Name: protein purification with sec and imac
Uploaded: 2023-04-30T06:30:54.000Z
Duration: 7 min 51 s
Channel: JoVE

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Matter and Energy in Organisms and Ecosystems

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Chromatography-based Biomolecule Purification Methods

métodos de purificación de biomoléculas basados en cromatografía

En Bioquímica, se emplean métodos basados en cromatografía de purificación para aislar compuestos de una mezcla compleja. Dos tales métodos utilizados comúnmente por los bioquímicos son cromatografía por exclusión de tamaño y cromatografía de afinidad. En cromatografía por exclusión de tamaño, una columna de granos porosos separa los componentes de una mezcla basada en tamaño. Por otro lado, cromatografía de afinidad permite una separación más específica de biomoléculas utilizando una columna compuesta de fase estacionaria, que contiene ligandos específicos del destino.
Este video sirve como una introducción a la exclusión de tamaño y cromatografía de afinidad, así como los conceptos que los rigen. Se describe un procedimiento paso a paso para la purificación de una proteína histidina etiquetados mediante cromatografía de afinidad metálica inmovilizados. Aplicaciones para ambos de estos métodos cromatográficos en Bioquímica e investigación biomédica también están perfilados.
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"Cromatografía" se refiere a una amplia gama de métodos utilizados para aislar un componente de una mezcla compleja, un paso esencial antes de que pueden determinarse una biomolécula características y actividades. Cada técnica cromatográfica tiene un mecanismo diferente para la separación, dependiendo de la matriz de la muestra y el objetivo compuesto. Este video se centrará en los principios y funcionamiento de los dos métodos comunes para bioquímica: cromatografía de exclusión de tamaño y afinidad.
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Cromatografía por exclusión de tamaño o la SEC se basa en el tamaño de los compuestos en la muestra. Una fase móvil que contiene la muestra se agrega a una columna con un material poroso: la fase estacionaria. Las moléculas de la muestra caigan en 1 de 3 categorías.
Moléculas demasiado grandes para entrar en los poros del recorrido la distancia más corta a través de la columna. Cualquier especie con un peso molecular por encima de este límite de"exclusión" sale la columna a la vez. Moléculas suficientemente pequeñas como para entrar libremente en los poros se conservarán más tiempo y sale de la columna a. El peso molecular que permite el ingreso de poro completa es el "límite de permeación".
Sólo las moléculas entre estos límites se separarán unos de otros, como gastan cantidades variables de tiempo de difusión dentro y fuera de los poros. Moléculas más pequeñas son retenidas ya en la columna porque pasan más tiempo en la fase estacionaria, mientras que moléculas más grandes dentro de estos límites la salida anterior.
Pesos moleculares entre 1 a 2 órdenes de magnitud caen dentro de estos límites. Columnas son elegidas con esto en mente, o pueden utilizar varias columnas en serie si hay una amplia gama de compuestos deseados.
Ahora que has visto la teoría de la SEC, echemos un vistazo a cómo se lleva a cabo.
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Para comenzar el procedimiento de la SEC, debe equilibrarse la columna con agua desionizada y tampón de cromatografía. Una vez preparado, tampón que contiene la muestra se inyecta en la columna. El búfer se impulsó con un caudal bajo. Un detector controla lo que sale de la columna para determinar la presencia del analito deseado. Grandes moléculas con pesos moleculares por encima del límite de exclusión salir la columna al mismo tiempo. Pequeñas fracciones de la columna se recogen en tubos. Cada fracción se comprueba la calidad de la molécula objetivo por electroforesis en gel u otras técnicas analíticas.
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Ahora echemos un vistazo a cromatografía de afinidad o de la CA, una de las maneras más eficientes para purificar proteínas. Muchas biomoléculas se unen selectivamente a cierto ligandos, una propiedad que utiliza el AC por adhesión de un ligando específico del destino en la fase estacionaria.
