第四部分 附 录
一、实验室规则及常识
1.每个同学都应遵守学习纪律,维护实验室秩序,保持室内安静,不大声说笑或喧哗。
2.实验前应认真作好预习,明确目的和要求,了解本次实验内容的基本原理和操作步骤。
3.在实验过程中要听从教师的指导,严肃认真的按操作规程进行实验,并简要、准确地将实验结果及原始数据记录在专用的实验记录本上,养成良好的实事求是的科学作风。课后及时总结复习,根据原始记录进行整理,并写出实验报告,按时送交任课教师评阅。
4保持实验室环境和仪器的整洁是做好实验的重要条件及关键。必须维持实验桌面及试剂药品架上的清洁整齐,不要乱放和乱扔,仪器和试剂药品放置要井然有序。公用试剂药品用毕后立即盖好放回原处,要特别注意保持药品及试剂的纯净,严禁混杂。
5.使用仪器、药品、试剂和各种器材都必须注意爱护及节约,不得浪费。洗涤和使用玻璃仪器时,应谨慎仔细,防止损坏,在使用贵重精密仪器时,应严格遵守操作规程,发现故障立即报告教师,不要擅自动手拆散和检修。
6.废弃溶液可倒入水槽内,但强酸、强碱溶液必须先用水稀释后,再放水冲走。强腐蚀性废弃试剂药品、废纸及其他固体废物或带有渣滓沉淀的废液均应倒入废品缸内,不能倒入水槽内。
7.实验室内一切物品,未经本室教师许可,严禁携出室外,借物时必须办理登记手续。仪器损坏时,应随即向教师报告,如实说明情况并认真登记后方可补领。
8.必须遵守和熟悉实验室安全规章及防护知识,不得违反和破坏。禁止在实验室内吸烟。使用电炉应有人在旁,不可擅自离开不管,用毕后切记断电。
9.每次实验结束后,应各自立即将仪器洗净倒置放好,并整理好实验桌面上的物品。值日生要负责当日实验室的卫生和安全检查,做好全部清理工作,离开实验室前应关上水、电、煤气、门窗等,严防不安全隐患事故的发生。
10.对实验内容和安排不合理之处可提出改进意见,做到教学相长。对实验中出现的一切反常现象可开展分析和讨论。
11.洗净的仪器要放在架上或干净的纱布上晾干,不能用抹布擦试,更不能用抹布擦
试仪器内壁。
12.挪动干净玻璃仪器时,勿使手指接触仪器内部。
13.取出的试剂和标准溶液,如未用尽,切勿倒回原试剂瓶内,以免掺混。
14.凡是发生烟雾、有毒气体及有臭味气体的实验,必须在通风橱内进行。
15.用实验动物进行实验时,不许戏弄动物。进行杀死或解剖等操作,应按规定方法进行,绝对不能用动物、手术器械或药物开玩笑。
16.一般容量仪器的容积都是在20℃下校准的。使用时如温差在5℃以内,容积改变不大,可以勿略不计。
二、实验室安全及防护知识
1.实验室安全知识
在生物化学实验室中,经常与毒性很强、有腐蚀性、易燃烧和具有爆炸性的化学药品直接接触,常常使用易碎的玻璃和瓷质的器皿,以及在水、电、煤气等高温电热设备的环境下进行着紧张而细致的工作。因此,必须十分重视安全工作和具备一定的防护知识。
(1)使用电器设备(如烘箱、恒温水浴、离心机、电炉等)时,严防触电,绝不可用湿手或在眼睛旁视时开关电闸和电器开关。凡是未装地线或漏电的仪器,一律不能使用。
(2)使用煤气灯或酒精喷灯时,应做到火着人在,人走火灭。
(3)使用浓酸、浓碱,必须极为小心地操作,防止溅失。用移液管吸量这些试剂时,必须使用橡皮球或洗耳球,绝对不能用口直接吸取。如果不慎溅洒在实验桌面或地面上,必须及时用湿抹布或拖布擦洗干净。
(4)使用易燃物(如乙醚、乙醇、丙酮、笨等)时,应特别小心。不要大量放在桌上,更不应在靠近火源处放置。只有在远离火源时,或将火焰熄灭后,才可大量倾倒这类试剂。低沸点的有机溶剂不准在火焰上直接加热,仅限在水浴上利用回流冷凝装置进行加热或蒸馏。如果不慎倾出了相当量的易燃液体。应立即关闭室内所有的火源和电加热器,并打开窗门及通风设备迅速用抹布或毛布擦拭撒出的液体,转入适当的容器中后再作妥善处理。
(5)用油浴操作时,应小心加热,随时用温度计观测,绝对不能使温度超过油的燃烧温度。
(6)易燃和易爆物质的残渣(如金属钠、白磷、火柴头等)不得倒入水槽或废物缸中,应倾入或收集在指定的容器内。
(7)毒物应按实验室规定及办理审批手续后领取,使用时严格操作,用后妥善处理。
2.实验室灭火方法
实验中一旦发生了火灾切不可惊慌失措,应保持镇静。首先立即切断室内一切火源和电源。然后根据具体情况积极正确地进行抢救和灭火。常用的方法有:
(1)在可燃液体燃着时,应立即拿开着火区域内的一切可燃物质,关闭通风器,防止扩大燃烧。若着火面积较小,可用石棉布、湿布或沙土覆盖,隔绝空气使之熄灭。但覆盖时要轻,避免碰坏或打翻盛有易燃溶剂的玻璃器皿,导致更多的溶剂流出而再着火。
(2)酒精及其它可溶于水的液体着火时,可用水灭火。
(3)汽油、乙醚、甲苯等有机溶剂着水时,应用石棉布或砂土扑灭。绝对不能用水,否则反而会扩大燃烧面积。
(4)金属钠着火时,可把砂子倒在它的上面。
(5)导线着火时不能用水及二氧化碳灭火器,应切断电源或用四氯化碳灭火器。
(6)衣服被烧着时切忌奔走,可用衣服、大衣等包裹身体或躺在地上滚动藉以灭火。
(7)发生火灾时应注意保护现场。较大的着火事故应立即报警。
3.实验室急救措施
在实验过程中不慎发生受伤事故,应立即采取适当的急救措施:
(1)受玻璃割伤及其它机械损伤:首先必须检查伤口内有无玻璃或金属等物碎片。然后用硼酸水洗净,再涂以碘酒或红汞水,必要时可用护创膏或纱布包扎。若伤口较大或过深而大量出血,应迅速在伤口上部和下部扎紧血管止血,立即到医院诊治。
(2)烫伤一般用浓的(90%—95%)酒精消毒后,涂上苦味酸软膏。如果伤处红痛或红肿(一级灼伤),可涂医用橄榄油或用棉花沾酒精敷盖伤处;若皮肤起泡(二级灼伤),不要弄破水泡,防止感染;若伤处皮肤呈棕色或黑色(三级灼伤),应用干燥而无菌的消毒纱布轻轻包扎好,急送医院治疗。
(3)强碱(如氢氧化钠,氢氧化钾等),钠、钾等触及皮肤而引起灼伤时,要先用大量自来水冲洗,再用5%硼酸溶液或2%乙酸溶液涂洗。
(4)强酸、溴等触及皮肤而致灼伤时,应立即用大量自来水冲洗,再以5%碳酸氢钠溶液或5%氢氧化铵溶液洗涤。
(5)如酚触及皮肤引起鸭伤,可用酒精洗涤。
(6)若煤气中毒时,应到室外呼吸新鲜空气。如严重时应立即到医院诊治。
(7)水银容易由呼吸道进入人体,也可以经皮肤直接吸收而引起积累性中毒。严重中毒的征象是口中有金属味,呼出气体也有气味;流唾液,牙床及嘴唇上有硫化汞的黑色,淋巴腺及唾液腺肿大。若不慎中毒时,应送医院急救。急性中毒时,通常用碳粉或呕吐剂彻底洗胃,或者食入蛋白(如1升牛奶加三个鸡蛋清)或蓖麻油解毒并使之呕吐。
(8)触电:触电时可按下列方法之一切断电路。
①关闭电源;②用干木棍使导线与被害者分开;③使被害者和土地分离。急救时急救者必须做好防止触电的安全措施,手或脚必须绝缘。
三、实验用器皿的清洗及洗涤液的配制
实验中所使用的玻璃仪器及塑料器皿清洁与否,直接影响实验结果,往往由于器皿的不清洁或被污染而导致较大的实验误差,甚至会出现相反的实验结果。因此,实验用器皿洗涤清洁工作是十分重要的基本操作,是做好实验的前提及实验成败的关键之一。
1.洗涤液的种类及配制
(1)0.5%去垢剂溶液(常用洗涤液)。
(2)铬酸洗液[又称重铬酸钾(或钠)——浓硫酸洗涤液,简称洗液]广泛用于玻璃仪器的洗涤。其配制方法如下:
①称取5g 重铬酸钾(或钠) 粉末放入250ml 烧杯中,加5ml 水,尽量使其溶解。然后边搅拌,边缓缓注入浓H 2SO 4l00ml ,待洗液温度冷却至40℃以下,将其转移到具玻塞的细颈干燥的试剂瓶内贮存备用。
②称取10g 重铬酸钾粉末置于500ml 烧杯中,加水20ml ,尽量使其溶解。然后慢慢注入浓H 2SO 4180ml ,随加随搅拌。冷却后贮于具玻塞的细颈试剂瓶中备用。
③量取100ml 工业硫酸置于250ml 烧杯中,小心加热,慢慢加5g 重铬酸钾粉末,边加边搅拌,待全部溶解后,冷却并贮于具玻塞的试剂瓶中备用。
(3)浓HCl (工业用)常用于洗去水垢或某些无机盐沉淀。
(4)浓HNO 3(常用于洗涤除去金属离子)。
(5)1mol ²L -1KOH 溶液。
(6)8mol ²L -1尿素洗涤液(PH1.0)适用于洗涤盛蛋白质溶液及血样的器皿。
(7)10-3mol ²L -1EDTA 溶液用于除去塑料容器内壁污染的金属离子。
(8)5%—10%磷酸三钠(Na 3PO 4²12H 2O )溶液(用于洗涤油污物)。
(9)氢氧化钾(KOH )的乙醇溶液和含有高锰酸钾的氢氧化钠(NaOH )溶液,适用于清除容器内壁污垢,但这两种强碱性洗涤液对玻璃仪器的侵蚀性很强,故洗涤时间不宜过长,使用时应小心慎重。
(10)有机溶剂:丙酮、乙醇、乙醚等可用于洗脱油脂、脂溶性染料等污痕。二甲苯可洗脱油漆类污垢。
2.玻璃仪器的清洗
(1)初用玻璃仪器的洗涤
新购置的玻璃仪器表面常附着有游离的碱性物质,可先用去垢剂(0.5%水溶液)或肥皂水洗刷,再用自来水洗净。然后浸泡1%—2%HCl溶液中过液,次日取出用自来水充分冲洗,最后再用蒸馏水漂洗数次,置烘箱内烘干或倒置晾干备用。
(2)使用过的玻璃仪器的洗涤
①一般玻璃仪器洗涤
许多污染物(包括有机物及金属离子等)易粘附于玻璃容器的内壁上,故每次使用均须及时清洗。通常情况下先用自来水冲洗 至无污物,再用去垢剂洗涤或浸泡于0.5%去垢剂水溶液中,将器皿内外(特别是内壁)仔细刷洗后,用自来水充分洗净,最后用蒸馏水漂洗数次,置烘箱(或微波炉)烘干或倒置在清洁处晾干备用。凡洗净的玻璃器皿,其壁上不沾有水珠,否则表示尚未洗净,应按上述方法重新洗涤。量具玻璃仪器不能烘烤,只能晾干或风干。
对于进行高灵敏度的分析及检测实验所用的器皿,除用上述方法清洗外,还需采用其他特殊洗涤方法彻底清除污染物,使器皿洗得十分洁净是非常必要的。一般是把玻璃器皿浸泡于铬酸洗液中4—6h 或过夜,再分别用自来水充分冲洗和蒸馏水漂洗,烘干或晾干备用。通过洗液处理的玻璃器皿,在其器壁上的有机污物会被完全清除。如有必要还可用浓HNO 3洗涤及处理玻璃器皿,最后用双蒸馏水充分漂洗,这样将使器壁上污染的金属离子得以清除。
具有传染性样品的容器,如病毒、传染病患者的血清等沾污的容器,应先进行消毒处理后再进行清洗。盛过毒物的容器,特别是剧毒药品和放射性同位素物质的容器,必须经过专门处理,确知没有残余毒物或放射性存在方可进行清洗。
②移液管(吸量管)的洗涤
移液管每次使用后须及时用流水冲洗或浸泡于冷水中,特别是吸取粘滞性较大的液体(全血、血浆、血清等)后应立即用流水充分冲洗,以免物质干涸和堵塞移液管。通常使用过的移液管经自来水冲洗后,可浸泡于0.5%去垢剂溶液中或铬酸洗液中过夜(不少于4h ),然后分别用自来水充分冲洗和蒸馏水漂洗,晾干备用。
③玻璃比色皿和石英比色皿的清洗
比色皿使用后应立即用蒸馏水充分冲洗,倒置在清洁处晾干备用。所有比色皿均可用0.5%去垢剂溶液洗涤,必须用脱脂棉小心地清洗,然后用大量蒸馏水充分漂洗干净,倒置晾干。但不能用氢氧化钾的乙醇溶液及其他强碱洗涤液清洗比色皿,因这样导致比色皿的严重腐蚀。
3.塑料器皿的洗涤
聚乙烯塑料制品容器在生物化学实验室中的应用与日俱增,因此塑料器皿的清洗也是非常重要的。新购买的塑料器皿一般先用自来水清洗后,应以8mol ²L -1尿素溶液(PH1.0)洗涤,再用蒸馏水漂洗。随后用1mol ²L -1KOH 溶液洗涤,再用蒸馏水漂洗。然后用10-3mol ²L -1EDTA 溶液洗涤,以除去污染的金属离子,最后用双蒸馏水充分漂洗,倒置晾干备用。经过上述洗涤步骤处的器皿,每次使用后可以0.5%去垢剂溶液洗涤,再分别用自来水充分冲洗和蒸馏水漂洗,晾干后即可使用。如果必要也可按碱→尿素→EDTA 洗涤顺序处理,以除去器皿上的污染物。
多数塑料器皿可在烘箱中干燥,但温度不宜过高,硝酸纤维制品离心管不能置烘箱中干燥,因硝酸纤维是一种易爆物。
四、实验室常用仪器的使用
(一)容量玻璃仪器的使用方法
容量仪器有装量和卸量两种。量瓶和单刻度管为装量仪器。滴定管、一般吸管和量筒等均为卸量仪器。近年来,自动取样器已广泛应用于生物化学教学和科学研究中,是一种取液量连续可调的精密仪器,使用极为方便。
1.吸管 吸管是生物化学实验中最常用的卸量容器。移取溶液时,如吸管不干燥,应预先用所吸取的溶液将吸管冲洗2~3次,以确保所吸取的操作溶液浓度不变。吸取溶液时,一般用右手的大拇指和中指拿住管颈刻度线上方,把管尖插入溶液中。左手拿吸耳球,先把球内空气压出,然后把吸耳球的尖端接在吸管口,慢慢松开左手指,使溶液吸入管内。当液面升高至刻度线上方,再使吸管离开液面,此时管的末端仍靠在盛溶液器皿的内壁上。略为放松食指,使液面平稳下降,直到溶液的弯月面与刻度标线相切时,立即用食指压紧管口,取出吸管,插入接受器中,管尖仍靠在接受器内壁,此时吸管应垂直,并与接受器约呈15°夹角。松开食指让管内溶液自然地沿器壁流下。遗留在吸管尖端的溶液及停留的时间要根据吸管的种类进行不同处理。
(1)无分度吸管(单刻度吸管,移液管) 下图1 使用普通无分度吸管卸量时,管尖所遗留的少量溶液不要吹出,停留等待3秒钟,同时转动吸管。
(2)分度吸管(多刻度吸管、直管吸管) 分度吸管有完全流出式、吹出式和不完全流出式等多种型式。
①完全流出式(下图中2和3) 上有零刻度,下无总量刻度的,或上有总量刻度,下无零刻度的为完全流出式。这种吸管又分为慢流速、快流速两种。按其容量和精密度不同,慢流速吸管又分为A 级与B 级,快流速吸管只有B 级。使用时A 级最后停留15秒,
B 级停留3秒,同时转动吸管,尖端遗留液体不要吹出。
②吹出式 标有“吹”字的为吹出式,使用时最后应吹出管尖内遗留的液体。
③不完全流出式(上图中4) 有零刻度也有总量刻度的为不完全流出式。使用时全速流出至相应的容量标刻线处。
为便于准确快速地选取所需的吸管,国际标准化组织统一规定:在分度吸管的上方印上各种彩色环,其容积标志如下表:
不完全流出式在单环或双环上方再加印一条宽1~1.5mm的同颜色彩环以与完全流出式分度吸管相区别。
使用注意事项:
(1)应根据不同的需要选用大小合适的吸管,如欲量取1.5ml 的溶液,显然选用2ml 吸管要比选用1ml 或5ml 吸管误差小。
(2)吸取溶液时要把吸管插入溶液深处,避免吸入空气而将溶液从上端溢出。
(3)吸管从液体中移出后必须用滤纸将管的外壁擦干,再行放液。
2.滴定管 可以准确量取不固定量的溶液或用于容量分析。常用的常量滴定管有25ml 及50ml 两种,其最小刻度单位是0.1ml ,滴定后读数时可以估计到小数点后2位数字。在
生物化学工作中常使用2及5ml 半微量滴定管。这种滴定管内径狭窄,尖端流出的液滴也小,最小刻度单位是0.01ml~0.02ml,读数可到小数点的后第3位数字。在读数以前要多等候一段时间,以便让溶液缓慢流下。
