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

Na bioquímica, métodos de purificação à base de cromatografia são empregados para isolar compostos de uma mistura complexa. Dois desses métodos utilizados comumente por bioquímicos são a cromatografia de exclusão de tamanho e cromatografia de afinidade. Na cromatografia de exclusão de tamanho, uma coluna repleta de contas porosas separa componentes de uma mistura baseada no tamanho. Por outro lado, a cromatografia de afinidade permite uma separação mais específica das biomoléculas usando uma coluna composta de fase estacionária, que contém ligantes específicos de alvo.
Este vídeo serve como uma introdução à exclusão de tamanho e cromatografia de afinidade, bem como aos conceitos que os governam. Um procedimento passo a passo para a purificação de uma proteína marcada por histidina por cromatografia de afinidade metálica imobilizada é descrito. Também são perfilas as aplicações para esses dois métodos cromatográficos em bioquímica e pesquisa biomédica.

métodos de purificação de biomoléculas baseados em cromatografia

Na bioquímica, métodos de purificação à base de cromatografia são empregados para isolar compostos de uma mistura complexa. Dois desses métodos utilizados comumente por bioquímicos são a cromatografia de exclusão de tamanho e cromatografia de afinidade. Na cromatografia de exclusão de tamanho, uma coluna repleta de contas porosas separa componentes de uma mistura baseada no tamanho. Por outro lado, a cromatografia de afinidade permite uma separação mais específica das biomoléculas usando uma coluna composta de fase estacionária, que contém ligantes específicos de alvo.
Este vídeo serve como uma introdução à exclusão de tamanho e cromatografia de afinidade, bem como aos conceitos que os governam. Um procedimento passo a passo para a purificação de uma proteína marcada por histidina por cromatografia de afinidade metálica imobilizada é descrito. Também são perfilas as aplicações para esses dois métodos cromatográficos em bioquímica e pesquisa biomédica.
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"Cromatografia" refere-se a uma ampla gama de métodos utilizados para isolar um componente de uma mistura complexa, um passo essencial antes que as propriedades e atividades de uma biomolécula possam ser determinadas. Cada técnica cromatográfica tem um mecanismo diferente de separação, dependendo da matriz amostral e do composto alvo. Este vídeo se concentrará nos princípios e funcionamento de dois métodos comuns à bioquímica: a exclusão de tamanho e a cromatografia de afinidade.
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A cromatografia de exclusão de tamanho ou SEC baseia-se no tamanho dos compostos da amostra. Uma fase móvel contendo a amostra é adicionada a uma coluna com um material poroso: a fase estacionária. As moléculas da amostra se enquadram em 1 de 3 categorias.
Moléculas grandes demais para entrar nos poros percorrem a menor distância através da coluna. Qualquer espécie com um peso molecular acima desse "limite de exclusão" sairá da coluna ao mesmo tempo. Moléculas pequenas o suficiente para entrar livremente nos poros serão retidas por mais tempo, e sairão da coluna juntas. O peso molecular que permite a entrada completa de poros é o "limite de permeação".
Apenas moléculas entre esses limites serão separadas umas das outras, pois gastam quantidades variadas de tempo se difundindo dentro e fora dos poros. Moléculas menores são retidas por mais tempo na coluna porque passam mais tempo na fase estacionária, enquanto moléculas maiores dentro desses limites saem mais cedo.
Pesos moleculares em 1 a 2 ordens de magnitude estão dentro desses limites. As colunas são escolhidas com isso em mente, ou várias colunas podem ser usadas em séries se houver uma ampla gama de compostos desejados.
Agora que você viu a teoria da SEC, vamos ver como ela é realizada.
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<div class="chapter_text" id="script_2">
Para iniciar o procedimento SEC, a coluna deve ser equilibrada com água desionizada e tampão de cromatografia. Uma vez preparado, o buffer contendo a amostra é injetado na coluna. O buffer é então empurrado através de uma taxa de fluxo baixa. Um detector monitora o que sai da coluna para determinar a presença do analito desejado. Moléculas grandes com pesos moleculares acima do limite de exclusão saem da coluna ao mesmo tempo. Pequenas frações da coluna são coletadas em tubos. Cada fração é testada para a qualidade da molécula alvo por eletroforese de gel ou outras técnicas analíticas.
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Agora vamos dar uma olhada na cromatografia de afinidade ou AC, uma das formas mais eficientes de purificar proteínas. Muitas biomoléculas se ligam seletivamente a certos ligantes- uma propriedade que o AC utiliza ao aderir um ligante específico para o alvo à fase estacionária.
Quando a mistura flui através da coluna, as moléculas alvo se prendem ao ligante, e o resto flui. Após a mistura passar pela coluna, a molécula alvo pode ser coletada através de um dos dois métodos de elução baseados na especificidade.
A elução bioespecífica pode ser dita para ter um "papel normal" ou "reverso". Na elução bioespecífica de papel normal, um agente é adicionado que compete com o ligante aderido para se ligar com a biomolécula alvo.
Em elução bioespecífica de papel inverso, um agente compete com o alvo para se ligar ao ligante aderido. O segundo tipo de elução, elução inespecífica, reduz a ligação alvo-ligante alterando o pH da solução, a força iônica ou a polaridade. Se uma proteína não se liga a um ligante que pode ser imobilizado, a proteína pode ser expressa contendo uma "tag": sequências de peptídeos curtos projetadas para se ligar ao ligante.
Uma variedade é a cromatografia de afinidade de íons metálicos imobilizada, "IMAC" para abreviar, onde um ligante metálico aderido, como níquel ou cobalto, se liga aos resíduos de histidina na proteína modificada. Através de técnicas de biologia molecular, as proteínas-alvo são geradas com a repetição de resíduos de histidina, chamados de polyhistidina-tag, que se liga ao metal através da cadeia lateral imidazol na histidina. Uma vez vinculada, a proteína pode ser coletada com imidazol livre através de elução específica de função reversa e posteriormente usada em uma grande variedade de aplicações a jusante. Agora que você viu a teoria da cromatografia de afinidade, vamos olhar para um procedimento IMAC em laboratório.