Cuando la mezcla pasa a través de la columna, las moléculas blanco Conecte el ligando y el resto atraviesa. Después de la mezcla a través de la columna, la molécula de la blanco puede recogerse a través de uno de dos métodos de elución basados en especificidad.
Elución de bioespécifico puede decirse que una tiene un "normal" o "reverse-rol". En papel normal bioespécifico elución, se le agrega un agente que compite con el ligando adherido para enlazar con las biomoléculas del destino.
En reverso-papel bioespécifico elución, agente compite con el objetivo de enlazar con el ligando adherido. El segundo tipo de elución, no específico de elución, reduce el objetivo ligando por cambio de pH, fuerza iónica de la solución o polaridad. Si una proteína no se une a un ligando que puede ser inmovilizado, puede expresarse la proteína que contiene una "etiqueta": breves secuencias de péptidos diseñadas para enlazar con el ligando.
Una variedad es iones metálicos inmovilizados cromatografía de afinidad, "IMAC" para el cortocircuito, donde un ligando metal adherido, como níquel o cobalto, se une a residuos de histidina en la proteína modificada. A través de técnicas de biología molecular, las proteínas blanco se generan con repetición residuos de histidina, llamados una polyhistidine-etiqueta, que se une al metal a través de la cadena lateral de imidazol en la histidina. Una vez, la proteína se pueden recoger con imidazol gratis mediante elución específico de función inversa y posteriormente utilizado en una amplia variedad de aplicaciones posteriores.
Ahora que has visto la teoría de la cromatografía de afinidad, echemos un vistazo a un procedimiento IMAC en el laboratorio.
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En IMAC, la fase estacionaria puede ser añadida directamente a la mezcla de la fase móvil y la muestra, lo que permite a la Unión de la proteína de su etiquetado. Esta mezcla se vierte entonces en la columna, donde el no-limite compuestos inyectados en residuos, mientras que la mezcla se mantiene. Se enjuaga el recipiente de mezcla para recoger resina residual y la muestra, que se agrega a la columna.
La resina se agita para asegurar que los componentes son fluidas. Añadido wash buffer ayuda lávelos lejos. Una vez que todos los componentes hayan sido retirados, los residuos se sustituye por un recipiente para recoger la proteína diana.
Tampón que contiene imidazol es añadido, agitar y reposar para desvincular la molécula objetivo. El imidazol se une al metal, sustitución y liberación de la proteína de etiquetado. La proteína liberada se recoge y se repite el paso de imidazol para colección total. Para purificar más lejos el ejemplo, s se pueden ejecutar en la muestra antes del análisis.
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Ahora que hemos visto la teoría y el procedimiento de estas dos técnicas, Veamos algunas de las formas en que están aplicadas en el campo de la bioquímico.
Una razón común para purificar proteínas es estudiar su papel en la enfermedad. La fibrosis quística es causada por defectos en la proteína de regulador de conductancia transmembrana de la fibrosis quística o CFTR. Después de crecer la proteína con una su-etiqueta en la levadura, afinidad y cromatografía por exclusión de tamaño permiten el aislamiento de la proteína, seguido por el estudio de su función.
En algunos casos, la presencia de una etiqueta del polyhistidine cambiar estructura de la proteína, afectando su función. Otro común es proteína maltosa vinculante o MBP, que se unirá a amilosa en una columna. Maltosa se utiliza para liberar el complejo. La MBP se puede troceado y remover con SEC para producir la proteína deseada pura.
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Sólo has visto video de Zeus en cromatografía de exclusión de tamaño y afinidad. Cubre la teoría de las técnicas, pasó de procedimientos generales y había cubierto algunos de los usos de las técnicas.
¡Gracias por ver!
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Métodos de purificación de biomoléculas basados en cromatografía