3.量筒 量筒不是吸管或滴定管的代用品。在准确度要求不高的情况下,用来量取相对大量的液体。不需加热促进溶解的定性试剂可直接在具有玻璃塞的量筒中配制。
4.容量瓶 容量瓶具有狭窄的颈部和环形的刻度。是在一定温度下(通常为20℃)检定的,含有准确体积的容器。使用前应检查容量瓶的瓶塞是否漏水,合格的瓶塞应系在瓶颈上,不得任意更换。容量瓶刻度以上的内壁挂有水珠会影响准确度,所以应该洗得很干净。所秤量的任何固体物质必须先在小烧杯中溶解或加热溶解,冷却至室温后才能转移到容量瓶中。容量瓶绝不应加热或烘干。
(二)称量仪器的使用方法
生物化学实验中常用的称量仪器有台秤和光学天平。目前,不同型号的电子天平应用也很普通。它具有实用、快速和称量范围大的特点。
台秤
台秤又称药物天平是用于粗略称量的仪器。常用的100g (感量0.1g )、200g (感量0.2g )、500g (感量0.5g )和1 000g(感量1g )4种。其使用方法如下:
(1)根据所称物品的重量选择合适的台秤。
(2)将游码移至标尺“0”处,调节横梁上的螺丝使指针停止在刻度中央或使其左右摆动的格数相等。
(3)将称量用纸或玻璃器皿(易吸潮的药品称重时应放在带盖的器皿中)放在左盘上,砝码放在右盘上。使指针重新平衡摆动,则右盘上的砝码总量(包括游码代表的重量)即代表左盘上称量用纸(或器皿)的重量,记录此重量。
(4)向纸或器皿中加入称重的物品再向左盘上加砝码使重新达到平衡,将所得砝码总重减去纸或容器的重量即得所称物品的重量。
(5)必须用镊子夹取砝码,加砝码的顺序是从大到小。
(6)称量完毕,将游码重新移至“0”处,清洁称重盘,放回砝码。
光学天平
1.光学天平的使用方法
(1)被称物要称准到1mg 时才准使用分析天平。被称物重量不得超过天平最大载荷。若被称物较重,应先在粗天平上试称。
(2)在同一次实验中应使用同一台天平和同一盒砝码。不同砝码盒内之砝码不能随意调换。
(3)每次称量前检查天平位置是否水平,零点偏差多少。零点偏差超过1mg 时,需调整后再用。
(4)天平机构有任何损坏或不正常情况时,在未消除故障以前应停止应用。
(5)使用过程中要特别注意保护玛瑙刀口,起落升降横梁时应缓慢,不得使天平剧烈振动。
(6)取放被称物或加减砝码都必须把天平横梁托起(关闭天平)以免损坏刀口。
(7)被称物的温度必须和天平室的室温一致。
(8)被称物须盛在干净的容器中称量。具有腐蚀性的蒸气或吸湿性的物质必须放在密闭的容器内称量。
(9)被称物和砝码要放在天平盘的中央。
(10)天平的前门不得随意打开。称量过程中只能打开左右两个边门。取放物品或加减砝码时开关门要轻而慢。称量时天平的各玻璃门要紧闭。
(11)必须用镊子夹取砝码,严禁用手拿取。按从大到小顺序缓慢增加砝码。加环码果要注意避免环码跳落或变位以致影响称量数据。
(12)使用完毕后必须将天平横梁托住(将开关手柄关闭,最好取下),然后将砝码放回原位(包括盒砝码和环砝码)。清洁天平,断开电源,再用罩把天平罩好。必须登记使用情况后方可离开天平室。
2.天平的调整 较大的调整应由保管天平的专人或教师进行。
(1)调水平 用天平前位两个底脚螺丝调正水准器。气泡在水准器正中央即为水平。
(2)调零点 即使微量标尺上的0点与游标(光屏)刻线完全重合。
①较大的零点调整 可移动横梁上左右平衡螺丝的位置。
②较小的零点调整 即微量标尺“0”点与游标(光屏)刻线相距3格以内,可转动底板下面的拨杆。
(3)调光学系统
①射影颜色 若灯光射影显示骚扰的颜色,明暗不一,可转动和移动聚光镜的位置。 ②射影不正 如光学投影上的刻度偏上或偏下,可移动一次反射镜的角度来调整。 ③射影明晰性 如光学投影上的射影不清晰或重线,可调放大镜的距离。
(4)调感量 用重心螺丝调感量。重心螺丝向上移动时感量增大。重心螺丝向下移动时感量减小。没有一定经验的人,不要随意自行调整感量。
(5)调秤盘磨擦的适度 当天平停止使用时,秤盘应正好与下面的托盘轻微接触,如托盘太高或太低,可将托盘拨下,调整托盘螺丝的长短使其摩擦适度。
(6)当天平开动后,光学投影在停止前应左右摆动自如。如摆动突然停止,则指针、
阻尼器等发生磨擦,应仔细检查各部分安装是否正确然后纠正其不正确处,让天平自由地摆动。
3.读数方法
4.注意事项 天平应固定专人管理,定期复检、调整及维护。
(1)天平室要保持高度清洁,清扫天平室时,只能用带潮气的布擦拭,决不能用湿透的拖把拖地。潮湿物品切勿带入室内,以免增加湿度。
(2)应随时清洁天平外部,至少一周清洁一次。一般可用软毛刷,绒布或麂皮拂去天平上的灰尘,清洁时注意不得用手直接接触天平零件,以免水分遗留在零件上引起金属氧化和量变。因此应戴细纱手套或极薄的胶皮手套,并顺其金属光面条纹进行,以免零件光洁度受损。为避免有害物质的存留,在每次称量完毕后,应立即清洁底坐。横梁上之玛瑙刀口的工作棱边应保持高度清洁,常使用麂皮顺其棱边前后滑动,用慢速清洁,中刀承和边刀垫之玛瑙平面及各部之玛瑙轴承也用麂皮清洁。阻尼器的壁上可用软毛刷和鹿皮清洁后,再用20~30倍放大镜观察是否仍有细小物质的存在。
(3)天平玻璃框内需放防潮剂,最好用变色硅胶,并注意更换。
(4)在天平和砝码附近应放有该天平和砝码实差的检定合格证书,以便衡量时获得准确的必要数据。
(5)搬动天平时一定要卸下横梁、吊耳和秤盘。远距离搬动还要包装好。箱外应标志方向和易损符号,并注有精密仪器切勿倒置等字样。
(三)干燥箱和恒温箱
干燥箱用于物品的干燥和干热灭菌,恒温箱用于微生物和生物材料的培养。这两种仪器的结构和使用方法相似,干燥箱的使用温度范围为50~250℃,常用鼓风式电热以加速升温。恒温箱的最高工作温度为60℃。
1.使用方法
(1)将温度计插入座内(在箱顶放气调节器中部)。
(2)把电源插头插入电源插座。
(3)将电热丝分组开头转到1或2位置上(视所需温度而定),此时可开启鼓风机促使热空气对流。电热丝分组开头开启后,红色指示灯亮。
(4)注意观察温度计。当温度计温度将要达到需要温度时,调节自动控温旋钮,使绿色指示灯正好发亮,十分钟后再观察温度计和指示灯,如果温度计上所指温度超过需要,而红色指示灯仍亮,则将自动控温旋钮略向反时针方向旋转,直调到温度恒定在要求的温度上,指示灯轮番显示红色和绿色为止。自动恒温器旋钮在箱体正面左上方。它的刻度板不能做为温度标准指示,只能做为调节用的标记。
(5)在恒温过程中,如不需要三组电热丝同时发热时,可仅开启一组电热丝。开启组数越多,温度上升越快。
(6)工作一定时间后,可开启顶部中央的放气调节器将潮气排出,也可以开启鼓风机。
(7)使用完毕后将电热丝分组开关全部关闭,并将自动恒温器的旋钮沿反时针方向旋至零位。
(8)将电源插头拔下。
2.注意事项
(1)使用前检查电源,要有良好地线。
(2)干燥箱无防爆设备,切勿将易燃物品及挥发性物品放箱内加热。箱体附近不可放置易燃物品。
(3)箱内应保持清洁,放物网不得有锈,否则影响玻璃器皿洁度。
(4)使用时应定时监看,以免温度升降影响使用效果或发生事故。
(5)鼓风机的电动机轴承应每半年加油一次。
(6)切勿拧动箱内感温器,放物品时也要避免碰撞感温器,否则温度不稳定。
(7)检修时应切断电源。
(四)电热恒温水浴
