪末被一家设在英国布莱克利 Blackley 的染料公司 Levinstein Ltd 作为贸易名使用 用来售卖一些酸性羊毛染料 1 1896年在第四次英国 阿散蒂战争期间 英国军队占据了考马斯镇 今加纳库马西 1918年 Levinstein Ltd 公司并入不列颠染料公司 British Deystuffs Cororation 后者在1926年成为帝国化学工业的一部分 2 虽然帝国化学工业公司仍然持有考马斯这种商标 可是他们没有再生产这种染料 這些藍色的二磺酸化三苯甲烷的染料首先在1913年由住在德國Elberfeld的Max Weiler生產 3 後來陸續發現了多種有機化學合成這種染料的方法 Var 4 5 6 目前发表的生化論文中 通常把這些染料統稱 考馬斯 而不區分具體用的是哪種染料 實際上國際顏色索引列出了超過了四十種名字含有 考馬斯 的染料 也有一些其他種類的 非二磺酸化三苯甲烷 的染料 也被叫作 考馬斯 藍 例如默克索引 第10版 列出了具有完全不同的結構的考馬斯藍 染料的颜色 编辑後綴帶R的考馬斯亮藍R 250 R意指紅色 这是因為考馬斯亮藍R 250在藍色中略帶有紅色 而G型則意指Green 在藍色中帶有一點綠色 250起初是指染料的純度 這兩種染料的顏色与溶液的酸堿性有关 考馬斯亮藍G型已經研究得比較詳細 7 在pH低於0的時候 呈現紅色 最大吸收峰位于465nm 在pH值約為1時 這種染料呈現綠色 最大吸收峰位于約620nm處 當pH高于2時 這種染料呈現一種亮藍色 最大吸收峰位于595nm 在pH為7的時候 這種染料的莫耳吸光度是43 000 M 1cm 1 7 染料分子呈現不同顏色的原因是分子不同的帶電荷狀態 在紅色形態時 全部三個氮原子均帶有正電 兩個磺酸基團有相當低的酸度係數 通常會帶負電 因而在pH為0左右時 整個染料分子會帶1個正電荷 綠色的形態則對應整體不帶電荷 而在中性介質 pH7 中 僅有二苯胺官能團上的氮原子帶有一個正電荷 所以整個分子帶有一個負電荷而呈藍色 這三個氮原子中前兩個失去質子的pKa分別是1 15和1 82 最后一個氮原子在強堿性環境下會失去質子 從而使染料變為粉色 pKa是12 4 7 考馬斯亮藍和蛋白質的氨基 羧基基團產生靜電作用 而非共價作用 染料分子和蛋白分子包括羊毛 角蛋白 形成一個蛋白質 染料分子複合物 這種複合物的形成 使得染料的帶負電荷的形態得到了穩定 從而產生藍色 即使在多數分子帶正電荷的強酸環境下 7 這是布拉德福蛋白質定量法的理論依據 是一種利用考馬斯亮藍與蛋白質結合的蛋白質測定方法 這種染料與蛋白質的結合 使得考馬斯亮藍的吸收峰從465nm遷移到595nm 記錄595nm處吸光度的增加 可以用來測定蛋白質濃度 8 這種染料也會與陰離子去垢劑十二烷基硫酸鈉形成複合物 9 這使得染料分子的綠色形態得到穩定 這個效應可以干擾布拉德福蛋白質定量法的測定 陰離子去垢劑也有可能與蛋白質競爭和染料分子結合 生物化学中的用途 编辑考馬斯亮藍R 250在1964年被Fazekas de St Groth的團隊最先用來觀察蛋白 蛋白樣品在醋酸纖維素薄膜上進行電泳分離 薄膜随后被放置于5 磺基水楊酸中 使蛋白质条带固定 然后将膜浸到染料溶液中 10 两年之后 1965年Meyer和Lambert用考马斯亮蓝R 250去染经聚丙烯酰胺凝胶分离的蛋白质样品 他们将胶浸在含有甲醇乙酸和水的溶液中 由于染料在染色蛋白质的同时也染了聚丙烯酰胺凝胶 为了使蛋白质条带可见 他们对电泳的凝胶进行了脱色 11 后续的文献报道聚丙烯酰胺凝胶可以被乙酸溶液成功脱色 在1967年 首次出现使用考马斯亮蓝G让聚丙烯酰胺凝胶中的蛋白条带变得可见的报道 其中染料被溶解在含有甲醇的乙酸溶液中 12 之后发现 如果使用溶解在不含甲醇的三氯乙酸考马斯亮蓝G胶体 可以使蛋白质条带被染色 而聚丙烯酰胺不被染色 如果用这种方法 就没有必要再对胶进行脱色 13 现代的手段通常是将考马斯亮蓝G溶解在含有磷酸 乙醇 或甲醇 和硫酸铵 或硫酸铝 的溶液中 14 15 16 17 布拉德福蛋白质定量法利用了考马斯亮蓝G 250的光谱性质去检测溶液中的蛋白质含量 18 将蛋白质样品加入到染料的磷酸和乙醇的溶液中 在酸性环境中 这种染料通常呈现棕红色 但是结合了蛋白质之后 染料形成蓝色形态 溶液的吸光度在595nm波长处测定 这种染料非常著名 因为它有高灵敏性 即使只有5mg蛋白也足以使染料变色 然而 这种方法有一个缺点是变色程度因蛋白质种类不同而不同 单位量蛋白质带来的吸光度改变取决于蛋白质的类型 19 与蛋白质结合后 带负电荷的考马斯亮蓝G 250分子会让蛋白质整体带上负电荷 这个性质可以被用来分离蛋白质或蛋白质复合物 使用非变性条件下的聚丙烯酰胺凝胶电泳 Blue Native PAGE电泳 20 21 这样的复合体的迁移能力既取决于蛋白质复合体的分子质量 也取决于结合到蛋白质上的染料量 考马斯亮蓝染色 也可以用于western印迹分析中的一步 22 它的作用是先于抗体的染色 使之可以作为对照 药理用途 编辑2009年 考马斯亮蓝G在实验中被用来治疗实验室大鼠的脊髓损伤 23 它通过减少个体肿胀反应而生效 而肿胀反应会导致损伤区域的神经元死于代谢的压力 这个方法在大鼠上测试有效 两组脊髓损伤大鼠中 一组给予考马斯亮蓝G处理 一组没有处理 测试结果证明 相较于没有处理的大鼠 用染料处理的大鼠可以更好的运动 并且在运动测试中取得更高的得分 24 