In biochemistry, chromatography-based purification methods are employed to isolate compounds from a complex mixture. Two such methods used commonly by ...

"Cromatografía" se refiere a una amplia gama de métodos utilizados para aislar un componente de una mezcla compleja, un paso esencial antes de que se puedan determinar las propiedades y actividades de una biomolécula. Cada técnica cromatográfica tiene un mecanismo de separación diferente, dependiendo de la matriz de la muestra y del compuesto objetivo. Este vídeo se centrará en los principios y el funcionamiento de dos métodos comunes a la bioquímica: la exclusión por tamaño y la cromatografía de afinidad.La cromatografía de exclusión por tamaño o SEC se basa en el tamaño de los compuestos de la muestra. Una fase móvil que contiene la muestra se añade a una columna con un material poroso: la fase estacionaria. Las moléculas de la muestra se clasifican en 1 de 3 categorías.Las moléculas demasiado grandes para entrar en los poros recorren la distancia más corta a través de la columna. Cualquier especie con un peso molecular por encima de este "límite de exclusión" saldrá de la columna al mismo tiempo. Las moléculas lo suficientemente pequeñas como para entrar libremente en los poros serán las que más tiempo se retengan y saldrán juntas de la columna. El peso molecular que permite la entrada completa de los poros es el "límite de permeación".Solo las moléculas entre estos límites se separarán entre sí, ya que pasan diferentes cantidades de tiempo difundiéndose dentro y fuera de los poros. Las moléculas más pequeñas se retienen más tiempo en la columna porque pasan más tiempo en la fase estacionaria, mientras que las moléculas más grandes dentro de estos límites salen antes.Los pesos moleculares de 1 a 2 órdenes de magnitud se encuentran dentro de estos límites. Las columnas se eligen teniendo esto en cuenta, o se pueden usar varias columnas en serie si hay una amplia gama de compuestos deseados.Ahora que has visto la teoría de la SEC, veamos cómo se lleva a cabo.Para comenzar el procedimiento SEC, la columna debe equilibrarse con agua desionizada y tampón de cromatografía. Una vez preparado, el tampón que contiene la muestra se inyecta en la columna. A continuación, el tampón se empuja a través de él a un caudal bajo. Un detector monitorea lo que sale de la columna para determinar la presencia del analito deseado. Las moléculas grandes con pesos moleculares por encima del límite de exclusión salen de la columna al mismo tiempo. Las fracciones pequeñas de la columna se recogen en tubos. Cada fracción se somete a pruebas de calidad de la molécula objetivo mediante electroforesis en gel u otras técnicas analíticas.Ahora echemos un vistazo a la cromatografía de afinidad o AC, una de las formas más eficientes de purificar proteínas. Muchas biomoléculas se unen selectivamente a ciertos ligandos, una propiedad que AC utiliza al adherir un ligando específico del objetivo a la fase estacionaria.Cuando la mezcla fluye a través de la columna, las moléculas objetivo se unen al ligando y el resto fluye a través de él. Una vez que la mezcla ha pasado a través de la columna, la molécula objetivo se puede recolectar a través de uno de los dos métodos de elución basados en la especificidad.Se puede decir que la elución bioespecífica tiene un papel "normal" o "inverso". En la elución bioespecífica de función normal, se añade un agente que compite con el ligando adherido para unirse a la biomolécula objetivo.En la elución bioespecífica de papel inverso, un agente compite con el objetivo para unirse al ligando adherido. El segundo tipo de elución, la elución no específica, reduce la unión del objetivo al ligando al cambiar el pH, la fuerza iónica o la polaridad de la solución. Si una proteína no se une a un ligando que puede ser inmovilizado, la proteína puede expresarse conteniendo una "etiqueta": secuencias cortas de péptidos diseñadas para unirse al ligando.Una variedad es la cromatografía de afinidad de iones metálicos inmovilizados, "IMAC" para abreviar, en la que un ligando metálico adherido, como el níquel o el cobalto, se une a los residuos de histidina de la proteína modificada. A través de técnicas de biología molecular, las proteínas objetivo se generan con residuos de histidina que se repiten, llamados polihistidina-marca, que se unen al metal a través de la cadena lateral de imidazol en la histidina. Una vez unida, la proteína puede recolectarse con imidazol libre a través de elución específica de función inversa y luego usarse en una amplia variedad de aplicaciones posteriores. Ahora que has visto la teoría de la cromatografía de afinidad, veamos un procedimiento IMAC en el laboratorio.En IMAC, la fase estacionaria se puede añadir directamente a la mezcla de fase móvil y muestra, lo que permite la unión de la proteína marcada con his. A continuación, este lodo se vierte en la columna, donde los compuestos no unidos gotean en los residuos, mientras que el lodo permanece. El contenedor de lodo se enjuaga para recoger la resina residual y la muestra, que se añade a la columna.La resina se agita para garantizar que los componentes no unidos fluyan libremente. El tampón de lavado agregado ayuda a eliminarlos. Una vez que se han eliminado todos los componentes no unidos, los desechos se reemplazan con un contenedor para recolectar la proteína objetivo.Se añade un tampón que contiene imidazol, se agita y se deja reposar para desaglutinar la molécula objetivo. El imidazol se une al metal, reemplazando y liberando la proteína marcada. Se recoge la proteína liberada y se repite el paso de imidazol para garantizar la recolección total. Para purificar aún más la muestra, se puede ejecutar SEC en la muestra antes del análisis.Ahora que hemos visto la teoría y el procedimiento de estas dos técnicas, veamos algunas de las formas en que se aplican en el campo bioquímico.Una razón común para purificar proteínas es estudiar su papel en la enfermedad. La fibrosis quística es causada por defectos en la proteína reguladora de la conductancia transmembrana de la fibrosis quística, o CFTR. Después de cultivar la proteína con un his-tag en levadura, tanto la cromatografía de afinidad como la de exclusión por tamaño permiten el aislamiento de la proteína, seguido del estudio de su función.En algunos casos, la presencia de una etiqueta de polihistidina puede cambiar la estructura de una proteína, afectando así su función. Otra etiqueta común es la proteína de unión a maltosa o MBP, que se unirá a la amilosa unida en una columna. A continuación, se utiliza maltosa para liberar el complejo. A continuación, el MBP puede escindirse y eliminarse con SEC para producir la proteína pura deseada.Acabas de ver el vídeo de JoVE sobre la exclusión de tamaño y la cromatografía de afinidad. Cubrió la teoría de las técnicas, repasó los procedimientos generales y cubrió algunos de los usos de las técnicas.¡Gracias por mirar!