电热恒温水浴用于恒温加热和蒸发,最高工作温度为100℃,此仪器利用控温器控制
温度,所以工作原理和使用方法与干燥箱相似。但应注意使用前在水浴槽内加足量的水以避免电热管烧坏。如较长时间不使用,必须放尽水槽内的全部水。
(五)酸度计
酸度计是测量pH 值的精密仪器,也可用来测量电动势。
1.使用方法
(1)安装
①电源的电压与频率必须符合仪器铭牌上所指明的数据,同时必须接地良好,否则在测量时可能指针不稳。
②仪器配有玻璃电极和甘汞电极。将玻璃电极的胶木帽夹在电极夹的小夹子上。将甘汞电极的金属帽夹在电极夹的大夹子上。可利用电极夹上的支头螺丝调节两个电极的高度。
③玻璃电极在初次使用前,必须在蒸馏水中浸泡24小时以上。平常不用时也应浸泡在蒸馏水中。
④甘汞电极在初次使用前,应浸泡在饱和氯化钾溶液内,不要与玻璃电极同泡在蒸馏水中。不使用时也浸泡在饱和氯化钾溶液中或用橡胶帽套住甘汞电极的下端毛细孔。
(2)校整
①将“pH —mv ”开关拨到pH 位置。
②打开电源开头指示灯亮,预热30分钟。
③取下放蒸馏水的小烧杯,并用滤纸轻轻吸去玻璃电极上的多余水珠。在小烧杯内入选择好的,已知pH 的标准缓冲溶液。将电极浸入。注意使玻璃电极端部小球和甘汞电极的毛细孔浸在溶液中。轻轻摇动小烧杯使电极所接触的溶液均匀。
④根据标准缓冲液的pH ,将量程开关拧到0~7或7~14处。
⑤调节控温钮,使旋钮指示的温度与室温同。
⑥调节零点,使指针指在pH7处。
⑦轻轻按下或稍许转动读数开关使开关卡住。调节定位旋钮,使指针恰好指在标准缓冲液的pH 数值处。放开读数开关,重复操作,直至数值稳定为止。
⑧校整后,切勿再旋动定位旋钮,否则需重新校整。取下标准液小烧杯,用蒸馏水冲洗电极。
(3)测量
①将电极上多余的水珠吸干或用被测溶液冲洗二次,然后将电极浸入被测溶液中,并轻轻转动或摇动小烧杯,使溶液均匀接触电极。
②被测溶液的温度应与标准缓冲溶液的温度相同。
③校整零位,按下读数开关,指针所指的数值即是待测液的pH 。若在量程pH0~7范围内测量时指针读数超过刻度,则应将量程开关置于pH7~14处再测量。
④测量完毕,放开读数开关后,指针必须指在pH7处,否则重新调整。
⑤关闭电源,冲洗电极,并按照前述方法浸泡。
2.注意事项
(1)防止仪器与潮湿气体接触。潮气的浸入会降低仪器的绝缘性,使其灵敏度、精确度、稳定性都降低。
(2)玻璃电极小球的玻璃膜极薄,容易破损。切忌与硬物接触。
(3)玻璃电极的玻璃膜不要沾上油污,如不慎沾有油污可先用四氯化碳或乙醚冲洗,再用酒精冲洗,最后用蒸馏水洗净。
(4)甘汞电极的氯化钾溶液中不允许有气泡存在,其中有极少结晶,以保持饱和状态。如结晶过多,毛细孔堵塞,最好从新灌入新的饱和氯化钾溶液。
(5)如酸度计指针抖动严重,应更换玻璃电极。
3.标准缓冲液的配制
酸度计所用的标准缓冲液的试剂容易提纯也比较稳定。常用的配制方法如下:
(1)pH=4.00的标准缓冲液 称取在105℃干燥1小时的邻苯二甲酸氢钾5.07g ,加重蒸馏水溶解,并定容至500ml 。
(2)pH=6.88的标准缓冲液 称取在130℃干燥2小时的磷酸二氢钾(KH 2PO 4)3.401g ,磷酸氢二钠(Na 2HPO ²12H 2O )8.95g 或无水磷酸氢二钠(Na 2HPO 4)3.549g ,加重蒸馏水溶解并定容至500ml 。
(3)pH=9.18的标准缓冲液 称取硼酸钠(Na 2B 4O 7²10H 2O )3.8144g 或无水硼酸钠(Na 2B 4O 7)2.02加重蒸馏水溶解并定容至100ml 。
(六)离心机
离心机是利用离心力对混合液(含有固形物)进行分离和沉淀的一种专用仪器。实验室常用电动离心机有低速、高速离心机和低速、高速冷冻离心机,以及超速分析、制备两用冷冻离心机等多种型号。其中以低速(包括大容量)离心机和高速冷冻离心机应用最为广泛,是生化实验室用来分离制备生物大分子必不可少的重要工具。在实验过程中,欲使沉淀与母液分开,常使用过滤和离心两种方法。但在下述情况下,使用离心方法效果较好。
①沉淀有粘性或母液粘稠。②沉淀颗粒小,容易透过滤纸。③沉淀量过多而疏松。④沉淀量很少,需要定量测定。或母液量很少,分离时应减少损失。⑤沉淀和母液必须迅速分开。⑥一般胶体溶液。
1.电动离心机的基本结构和性能
①普通(非冷冻)离心机
这类离心机结构较简单,可分小型台式和落地式两类,配有驱动电机、调速器、定时器等装置,操作方便。低速离心机其转速一般不超过4000rpm ,台式高速离心机最大转速可达18000rpm 。
②低速冷冻离心机
转速一般不超过4000rpm ,最大容量为2—4L ,是实验室最常用于大量初级分离提取生物大分子、沉淀物等。其转头多用铝合金制的甩平式和角式两种,离心管有硬质玻璃、聚乙烯硬塑料和不锈钢管多种型号。离心机装配有驱动电机、定时器、调整器(速度指示)和制冷系统(温度可调范围为-20—+40℃),可根据离心物质所需,更换不同容量和不同型号转速的转头。
③高速冷冻离心机
转速可达20000rpm 以上,除具有低速冷冻离心机的性能和结构外,高速离心机所用角式转头均用钛合金和铝合金制成。离心管为具盖聚乙烯硬塑料制品。这类离心机多用于收集微生物、细胞碎片、细胞、大的细胞器、硫酸沉淀物以及免疫沉淀物等。
④超速离心机
转速可达50000rpm 以上,能使亚细胞器分级分离,并用于蛋白质、核酸分子量的测定等。其转头为高强度钛合金制成,可根据需要更换不同容量和不同型号的转速转头。超速离心机驱动电机有两种,一种为调频电机直接升速,另一种为通过变速齿轮箱升速。为了防止驱动电机在高速运转中产热,装有冷却驱动电机系统(风冷、水冷),限速器、记时器、转速记录器等。此外,超速离心机还装配有抽真空系统。
2.低速离心机的一般使用规程
(1)使用方法
①检查离心机调速旋钮是否处在零位,外套管是否完整无损和垫有橡皮垫。
②离心前,先将离心的物质转移入合适的离心管中,其量以距离心管口1~2cm为宜,以免在离心时甩出。将离心管放入外套管中,在外套管与离心管间注入缓冲水,使离心管不易破损。
③取一对外套管(内已有离心管)放在台秤上平衡。如不平衡,可调整缓冲用水或离心物质的量。将平衡好的套管放在离心机十字转头的对称位置上。把不用的套管取出,并盖好离心机盖。
④接通电源,开启开关。
⑤平稳、缓慢地转动调速手柄(约需1~2分钟)至所需转速,待转速稳定后再开始计时。
⑥离心完毕,将手柄慢慢地调回零位。关闭开关。切断电源。
⑦待离心机自行停止转动手,才可打开机盖,取出离心样品。
⑧将外套管、橡胶垫冲洗干净,倒置干燥备用。
(2)注意事项
①离心机要放在平坦和结实的地面或实验台上,不允许倾斜。
②离心机应接地线,以确保安全。
③离心机启动后,如有不正常的噪音及振动时,可能离心管破碎或相对位置上的两管重量不平衡,应立即关机处理。
④须平稳、缓慢增减转速。关闭电源后,要等候离心机自动停止。不允许用手或其他物件迫使离心机停转。
⑤一年检查一次电动机的电刷及轴承磨损情况,必要时更换电刷或轴承。注意电刷型号必须相同。更换时要清洗刷盒及整流子表面污物。新电刷要自由落入刷盒内。要求电刷与整流子外圆吻合。轴承缺油或有污物时,应清洗加油,轴承采用二硫化钼锂基脂润滑。加量一般为轴承空隙的1。 2
(七)分光光度计
1.分光光度计的基本部件