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No IMAC, a fase estacionária pode ser adicionada diretamente à mistura de fase móvel e amostra, permitindo a vinculação da proteína marcada. Este chorume é então derramado na coluna, onde os compostos não ligados escorrem em resíduos, enquanto o chorume permanece. O recipiente de chorume é enxaguado para coletar resina residual e amostra, que é adicionada à coluna.
A resina é agitada para garantir que os componentes desvinculados estejam fluindo livremente. O buffer de lavagem adicionado ajuda a lavá-los. Uma vez removidos todos os componentes não vinculados, os resíduos são substituídos por um recipiente para coletar a proteína alvo.
O tampão contendo imidazol é adicionado, agitado e autorizado a descansar para desvincular a molécula alvo. O imidazol se liga ao metal, substituindo e liberando a proteína marcada. A proteína liberada é coletada, e o passo imidazol é repetido para garantir a coleta total. Para purificar ainda mais a amostra, a SEC pode ser executada na amostra antes da análise.
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Agora que vimos a teoria e o procedimento dessas duas técnicas, vamos ver algumas das maneiras como elas são aplicadas no campo bioquímico.
Uma razão comum para purificar proteínas é estudar seu papel na doença. A fibrose cística é causada por defeitos na proteína reguladora de condução de fibrose cística transmembrana, ou CFTR. Após o cultivo da proteína com uma marca na levedura, tanto a afinidade quanto a cromatografia de exclusão de tamanho permitem o isolamento da proteína, seguido pelo estudo de sua função.
Em alguns casos, a presença de uma tag de polihistidina pode alterar a estrutura de uma proteína, afetando assim sua função. Outra tag comum é a proteína de ligação de maltose ou MBP, que se ligará à amilose ligada em uma coluna. Maltose é então usado para liberar o complexo. O MBP pode então ser cortado e removido com SEC para produzir a proteína pura desejada.
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Você acabou de assistir ao vídeo do JoVE sobre exclusão de tamanho e cromatografia de afinidade. Cobriu a teoria das técnicas, passou por procedimentos gerais e cobriu alguns dos usos das técnicas.
Obrigado por assistir!
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Métodos de purificação de biomoléculas baseados em cromatografia