Education

Educación

JoVE Science Education

Chemistry

Química

Biochemistry

Bioquímica

protein purification with sec and imac

Protein purification with size-exclusion chromatography and affinity chromatography helps isolate biomolecules from complex mixtures. These methods are common in biochemistry because purified samples are needed before a biomolecule’s properties and activity can be studied. The video focuses on the principles behind size-exclusion chromatography, affinity chromatography, and immobilized metal affinity chromatography, or IMAC.

Size-exclusion chromatography, or SEC, separates molecules by size. A sample moves through a column packed with porous beads, which make up the stationary phase. Large molecules that cannot enter the pores travel the shortest path and leave first. Smaller molecules enter the pores, spend more time in the column, and leave later. Molecules between the exclusion limit and the permeation limit can be separated from each other, while molecules above or below those limits exit together.

The SEC procedure begins with equilibration of the column using deionized water and chromatography buffer. Sample-containing buffer is then injected, and the liquid is pushed through at a low flow rate. A detector watches what comes out of the column, and fractions are collected in tubes. These fractions can then be checked for the target molecule by gel electrophoresis or other analytical methods.

Affinity chromatography, or AC, uses the fact that many biomolecules bind selectively to certain ligands. In this method, a target-specific ligand is attached to the stationary phase. As the mixture passes through the column, the target binds to the ligand while the rest flows through. The target can then be released by biospecific elution, which may use a competing agent in normal-role or reverse-role form, or by nonspecific elution, which changes pH, ionic strength, or polarity.

If a protein does not naturally bind to an immobilized ligand, it can be engineered with a tag. A common example is a polyhistidine tag, or his-tag. In immobilized metal ion affinity chromatography, nickel or cobalt on the column binds to histidine residues through the imidazole side chain. The tagged protein is then released with free imidazole by reverse-role specific elution and can be used in downstream applications.

The IMAC procedure begins by mixing the stationary phase with the sample so the his-tagged protein can bind. The slurry is poured into the column, and unbound material drains to waste. The resin is rinsed into the column, stirred, and washed to remove leftover unbound components. After that, a container is placed to collect the target protein, and imidazole buffer is added to release it. The imidazole binds the metal, displaces the tagged protein, and the collected step may be repeated to improve recovery. For further cleanup, SEC can be run before analysis.