分光光度计根据使用的波长范围不同可分为紫外光区、可见光区和红外光区分光光度计。无论哪一类分光光度计都包括5个基本部件:光源、单色器、吸收池、检测器和测量仪表。分光光度计各部件的次序如图所示:
(1)光源
分光光度计上常用的光源有两种:钨丝灯或氢灯。
在可见光区、近紫外光区和近红外光区常用钨丝灯作为光源, 其工作温度约为2870°K. 。钨丝灯的灯丝为紧密螺旋形,若将灯丝对准仪器光学装置的轴线时,能在出光狭缝的平面上投射光亮均匀的直线影像。钨丝灯的缺点是在短波长(<350nm )处辐射强度小,
而且必须小心地控制流到灯上的电流才能维护恒定的强度。
在紫外光区多使用氢弧灯。氢灯内充有低压氢气,在两极间施以一定电压来激发氢分子可发出紫外光。因玻璃吸收紫外线(光学玻璃的透射范围为340~1000 nm),所以氢灯的泡壳用石英制成(石英的透射范围为185~3500 nm ),或在灯泡的发光处开一石英窗。
若用氘灯代替氢灯,虽发射的波长范围相同,但在紫外光区的发射强度可增加3倍之多。因氘灯价格昂贵,一般很少使用。
(2)单色器
单色器是把混合光波分解为单一波长光的装置。在分光光度计中多用棱镜或光栅作为色散元件。
①棱镜 光波通过棱镜时,不同波长的光折射率不同。波长愈短,传播速度愈慢,折射率也愈大;反之,波长愈长,传播速度愈快,折射率则愈小。因而能将不同波长的光分开。因为玻璃对紫外线的吸收力强,故玻璃棱镜多用于可见光分光光度计。石英和熔凝石英(fused silica)棱镜可在整个紫外光区传播光,故在紫外光分光光度计中广为应用。熔凝石英虽比石英在短波长方面更易传播光,但因价格昂贵,仅在需要高强度辐射时才被使用。
②衍射光栅 在石英或玻璃的表面上刻划许多平行线(每英寸约刻15 000~30 000条)。由于刻线处不透光,通过光的干涉和衍射使较长的光波偏折角度大,较短的光波偏折角度小,因而形成光谱。
在光源照到棱镜(或光栅)以前,一般先要经过一个入射狭缝,再通过平行光镜使成为平等光束投到棱镜上。透过棱镜的光再经另一聚光镜,在此聚光镜的焦面内可得一清楚的光谱图。如在焦线处放一出射狭缝,转动棱镜使光谱移动,就可以从出射狭缝射出所需要的单色光。整个装置称为“单色器”(见下图)。
(3)吸收池(比色杯、比色皿、比色池)
一般由玻璃、石英或熔凝石英制成,用来盛被测的溶液。在低于350nm 的紫外光区工作时,必须采用石英池或熔凝石英池。
当光透过吸收池时,有一部分光因空气和玻璃接触面的反射而损失,其数值为4%。
为了减少这种反射损失,吸收池必须与光束方向垂直。此外,在制造吸收池时,也应尽可能使每套池子完全相同(如玻璃的质料、厚度等)以免产生误差。
吸收池上的指纹、油污或壁上的沉积物都会显著地影响其透光性,因此在使用前务必彻底清洗。
(4)检测器
常用的检测器有3种:光电池、光电管和光电倍增管。
①光电池 光电池是由3层物质组成的圆形或长方形薄片,装在一个特制的匣子里面。第一层是一种导电性良好的金属(如银),这是光电池的负极。中间极薄的一层是半导体硒,第3层是铁,这是光电池的正极。当光电池受光照射以后,半导体硒的表面逸出电子,这些电子只向负极方向移动,而向正极移动,因此在上下两金属片间产生一个电位差,线路连通时即产生电流(见图)。
②光电管 光电管是由封装在真空透明封套里的一个半圆柱型阴极和一个丝阳极组成。阴极的凹面上有一层光电发射材料,此种物质经光照射可发射电子。当在两极间加有电位时,发射出来的电子就流向丝阳极而产生光电流。对于相同的辐射强度,它所产生的电流约为光电池所产生的电流的1/4。由于光电管具有很高的电阻,所以产生的电流容易放大。(见图)
③光电培增管 光电倍增管远比光电管优越,它可将第一次发射出的电子数目放大到数百万倍。下图为光电管倍增管的示意图。
和光电管相似,光电培增管的阴极表面在光的照射下可发射电子。电子被带有正电的兼性阳极(dynode )吸引,并向着它加速运动。当电子打在兼性阳极上时,能引起更多的电子从表面射出。这些射出的电子又被第二个兼性阳极所吸引,同样再产生更多的电子。这样的过程重复9次后,每个光子可形成106~107个电子。这些电子最后被收集在阳极上。所得到的倍增电流可进一步加以放大和测量。
(5)测量装置
一般常用的紫外光和可见光分光光度计有3种测量装置,即电流表、记录器和数字示值读数单元。现代的仪器常附有自动记录器,可自动描出吸收曲线。
2.722型光栅分光光度计使用
(1)仪器外型及各部分功能
仪器外形、面板及主要操作旋钮及按键如图所示。说明如下:
①测量方式(Range )选择
仪器有以下三种方式可供选择,按下相应键后即完成该选择:
a .T :在此方式时,仪器作透射比测试。
b .Ab :仪器工作于吸光度测试方式,测试范围0—1.999Ab 。
c .Conc :工作于浓度测定方式。仪器用某一已知浓度的标准样品作校定。
②CONC :在仪器工作于浓度测量方式时,调节本旋钮,可以使表头显示的读数与标准溶液的读数一致。以后在测试待测样品时,则可直接读出测得的浓度数值。
③ABS O(FINE ):消光值细调旋钮。在T=100.0%时将A 细调零。
④0%T ADJ(透射比T 调零):打开样品室盖,光电管暗盒光门自动关闭。光电管处于无辐照状态。调节此旋钮,可以补偿暗电流,使T 的读数为0。当调零困难或无法调零时,可先调节侧板上的零位粗调(序15)[0%TADJ(COARSE )],然后再细调本旋钮。
⑤POINT (小数点)选择按键,在浓度测量方式工作时,选择1、2、3中的任一键可以选择显示数据的小数点位置。当仪器按上述调节CONC ,并正确选择小数点后,可以极方便地直接读出带小数点的浓度读数。
⑥样品室盖。
⑦波长读数窗:直接读出以nm 为单位的波长值。
⑧池转换拉杆(Cell changeover):拉动拉杆,可以选择进行测量的比色池(有四个池位置可供选择使用)。
⑨波长选择(wavelength select):转动此旋钮可以选择波长。顺时针方向旋转时波长增加。
⑩BRIGHTNESS ADJ(FINE )(亮度调节 细):用于细调光源亮度以实现100%T调节目的。
11BRIGHTNESS ADJ(COARSE )(亮度调节 粗):用于粗调光源亮度以实现100%T○
调节。
12电源指示灯。 ○
13电源总开关。 ○
14三位半数字显示表。 ○
15零位调节(0%T ADJ COARSE):对暗电流进行粗补偿,实现T 粗调零。 ○
16消光调零(ABS 0 COARSE):在T=100.0%时实现A 的粗调零。 ○
17K 值调节(K MODIFY.):在对数转换(即吸光度Abs. 测量)工作方式,当T=10.0%○
时,A 应为1。在此关系不能满足时,调节本旋钮,修正转换K 值,可将A 修正到1。
(2)仪器的操作使用
使用仪器之前应仔细阅读说明书,了解仪器工作原理,各旋钮功能及操作程序,对仪器仔细检查后才能接通电源。
仪器接通电源后预热25min 。调节波长选择钮,选择仪器的使用波长。然后视需选择的工作方式而进行如下相应的操作:
①测定透射比T
按下RANGE 选择中的T 键,使仪器工作于透射比测试方式。打开样品室盖,调节透射比调零旋钮2(0%T ADJ),使T 的读数为0,如仅仅调0%T ADJ无法实现调零时,
须用螺丝刀通过侧板调节零位粗调旋钮序15(0%T ADJ COARSE),使T 接近零后再用0%T ADJ旋钮细调到零。