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

"Cromatografia" refere-se a uma ampla gama de métodos usados para isolar um componente de uma mistura complexa, uma etapa essencial antes que as propriedades e atividades de uma biomolécula possam ser determinadas. Cada técnica cromatográfica tem um mecanismo diferente de separação, dependendo da matriz da amostra e do composto alvo. Este vídeo se concentrará nos princípios e na operação de dois métodos comuns à bioquímica: cromatografia de exclusão de tamanho e cromatografia de afinidade. A cromatografia de exclusão por tamanho ou SEC é baseada no tamanho dos compostos na amostra. Uma fase móvel contendo a amostra é adicionada a uma coluna com um material poroso: a fase estacionária. As moléculas na amostra se enquadram em 1 de 3 categorias. Moléculas grandes demais para entrar nos poros percorrem a menor distância através da coluna. Qualquer espécie com peso molecular acima desse "limite de exclusão" sairá da coluna ao mesmo tempo. Moléculas pequenas o suficiente para entrar livremente nos poros serão retidas por mais tempo e sairão da coluna juntas. O peso molecular que permite a entrada completa dos poros é o "limite de permeação". Apenas as moléculas entre esses limites serão separadas umas das outras, pois passam quantidades variadas de tempo se difundindo para dentro e para fora dos poros. Moléculas menores são retidas por mais tempo na coluna porque passam mais tempo na fase estacionária, enquanto moléculas maiores dentro desses limites saem mais cedo. Os pesos moleculares em 1 a 2 ordens de magnitude estão dentro desses limites. As colunas são escolhidas com isso em mente, ou várias colunas podem ser usadas em série se houver uma ampla gama de compostos desejados. Agora que você viu a teoria da SEC, vamos ver como ela é realizada. Para iniciar o procedimento SEC, a coluna deve ser equilibrada com água deionizada e tampão cromatógrafo. Uma vez preparado, o tampão contendo a amostra é injetado na coluna. O buffer é então empurrado a uma baixa taxa de fluxo. Um detector monitora o que sai da coluna para determinar a presença do analito desejado. Moléculas grandes com pesos moleculares acima do limite de exclusão saem da coluna ao mesmo tempo. Pequenas frações da coluna são coletadas em tubos. Cada fração é testada quanto à qualidade da molécula-alvo por eletroforese em gel ou outras técnicas analíticas. Agora vamos dar uma olhada na cromatografia de afinidade ou AC, uma das maneiras mais eficientes de purificar proteínas. Muitas biomoléculas se ligam seletivamente a certos ligantes - uma propriedade que a AC utiliza aderindo um ligante específico do alvo à fase estacionária. Quando a mistura flui através da coluna, as moléculas-alvo se ligam ao ligante e o restante flui. Depois que a mistura passou pela coluna, a molécula alvo pode ser coletada por meio de um dos dois métodos de eluição com base na especificidade. Pode-se dizer que a eluição bioespecífica tem um "papel normal" ou "reverso". Na eluição bioespecífica de função normal, é adicionado um agente que compete com o ligante aderido para se ligar à biomolécula alvo. Na eluição bioespecífica de função reversa, um agente compete com o alvo para se ligar ao ligante aderido. O segundo tipo de eluição, eluição não específica, reduz a ligação alvo-ligante alterando o pH, a força iônica ou a polaridade da solução. Se uma proteína não se liga a um ligante que pode ser imobilizado, a proteína pode ser expressa contendo uma "tag": sequências curtas de peptídeos projetadas para se ligar ao ligante. Uma variedade é a cromatografia de afinidade de íons metálicos imobilizados, "IMAC" para abreviar, onde um ligante metálico aderido, como níquel ou cobalto, se liga a resíduos de histidina na proteína modificada. Por meio de técnicas de biologia molecular, as proteínas-alvo são geradas com resíduos repetidos de histidina, chamados de etiqueta de poli-histidina, que se liga ao metal por meio da cadeia lateral do imidazol na histidina. Uma vez ligada, a proteína pode ser coletada com imidazol livre por meio de eluição específica de função reversa e posteriormente usada em uma ampla variedade de aplicações a jusante. Agora que você viu a teoria da cromatografia de afinidade, vamos dar uma olhada em um procedimento IMAC no laboratório. No IMAC, a fase estacionária pode ser adicionada diretamente à mistura de fase móvel e amostra, permitindo a ligação da proteína marcada com his. Essa pasta é então despejada na coluna, onde os compostos não ligados pingam nos resíduos, enquanto a pasta permanece. O recipiente de chorume é enxaguado para coletar resina residual e amostra, que é adicionada à coluna. A resina é agitada para garantir que os componentes não ligados fluam livremente. O tampão de lavagem adicionado ajuda a lavá-los. Uma vez que todos os componentes não ligados tenham sido removidos, os resíduos são substituídos por um recipiente para coletar a proteína alvo. O tampão contendo imidazol é adicionado, agitado e deixado em repouso para desvincular a molécula alvo. O imidazol se liga ao metal, substituindo e liberando a proteína marcada. A proteína liberada é coletada e a etapa do imidazol é repetida para garantir a coleta total. Para purificar ainda mais a amostra, o SEC pode ser executado na amostra antes da análise. Agora que vimos a teoria e o procedimento dessas duas técnicas, vejamos algumas das maneiras pelas quais elas são aplicadas no campo bioquímico. Uma razão comum para purificar proteínas é estudar seu papel na doença. A fibrose cística é causada por defeitos na proteína reguladora da condutância transmembrana da fibrose cística, ou CFTR. Após o cultivo da proteína com uma marca his em levedura, tanto a cromatografia de afinidade quanto a cromatografia de exclusão de tamanho permitem o isolamento da proteína, seguido pelo estudo de sua função. Em alguns casos, a presença de uma marca de poli-histidina pode alterar a estrutura de uma proteína, afetando assim sua função. Outra marca comum é a proteína de ligação à maltose ou MBP, que se liga à amilose ligada em uma coluna. A maltose é então usada para liberar o complexo. O MBP pode então ser clivado e removido com SEC para produzir a proteína pura desejada. Você acabou de assistir ao vídeo da JoVE sobre cromatografia de exclusão de tamanho e afinidade. Cobriu a teoria das técnicas, examinou os procedimentos gerais e cobriu alguns dos usos das técnicas. Obrigado por assistir!

Education

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 coleção apresenta métodos de purificação comumente usados, como cromatografia de afinidade, bem como métodos analíticos, como MALDI-TOF. Além disso, os vídeos mostram métodos para avaliar a interação e função de biomoléculas, como coimunoprecipitação e marcação metabólica.

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 ...

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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 ...

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An Introduction to Cell Motility and Migration

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Construct and revise an explanation based on evidence for how carbon, hydrogen, and oxygen from sugar molecules may combine with other elements such as nitrogen, sulfur, and phosphorus to form amino acids and other carbon-based molecules.

Protein Purification with SEC and IMAC

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