These purification methods are useful in biochemical and biomedical research. One example is cystic fibrosis research, where the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator protein, or CFTR, is grown with a his-tag in yeast and then isolated with affinity and size-exclusion chromatography. In some cases, a polyhistidine tag can change protein structure and affect function. Another tag used in protein work is maltose-binding protein, or MBP, which binds amylose in a column and is released with maltose. The MBP can then be cleaved and removed with SEC to produce the desired pure protein.

Protein Purification with SEC and IMAC

dialysis: diffusion based separation

Dialysis for Buffer Exchange in Biochemistry

Dialysis is a common biochemistry technique for buffer exchange and desalting. It separates molecules by diffusion through a semipermeable membrane, which lets small molecules pass while holding larger biomolecules inside the sample. The membrane is the key part of the setup. Its pores create a molecular weight cutoff, so a membrane such as a 10 kDa membrane usually keeps molecules larger than 10 kilodaltons inside. This cutoff is not exact, because membranes have a range of pore sizes.

enzyme assays and kinetics

Measuring Enzyme Reaction Rates

Enzyme reaction rates can be measured with assays that track how substrate or product levels change over time. Enzymes are proteins, or sometimes RNAs, that speed up chemical reactions by lowering the activation energy needed to start them. They act on a specific substrate and help form a product that supports life processes. Enzymatic reactions are often described in three steps. First, the substrate binds to the enzyme active site and forms an enzyme-substrate complex. That complex can fall...

maldi-tof mass spectrometry

How MALDI-TOF Reads Biomolecules

MALDI-TOF mass spectrometry reads biomolecules by using a laser, a matrix, and a time-of-flight analyzer. MALDI, or matrix-assisted laser desorption ionization, helps fragile molecules keep their structure while they are moved into the mass analyzer. The analyzer then separates compounds based on size and charge. In MALDI, the sample is mixed into a matrix, usually an organic compound with aromatic and conjugated double bonds. A laser pulse strikes the spot, and the matrix absorbs most of the...

tandem mass spectrometry

Tandem Mass Spectrometry for Biomolecule Analysis

Tandem mass spectrometry is used to isolate a biomolecule and break it into smaller pieces so its makeup can be studied. Because biomolecules often have large, complex structures, it can be hard to identify their molecular composition and sequence from a single measurement. By linking mass spectrometers in series, the technique first selects one ion and then analyzes the fragments it produces. The process starts with an ion source that converts the sample into ions. A mass analyzer then...

protein crystallization

Protein Crystals for Structure Analysis

Protein crystals help scientists study protein structure and function. A crystal is a solid lattice made from purified protein molecules. These crystals are useful in structural biology because they reveal details that methods like mass spectrometry and SDS-PAGE cannot show on their own. Protein crystallization is paired with recombinant protein expression and x-ray diffraction to support this work. The process starts with a large amount of very pure protein. Researchers often make that...

chromatography-based biomolecule purification methods

Protein purification with size-exclusion chromatography and affinity chromatography helps isolate biomolecules from complex mixtures. These methods are common in biochemistry because purified samples are needed before a biomolecule’s properties and activity can be studied. The video focuses on the principles behind size-exclusion chromatography, affinity chromatography, and immobilized metal affinity chromatography, or IMAC. Size-exclusion chromatography, or SEC, separates molecules by size. A...

two-dimensional gel electrophoresis

Protein Mapping with 2D Gel Electrophoresis

Protein mapping with 2D gel electrophoresis separates complex protein mixtures across two steps. The method combines isoelectric focusing, or IEF, with sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis, or SDS-PAGE. Together, these methods can resolve thousands of biomolecules from a single sample by their isoelectric point and molecular weight. The first dimension is IEF. Each protein has an isoelectric point, or pI, which is the pH where its net charge is zero. Proteins are loaded...

metabolic labeling

Tracking Cell Chemistry with Metabolic Labels

Metabolic labeling tracks cell chemistry by using chemical analogs that cells take up and build into biomolecules. These labels help scientists follow biochemical changes and modifications inside cells. The labeled products can then be studied with tools such as SDS-PAGE and NMR to learn more about metabolic pathways. Several labeling strategies are shown here. Isotopic labeling uses analogs that match the natural molecule but contain uncommon isotopes, such as carbon-13 and nitrogen-15 in an...