把参比溶液和样品溶液放入比色皿座,合上样品室盖。拉(推)池转换拉杆(Cell changeover ),将参比溶液移入光路。调节粗(COARSE )或细(FINE )亮度调节
(BRTGHTNESS ADJ)旋钮,使T 的读数为100%,然后将样品溶液移入光路,直接读取数显表上显示的读数,则测得样品溶液相对于参比溶液的透射比T 。
测量时两只比色皿应当配对。
②测定吸光度A
作本项测量时,应先按照测量透射比T 的要求先作T 调零,然后对参比液将T 调到100.0%。
完成以上操作后,将测量方式按键RANGE 中的ABS 键按下,仪器即自动转入吸光度A 测量方式。此时A 的读数应为0.000。当读数不为0但接近0时,调节ABS 0 FINE(吸光度细调零)旋钮,将读数调零。在读数偏离零点过多时,先用螺丝刀通过侧板孔调节消光(吸光度)粗调零(ABS 0 COARSE)旋钮使Abs 接近零,然后再将它细调到零。最后将样品移入光路,则可测得它相对于参比光路的吸光值。
当样品吸收过大,T 不足1.0%时,A 超过2,数据溢出数显表的显示范围。这时需提高参比溶液的A 值(或插入另外的高A 空白)或稀释样品液后再作测试。
(注意:如K 值不对,应按照要求调准K 值后才能作本项测试)。
③测量浓度C
作本项测量时,仍然需要按照(1)条先将仪器对T 调零,然后再调100.0%。 在选择RANGE 选择按键中的CONC 键后,仪器即自动进入浓度测试状态。
将已知(已标定)浓度的溶液移入光路,调节浓度旋钮序4(CONC ),使数显表上的读数为标称值。然后按下相应小数点(POINT )按键,使显示数据的小数点位置与标称值小数点位置相同。
将被测样品移入光路中,即可直接读出待测溶液的浓度。
要注意的是,如果在测量过程中需改变波长从而大幅度调动光源亮度,要稍后几分钟待仪器稳定后才能进行测试。每次波长改动后,仪器均需如上所述作重新调整。
另外要注意的是,仪器出厂时K 值已经调好,一般不作任何调整也可正常工作。但在搬运不当,或者仪器存放太久,温度变化太大时,K 值可能会有微小变动。此时应校准K 值。在仪器刚开箱使用时应复校一次K 值。校正方法如下:
a .先确认A 值调零正确性(即当T=100.0%时,相应的A=0.000)。
b .回到T 测试档,调节光源亮度,使T=10.0%。
c .再选择ABS 档,观察表上读数。正确的读数应当为1.000。当读数偏高时,用螺丝刀通过侧板孔调节K 值(K MOD IFY)。使读数为1.000,即完成K 的校正。仪器可以作Abs 测试。
K 值不准量,不会影响仪器在浓度测试状态下的使用。 3.752型紫外光栅分光光度计使用 (1)仪器外型及各部功能
(2)仪器的安装使用与注意事项
①将灵敏度旋钮调置“1”档。(放大倍率最小)。
②按“电源”开头(开关内2只指示灯亮)。钨灯点亮;按“氢灯”开关(开关内左侧指示灯亮);氢灯电源接通,再按“氢灯触发”按钮(开关内右侧指示灯亮);氢灯点亮。仪器预热30分钟。
注:仪器后背部有一只“钨灯”开头,如不需要用钨灯时可将它关闭。 ③选择开关置于“T ”。
④打开试样室盖(光门自动关闭),调节“0%”(T )旋钮,使数字显示字“000.0”。 ⑤将波长置于所需要测的波长。 ⑥装有溶液的比色皿放置比色皿架中。
(注:波长在360nm 以上时,可以用玻璃比色皿。
波长在360nm 以下时,要用石英比色皿。)
⑦盖上样品室盖,将参比溶液比色皿置于光路,调节透过率“100”旋钮,使数学显示为100.0%(T ),(如果显示不到100.0%(T ),则可适当增加灵敏度的档数,同时应重复“④”,调整仪器的“000.0”)。
⑧将被测溶液置于光路中,数字显示器上直接读出被测溶液的透过率(T )值。 ⑨吸光度A 的测量:参照“④”和“⑦”,调整仪器的“000.0”和“100.0”。将选择开关置于“A ”。旋动吸光度调整旋钮,使得数字显示为“000.0”,然后移入被测溶液,显示值即为试样的吸光度A 值。
⑩浓度C 的测量:选择开关由“A ”旋至“C ”,将已标定浓度的溶液移入光路,调节“浓度”旋钮使得数字显示为标定值。将被测溶液移入光路,即可读出相应的浓度值。
11如果大幅度改变测试波长时,需要等数分钟后,才能正常工作。(因波长由长波向○
短波或短波向长波移动时,光能量变化急剧,使光电管受光后响应缓慢,需一移光响应平衡时间)。
12仪器在使用时,应常参照本操作方法中“④”和“⑦”进行调“000.0”和“100.0”○
的工作。
13每台仪器所配套的比色皿不能与其它仪器上的比色皿单个调换。 ○
14本仪器数字显示后背部带有外接插座,可输出模拟信号。插座1脚为正,2脚为负○
接地线。
15对由于在运输搬运过程中引起光源偏移和吸光度斜率的偏移,可按说明书要求调○
整。
五、试剂及试剂配制与保存
(一)一般化学试剂的分级
(二)试剂配制的一般注意事项
(1)称量要精确,特别是在配制标准溶液、缓冲液时,更应注意严格称量。有特殊要求的,要按规定进行干燥、恒重、提纯等。
(2)一般溶液都应用蒸馏水或无离子水(即离子交换水)配制,有特殊要求的除外。 (3)化学试剂根据其质量分为各种规格(品级),一般化学试剂的分级见附录五(一)。另外还有一些规格,如:纯度很高的光谱纯,层析纯;纯度较低的工业用,药典纯(相当于四级)等等。配制溶液时,应根据实验要求选择不同规格的试剂。
(4)试剂应根据需要量配制,一般不宜过多,以免积压浪费,过期失效。 (5)试剂(特别是液体)一经取出,不得放回原瓶,以免因量器或药勺不清洁而沾污整瓶试剂。取固体试剂时,必须使用洁净干燥的药勺。
(6)配制试剂所用的玻璃器皿,都要清洁干净。存放试剂瓶应清洁干燥。 (7)试剂瓶上应贴标签。写明试剂名称、浓度、配制日期及配制人。 (8)试剂用后要用原瓶塞塞紧,瓶塞不得沾染其他污物或沾污桌面。
(9)有些化学试剂极易变质,变质后不能继续使用。易变质和需用特殊方法保存的常用试剂见附录五(三)。
(三)易变质及需要特殊方法保存的试剂
(四)常用酸碱的比重和浓度 1.硝酸溶液的比重和浓度
2.盐酸溶液的比重和浓度
3.硫酸溶液的比重和浓度
(五)常用缓冲溶液的配制方法 1.甘氨酸—盐酸缓冲液(0.05mol ²L -1)
X ml 0.2 mol²L -1甘氨酸+Y ml 0.2 mol²L -1 HCl,再加水稀释至200ml 。
甘氨酸M r =75。07,
0.2mol/L甘氨酸溶液含15.01g/L。
2,邻苯二甲酸—盐酸缓冲液(0.05 mol²L -1)
Xml 0.2 mol²L -1邻苯二甲酸氢钾+Yml 0.2 mol²L -1 HCl,再加水稀释至20ml 。 邻苯二甲酸氢钾M r =204.23
0.2mol ²L -1邻苯二甲酸氢钾溶液含40.85g/L。
3.磷酸氢二钠—柠檬酸缓冲液
24r Na 2HPO 4²2H 2O M r =178.05;0.2mol ²L -1溶液含35.61g/L, C 6H 8O 7²H 2O M r =210.14;0.1mol ²L -1溶液为21.01g/L。
4.柠檬酸—氢氧化钠—盐酸缓冲液
*使用时可以每升加入1g 酚,若最后pH 值有变化,再用少量50%氢氧化钠溶液或浓盐酸调节,冰箱保存。