这种治疗能否用在人类身上的相关测试还在进行中 近期的实验中曾在损伤后15分钟后 施予染料治疗有效 但是在现实生活中 病人需要一定时间才能赶到急救室 所以这种治疗应该即使在受伤后两小时后施放仍然有效 唯一报道的副作用是大鼠会短暂的变蓝 23 25 26 亮蓝G作为染料可以被外科医生使用来完成视网膜手术 它的贸易名是Brilliant Peel 27 法医学应用 编辑纽约州立大学奥尔巴尼分校的一个实验 反应了考马斯染料可以去靶向结合芳香族氨基酸 苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸 和碱性侧链氨基酸 赖氨酸 精氨酸和组氨酸 从而使得布拉德福分析可以用来做指纹的分析 布拉福德分析已经可以成功的用来检测指纹的男女属性 女性指纹样品相较于男性指纹样品 会带来更高的吸收峰 在相近波长下 这提供了一种更简单的指纹分析方法 将需要分析的氨基酸数从23个减少到了6个 而且相对于茚三酮化学测定方法 需要的准备工作量更少 因为茚三酮测定法需要加热 酶联反应等 28 参考文献 编辑 Fox M R Dye makers of Great Britain 1856 1976 A History of Chemists Companies Products and Changes Manchester Imperial Chemical Industries 1987 38 Fox M R Dye makers of Great Britain 1856 1976 A History of Chemists Companies Products and Changes Manchester Imperial Chemical Industries 1987 259 Colour Index PDF 4 3rd Bradford Society of Dyers and Colourists 1971 4397 4398 2018 04 10 原始内容 pdf 存档于2011 07 19 FR patent 474260 Procede de production de colorants de la serie du triarylmethane 发行于1915 02 16 指定于Bayer US patent 1218232 Weiler Max Blue 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Carnemolla B Orecchia P Zardi L Righetti P G Blue silver a very sensitive colloidal Coomassie G 250 staining for proteome analysis Electrophoresis 2004 25 9 1327 1333 PMID 15174055 doi 10 1002 elps 200305844 Steinberg T H Protein gel staining methods an introduction and overview Methods in Enzymology Methods in Enzymology 2009 463 541 563 ISBN 9780123745361 PMID 19892191 doi 10 1016 S0076 6879 09 63031 7 Pink M Verma N Rettenmeier A W Schmitz Spanke S CBB staining protocol with higher sensitivity and mass spectrometric compatibility Electrophoresis 2010 31 4 593 598 PMID 20162584 doi 10 1002 elps 200900481 Bradford M M Rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein dye binding Analytical Biochemistry 1976 72 248 254 PMID 942051 doi 10 1016 0003 2697 76 90527 3 Congdon Robert W Muth Gregory W Splittgerber Allan G The binding interaction of Coomassie blue with proteins Analytical Biochemistry September 1993 213 2 407 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10 1002 14356007 a27 179 inconsistent citations 外部链接 编辑BBC News Food dye may ease spinal injury 取自 https zh wikipedia org w index php title 考马斯亮蓝 amp oldid 74068202, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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