electrophoretic mobility shift assay (emsa)

electrophoretic-mobility-shift-assay-emsa

Detecting Protein-DNA Binding by EMSA

Electrophoretic mobility shift assay, or EMSA, is a biochemical method used to detect binding between proteins and nucleic acids. It is also called a gel shift assay. The test compares how a labeled nucleic acid moves through a gel before and after it binds a protein. EMSA is used to see whether a specific protein binds to a specific nucleic acid. First, the nucleic acid is labeled to make a probe. The transcript describes radioactive phosphorus-32 as a common label. The probe is then mixed...

photometric protein determination

Measuring Protein Concentration with Absorbance

Measuring protein concentration with absorbance is a key step in many biochemical assays. Photometric methods use the fact that samples with more light-absorbing material transmit less light. Because concentration and absorption are directly related, this makes it possible to measure an unknown sample. The core idea comes from the Beer-Lambert Law. This law states that the concentration of a light-absorbing species is proportional to its absorbance. The video also introduces the Bradford assay...

density gradient ultracentrifugation

Sucrose Gradient Separation in an Ultracentrifuge

Sucrose gradient separation in an ultracentrifuge is a lab method for isolating cell parts and biomolecules. It uses differences in density to make particles sink or rise in a liquid. A high-speed ultracentrifuge speeds up this process so components can be separated without destroying them. The basic idea starts with a suspension, which is particles mixed in a liquid solvent. Particles that are denser than the solvent sediment, while less dense particles float. A rotor inside the...

co-immunoprecipitation and pull-down assays

co-immunoprecipitation-and-pull-down-assays

Protein Interaction Capture Methods in Cells

Co-immunoprecipitation and pull-down assays are laboratory methods used to capture stable protein-protein interactions. Protein-protein interactions help control many biological functions, but many of them have not yet been identified. These assays are related to immunoprecipitation, which isolates a target protein from a mixed sample using an antibody. In co-immunoprecipitation, or CoIP, an antibody binds the target protein, and that protein is already attached to another protein that the...

reconstitution of membrane proteins

Membrane Proteins in Liposome Models

Membrane proteins can be moved into liposome models so their function can be studied outside a cell. Reconstitution means restoring an isolated biomolecule to a working form. For membrane proteins, that usually means placing a purified protein into an artificial lipid membrane. Cell membranes are made mainly of phospholipids and membrane proteins. The phospholipids form a bilayer with hydrophilic phosphate heads facing water and hydrophobic fatty acid tails facing inward. Some membrane...

f&#246;rster resonance energy transfer (fret)

FRET as a Molecular Ruler in Cells

Föster resonance energy transfer, or FRET, is a way to study close-range biochemical interactions using light-emitting molecules. A donor fluorophore can pass energy to an acceptor fluorophore when their emission and absorption spectra overlap. This transfer happens only when the pair is very close together, usually within 10 nm. Because FRET depends on distance, it is often called a molecular or spectroscopic ruler. The strength of the signal is measured as FRET efficiency, which describes...

surface plasmon resonance (spr)

SPR Biosensors for Tracking Binding Kinetics

Surface plasmon resonance, or SPR, is a way to track biomolecular binding on a label-free biosensor. It is used to measure molecular affinity, kinetics, specificity, and concentration. The method works with a thin metal layer on a prism, where changes in reflected light reveal interactions in real time. SPR sensors use a thin layer of a noble metal on the face of a prism. Light is reflected from the prism-metal interface into a photodetector. At one specific angle, called the surface plasmon...

biochemistry

Esta colección presenta varios métodos de purificación comúnmente usados, como la cromatografía de afinidad y métodos analíticos, como MALDI-TOF. Además, los videos muestran métodos para evaluar la interacción y la función de diversas biomoléculas como en la coprecipitación y el etiquetado metabólico.

Explore how size-exclusion chromatography and IMAC separate proteins by size or binding, and see how tagged proteins are purified for research.

Protein Purification with SEC and IMAC | JoVE K12

Overview

Size-Exclusion Chromatography

Operation of Size-Exclusion Chromatography

Affinity Chromatography

Operation of Affinity Chromatography

Applications

Summary

What is Photosynthesis?

Photosynthesis is a multipart, biochemical process that occurs in plants as well as in some bacteria. It captures carbon dioxide and solar energy to ...