5.柠檬酸—柠檬酸钠缓冲液(0.1mol ²L -1)
6872r 柠檬酸钠Na 3C 6H 5O 7²2H 2O M r =294.12;0.1mol ²L -1溶液为29.41g/L。
6.乙酸—乙酸钠缓冲液(0.2mol ²L -1)
2r 0.2mol ²L -1溶液为27.22g/L。
7.磷酸盐缓冲液
(1)磷酸氢二钠—磷酸二氢钠缓冲液(0.2mol ²L -1)
242r
Na 2HPO 4²12H 2O M r =358.22;0.2mol ²L -1溶液为71.64g/L, NaH 2PO 4²H 2O M r =138.01;0.2 mol²L -1溶液为27.6g/L, NaH 2PO 4²2H 2O M r =156.03;0.2mol ²L -1溶液为31.21g/L。
(2)磷酸氢二钠—磷酸二氢钾缓冲液(1/15mol/L) 242r KH 2PO 4 M r =136.09;1/15mol²L -1溶液为9.078g/L。
8.磷酸二氢钾—氢氧化钠缓冲液(0.05mol ²L -1)
X ml 0.2mol²L -1 KH2PO 4+Y ml 0.2mol²L-1 NaOH加水稀释至20ml
9.巴比妥钠—盐酸缓冲液(18℃)
r
10.Tris —盐酸缓冲液(0.05mol ²L -1,25℃)
50ml0.1mol ²L -1三羟甲基氨基甲烷(Tris )溶液与X ml 0..1mol²L -1盐酸混匀后,加水稀释至100ml 。
11.硼酸—硼砂缓冲液(0.2mol ²L -1硼酸根)
2472r 硼酸H 3BO 3,M r =61.84,0.2 mol²L -1溶液为12.37g/L, 硼砂易失去结晶水,必须在带塞的瓶中保存。
12.甘氨酸—氢氧化钠缓冲液(
.05 mol²L -1)
X ml 0.2mol²L -1甘氨酸+Y ml 0.2mol²L -1 NaOH加水稀释至200ml
甘氨酸Mr=75.07;0.2mol/L溶液含15.01g/L。
13.硼砂—氢氧化钠缓冲液(0.05mol ²L -1硼酸根)
-1硼砂+Y ml 0.2mol²L -1硼砂Na 2B 4O 7²10H 2
O M r =381.43;0.05mol/L溶液为19.07g/L。
14.碳酸钠—碳酸氢钠缓冲液(0.1mol ²L -1) 2+2+232r NaHCO 3 M r =84.0;0.1mol ²L -1溶液为8.40g/L。
六、实验误差与提高实验准确度的方法
(一)实验误差
生化分析常需要对组成生物机体的几类主要化学物质如糖、脂肪、蛋白质、核酸、维生素、酶等进行定量测定。在进行定量分析测定的过程中,由于受分析方法、测量仪器、所用试剂和分析工作者等方面的限制,很难使测量值与客观存在的真实值完全一致,即分析过程中误差是客观存在的。作为分析工作者不仅要测定试样中待测组成的含量,还应对测定结果作出评价,判断它的准确度和可靠性程度,找出产生误差的原因,并采取有效措施减少误差,使所得的结果尽可能准确地反映试样中待测组分的真实含量。
1.准确度和误差
准确度表示实验分析测定值与真实值相接近的程度。因测定值与真实值之间的差值为误差,所以误差愈小,测定值愈准确,即准确度愈高,误差可用绝对误差和相对误差来表示。
绝对误差为测定值与真实值之差:
▣N =N —N ' 相对误差表示绝对误差在真实值中所占的百分率:
相对误差(%)=
∆N
³100 N '
式中:▣N 为绝对误差,N 为测定值,N '为真实值。
例如,用分析天平称得两种蛋白质物质的重量各为2.1750g 和0.2175g ,假定两者的真实值各为2.1751g 和0.2176g ,则称量的绝对误差应为分别为:
2.1750—2.1751=—0.0001(g) 0.2175—0.2176=—0.0001(g) 它们的相对误差应分别为:
-0. 0001
⨯100%=-0. 005%
2. 1751-0. 0001
⨯100%=-0. 05%
0. 2176
由此可见,两种蛋白质称量的绝对误差虽然相等,但当用相对误差表示时,就可看出第一份称量的准确度比第二份的准确度大10倍。显然,当被称量物体的重量较大时,相对误差较小,称量的准确度就较高。所以,应该用相对误差来表示分析结果的准确度。但因真实值是并不知道的,因此在实际工作中无法求出分析的准确度,只得用精确度来评价分析的结果。
2.精确度和偏差
在分析测定中,测试者常在相同条件下,对同一试样进行多次重复测定(称平行测定),所得结果不完全一致,每一测定值与真实都有差别,但若取它们的平均值,就有可能更接近真实值,如果多次重复的测定值比较接近,表示测定结果的精确度较高。
精确度表示在相同条件下,进行多次实验的测定值相近的程度。一般用偏差来衡量分析结果的精确度。偏差也有绝对偏差和相对偏差两种表示方法。
设一组测定数据(n 次平行测定)为x 1, x 2,„, x n ,其算术平均值为:
x 1+x 2+ +x n 1n
x ==∑x i n n i =1
绝对偏差=测定值—算术平均值(不计正负号),即
d i =x i —x
相对偏差=d 绝对偏差⨯100%=i ⨯100% 算术平均值x
当然,与误差的表示方法一样,用相对偏差来表示实验的精确度,比用绝对偏差更有意义。
此外,精确度也常用平均绝对偏差和平均相对偏差来表示。平均绝对偏差是个别测定值的绝对偏差的算术平均值。
例如,分析某一蛋白质制剂含氮量的百分数,共测5次,其结果分别为:16.1%,15.8%,16.3%,16.2%,15.6%,用来表示精确度的偏差可计算如下:
分析结果 算术平均值 个别测定值的绝对偏差(不计正负)
16.1% 0.1%
15.8% 0.2%
16.3% 16.0% 0.3%
16.2% 0.2%
15.6% 0.4%
0. 1%+0. 2%+0. 3%+0. 2%+0. 4%=0. 2% 5
0. 2⨯100%=1. 25% 平均相对偏差=16. 0 平均绝对偏差=
在分析实验中,有时只做2次平行测定,这时就应用下式表达结果的精确度:
2次分析结果的差值⨯100% 平均值
应该指出,准确度和精确度、误差和偏差具有不同的含义,不能混为一谈,准确度是表示测定值与真实值相符合程度,用误差来衡量,误差越小,测定准确度愈高。精确度则表示在相同条件下多次重复测定值相符合程度,用偏差来衡量,偏差愈小,测定的精确度愈好。
误差以真实值为标准,而偏差以平均值为标准,由于物质的真实值一般是无法知道的,我们平时所说的真实值其实只是采用各种方法进行多次平行分析所得到相对正确的平均值。用这一平均值代替真实值来计算误差,得到的结果仍然只是偏差。例如,上述蛋白质制剂含氮量的测定结果可用数字16.0±0.2%表示。
还应指出,用精确度来评价分析的结果是有一定的局限性的。分析结果的精确度很高(即平均相对误差很小),并不一定说明实验的准确度也很高。因为如果分析过程 存在系统误差,可能并不影响每次测得数值之间的重合程度,即不影响精确度,但此分析结果却必然偏离真实值,也就是分析的准确度并不一定很高。当然,如果精确度也不高,则无准确度可言。所以精确度是保证准确度的先决条件。在实际分析中,首先要求良好的精确度,测定的精确度越好,得到准确结果的可能性就越大,通常进行分析时,对同一试样,必须用同样方法,在同一条件下,由同一个人操作,做几个平行测定,取其平均值,测定次数越多,平均值就越接近真实值。