Light as Energy

The energy required to carry out photosynthesis is light&#8212; typically electromagnetic radiation from the sun. The range of all possible wavelengths is ...

Anatomy of Chloroplasts

Green algae and plants, including green stems and unripe fruit, harbor chloroplasts&mdash;the vital organelles where photosynthesis takes place. In ...

Photosystem II

The multi-protein complex photosystem II (PS II) harvests photons and transfers their energy through its bound pigments to its reaction center, and ...

Photosystem I

Although structurally similar to photosystem II (PSII), photosystem I (PSI) is has a different electron supplier and electron acceptor.
Both these ...

The Calvin Cycle

Overview

Oxygenic photosynthesis converts approximately 200 billion tons of carbon dioxide (CO2) annually to organic compounds and produces approximately ...

C4 Pathway and CAM

Most plants use the C3 pathway for carbon fixation. However, some plants, such as sugar cane, corn, and cacti that grow in hot conditions, use alternative ...

the-z-scheme-of-electron-transport-in-photosynthesis

The Z-Scheme of Electron Transport in Photosynthesis

The light reactions of photosynthesis assume a linear flow of electrons from water to NADP+. During this process, light energy drives the splitting of ...

Photosynthesis

Autotrophs

Almost all living organisms on Earth depend on photosynthesis, which is the process that converts sunlight energy into a simple sugar called ...

Plant Pigment Chromatography and Floating Leaf Discs in a Vacuum
ExpandOn the day before the experiment, fill a container with water.
Place the spinach ...

Plant Pigment Chromatography
ExpandNOTE: In this experiment you will separate pigments from spinach leaves using chromatography paper. Individual pigments ...

First Law of Thermodynamics

The First Law of Thermodynamics states that energy cannot be created or destroyed, only transformed. This can be demonstrated within a classic food web ...

Photosystems

Photosystems are multiprotein complexes that form the functional units of photosynthesis in plants, algae, and cyanobacteria. They are found embedded in ...

An Introduction to Cell Metabolism

In cells, critical molecules are either built by joining together individual units like amino acids or nucleotides, or broken down into smaller ...

Reconstitution of Membrane Proteins

Reconstitution is the process of returning an isolated biomolecule to its original form or function. This is particularly useful for studying membrane ...

Use a model to illustrate how photosynthesis transforms light energy into stored chemical energy.

HS-LS1-5.

Macromolecules

Biomolecules
Organisms contain a wide variety of organic molecules with numerous functions which depend on the chemical structures and properties of these ...

Solution Preparation
ExpandCAUTION: It is important to always use care when handling reagents. For example, iodine will stain clothes and skin so wear ...

Identifying Macromolecules with Indicator Solutions
ExpandHYPOTHESES: In this activity, the experimental hypothesis might be that the addition of an ...

Introduction to Carbohydrates

Carbohydrates, proteins, and fats are the primary macronutrients in the human diet. However, carbohydrates are the most favored source of energy in the ...

Carbohydrate Metabolism

Sugars as Energy Storage Molecules

Chemistry of Carbohydrates

Carbohydrates are an essential part of the diet in humans and animals. Grains, fruits, and vegetables are natural sources of carbohydrates that provide ...

Oligosaccharide Assembly

Protein glycosylation starts in the ER lumen and continues in the Golgi apparatus. Glycosyltransferases catalyze the addition of sugar molecules or ...

What are Lipids?

lipid-derived-compounds-in-the-human-body

Lipid-derived Compounds in the Human Body

Fats and lipids are crucial components in the human body. Some lipid-derived compounds, such as fat-soluble vitamins, eicosanoids, lipoproteins, and ...

Fats as Energy Storage Molecules

Structure of Lipids

Lipids include a diverse group of compounds that are largely nonpolar in nature. This is because they are hydrocarbons that include mostly nonpolar ...

Proteins and Amino Acids

Overview

Proteins are chains of amino acids that are connected by peptide bonds and folded into a 3-dimensional structure. The side chains of individual ...

Amino acids

Amino acids are the monomers that comprise proteins. Each amino acid has the same fundamental structure, which consists of a central carbon atom, or the ...

Peptide Bonds

A peptide bond covalently attaches amino acids through a dehydration reaction. One amino acid&#39;s carboxyl group and another amino acid&#39;s amino ...

Nucleic Acids and Nucleotides

Nucleic acids are the most important macromolecules for the continuity of life. They carry the cell&#39;s genetic blueprint and have instructions for its ...

Nucleic Acid Structure

The pentose sugar in DNA is deoxyribose, while in RNA the pentose sugar is ribose. The difference between the sugars is the presence of the hydroxyl group ...

Conditions on Early Earth

Around 4 billion years ago, oceans began to condense on earth while volcanic eruptions released nitrogen, carbon dioxide, methane, ammonia, and hydrogen ...

ATP and Macromolecule Synthesis

Biological macromolecules are organic compounds, predominantly composed of carbon atoms. The carbon atoms are covalently bonded with hydrogen, oxygen, ...

Dietary Connections

In biological systems, most metabolic pathways are interconnected. The cellular respiration processes that convert glucose to ATP&#8212;such as ...

From DNA to Protein

The flow of genetic information in cells from DNA to mRNA to protein is described by the central dogma, which states that genes specify the sequence of ...

Overview of Nitrogen Metabolism

Nitrogen is a very important element for life because it is a major constituent of proteins and nucleic acids. It is a macronutrient, and in nature, it is ...

Compounds Essential to Human Function

The human body is composed of cells that are fundamentally made up of several different molecules. These molecules are essential to carry out all ...

an-introduction-to-molecular-developmental-biology

An Introduction to Molecular Developmental Biology

Molecular signals play a major role in the complex processes occurring during embryonic development. These signals regulate activities such as cell ...

Dehydration Synthesis

Dehydration synthesis (also called a condensation reaction) is the chemical process in which two molecules covalently link together to form a new ...

an-introduction-to-saccharomyces-cerevisiae

An Introduction to Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces cerevisiae (commonly known as baker&rsquo;s yeast) is a single-celled eukaryote that is frequently used in scientific research.  S. ...

An Introduction to Transfection

Transfection is the process of inserting genetic material, such as DNA and double stranded RNA, into mammalian cells. The insertion of DNA into a cell ...

All living organisms on Earth are directly or indirectly dependent on photosynthesis. It is the only biological process that can capture energy from ...

an-overview-of-alkenone-biomarker-analysis-for-paleothermometry

An Overview of Alkenone Biomarker Analysis for Paleothermometry

Source: Laboratory of Jeff Salacup&#160;- University of Massachusetts Amherst
Throughout this series of videos, natural samples were extracted and ...

an-introduction-to-caenorhabditis-elegans

An Introduction to Caenorhabditis elegans

Caenorhabditis elegans is a microscopic, soil-dwelling roundworm that has been powerfully used as a model organism since the early 1970&rsquo;s.  It was ...

An Overview of Epigenetics

Since the early days of genetics research, scientists have noted certain heritable phenotypic differences that are not due to differences in the ...

An Introduction to Cell Death

Necrosis, apoptosis, and autophagic cell death are all manners in which cells can die, and these mechanisms can be induced by different stimuli, such as ...

An Overview of Gene Expression

Gene expression is the complex process where a cell uses its genetic information to make functional products. This process is regulated at multiple ...

An Introduction to Cell Division

Cell division is the process by which a parent cell divides and gives rise to two or more daughter cells. It is a means of reproduction for single-cell ...

An Overview of Genetic Analysis

An organism&#8217;s physical traits, or phenotype, are a product of its genotype, which is the combination of alleles (gene variants) inherited from its ...

an-introduction-to-cell-motility-and-migration

An Introduction to Cell Motility and Migration

Cell motility and migration play important roles in both normal biology and in disease. On one hand, migration allows cells to generate complex tissues ...

An Overview of Genetic Engineering

Genetic engineering &#8211; the process of purposefully altering an organism&#8217;s DNA &#8211; has been used to create powerful research tools and model ...

an-introduction-to-cellular-and-molecular-neuroscience

An Introduction to Cellular and Molecular Neuroscience

Cellular and molecular neuroscience is one of the newest and fastest growing subdisciplines in neuroscience. By investigating the influences of genes, ...

An Overview of Genetics and Disease

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