(二)误差来源
由于所有的测量都可能产生误差,故应了解这些误差的可能来源。一般根据误差的性质和来源,将误差分为系统误差(可测误差)和偶然误差(随机误差)两类。
1.系统误差
它是由于测定过程中,某些经常发生的原因所造成的,它对测定结果的影响比较稳定,在同一条件下重复测定中常重复出现,使测定结果不是偏高,就是偏低,而且大小有一定规律,它的大小与正负往往可以测定出来,至少从理论上来说是可以测定的,故又称可测误差。系统误差的主要来源有以下4个方面。
(1)方法误差:由采用的分析方法本身造成的。如重量分析中沉淀物沉淀不完全或洗涤过程中少量溶解,给分析测定结果带来负误差,或由于杂质共沉淀以及称量时沉淀吸水,引起正误差。又如滴定分析中,等摩尔反应终点和滴定终点不完全符合等。
(2)仪器误差:因为仪器本身不够精密所产生的误差。如天平、砝码和量器皿体积不够准确,或没有根据实验的要求选择一定精密度的仪器等。
(3)试剂误差:来源于试剂或蒸馏水含有的微量杂质。
(4)个人操作误差:由于每个分析工作者掌握操作规程、控制条件与使用仪器常有出入而造成的。如不同的操作者对滴定终点颜色变化的分辨判断能力的差异,个人视差也
常引起不正确读数等。
2.偶然误差
它来源于某些难以预料的偶然因素,或是由于取样不随机,或是因为测定过程中某些不易控制的外界因素(如测定时环境、温度、湿度和气压的微小波动)的影响。尤其在生物测定中,由于影响因素是多方面的,例如动物的健康状态、饲养条件、生物材料的新鲜程度、微生物的菌种和培养基的条件等,往往造成较大的偶然误差。这种误差是由某些偶然因素造成的,它的数值有时大,有时小,有时正,有时负,所以偶然误差又称不定误差。
偶然误差产生于一些难以确定的因素,似乎没有规律性,但如果在同一条件下进行多次重复测定,就会发现测定数据的分布符合一般的统计规律。粗略地说,偶然误差是随着不同的机会(随机)而出现的,因此采用“随机误差”这个名称更为确切。
为了减少偶然误差,一般采取的措施是:
(1)平均取样:根据实验要求并考虑生物材料的特殊性如动物的种属、年龄、性别、生长状态及饲养条件,选取动、植物某一新鲜组织制成匀浆后取样,细菌通常制成悬浮液,经玻璃珠打散摇匀后,再量取一定体积的菌体样品。固体样品应于取样前先进行粉碎,混匀。
(2)多次取样:根据偶然误差出现的规律,进行多次平行测定,并计算平均值,可以有效地减少偶然误差。
除去以上两类误差之外,还有因分析人员工作中的粗心大意,操作不正确引起的“过失误差”,如读错刻度读数,溶液溅出,加错试剂等,这时可能出现一个很大的“误差值”,在计算算术平均值时,应舍去此种数值。
(三)提高实验准确度的方法
提高分析结果的准确度就必须减少测定中的系统误差和偶然误差。减少系统误差常采取下列方法:
(1)标准物对照:在任何测试中,甚至在使用标定仪器和基准试剂时,都应使用待测物质的标准溶液。这种做法能对方法的准确度提供一种有用的检查,因为测量所得的数据必须落在真实值范围之内。标准溶液应与待测溶液用完全相同的方法处理,此时可以画出一条能够指示用浓度测量物质量变的标准曲线,从待测溶液得到的测定值应落在标准曲线范围之内,然后读出测定数值。或者取标准物某一确定浓度的溶液与待测液以同样的方法,在相同条件下平行测定(标准物的组成最好与待测液相似,含量也相近) ,得平均值x 标。
标准物的已知浓度常视为真实值μ,用t-检验法检验x 标与μ之间是否有显著性差异,即检验所采用的测定方法是否有系统误差。如果有系统误差,需对待测液的测定值加以校正。计算方法如下:
则 x 标μ=x 未 x 未
x 未=μx 标x 未 式中,x 未为待测液侧定值的平均值,μ/x 标作为校正系数。测定值经校正后,即可消除测定中的系统误差。
(2)设置空白试验:在任何测量实验中,都应设置空白溶液作为对照,以消除由于试剂中含有干扰杂质或溶液对器皿的侵蚀等所产生的系统误差。用等体积的蒸馏水代替待测液,并严格按照待测液和标准液相同的方法及条件同时进行平行测定,所得结果称为空白值,它是由所用的试剂而不是待测物质所造成的。将待测物的分析结果扣除空白值,就可以得到比较准确的结果。
空白值一般不应过大,特别在微量分析测定时,如果空白值太大,应将试剂加以纯化和改用其他适当的器皿。
(3)校正仪器:仪器不准确引起的系统误差可以通过仪器校正来减小。为此,应该经常对测量仪器(如法码、天平、容器等)进行预先的校正,以减小误差,并在计算实验结果时用校正值。
总之,在分析测定工作中,应该注意合理安排实验系统,以尽量减少系统误差或使系统误差在测定中不起主要作用。
(四)准确度、精确度和误差的关系
在同样条件下,对同一试样进行多次重复测定,将产生偶然误差,由于偶然误差的出现符合统计规律,因此测定次数越多,偶然误差可以互相抵消一部分,平均值就越接近真实值,但它并不能视为真实值;系统误差则在重复测定中重复出现。无限次测定值的平均值与真实值之差可以认为是系统误差。
因此,精确度的大小主要决定于测定的偶然误差;准确度的大小,主要决定于测定的系统误差。通过多次重复测定,取其平均值,可以降低偶然误差。而系统误差只有找出产生误差的原因,采取措施,方能消除。
为了避免生化定量测定中的偶然误差,需要在相同条件下进行多次平行测定。许多情况下,多次实验结果比较分散,往往不容易看出它们的意义和规律性。分析工作者如何对这些测定数据进行评价,如何找出这些数据的规律性,并利用它来指导实践,数理统计法是处理数据的一种科学和实用的方法。关于数理统计学的原理和应用,本文不再加以介绍,
请参阅有关生物统计学专著。
七、实验记录与实验报告
(一)实验记录
记录实验结果、书写实验报告是实验课教学的重要环节之一,同样需要认真对待。
(1)实验前必须认真预习,弄清原理和操作方法,并在实验记录本上写出扼要的预习报告,内容包括实验基本原理、简要的操作步骤(可用流程图等表示)和记录数据的表格等。
(2)实验中观察到的现象、结果和测试的数据应及时地、如实记录在实验记录本上,不能靠记忆;不记录在单片纸上,防止丢失。避免事后追记。当发现与教材描述情况、结论不一致时,尊重客观,不先入为主,记录实情,留待分析讨论原因,总结经验教训。
(3)在已设计好的记录表格上,准确记录下观测数据,如称量物的重量、滴定管的读数、分光光度计的读数等,并根据仪器的精确度准确记录有效数字。例如,光吸收值为0.050不应写成0.05。每一个结果最少要重复观测两次以上,当符合实验要求并确知仪器工作正常后,再写在记录本上。实验记录上的每一个数字,都是反映每一次的测量结果,所以,重复观测时,即使数据完全相同也应如实记录下来。总之,实验的每个结果都应正确无遗漏地做好记录。
(4)详细记录实验条件,如生物材料来源、形态特征、健康状况、选用的组织及其重量;主要使用观测仪器的型号和规格;化学试剂的规格、化学式、分子量、准确的浓度等,以便总结实验时进行核对和作为查找成败原因的参考依据。
(5)实验记录不能用铅笔,须用钢笔或圆珠笔。记录不要擦抹及修改,写错时可以准确地划去重记。
(6)如果怀疑所记录的观测结果或实验记录遗漏、丢失都必须重作实验,切忌拼凑实验数据、结果,自觉培养一丝不苟、严谨的科学作风。
(二)实验报告
实验报告是做完每个实验后的总结。通过汇报本人的实验过程与结果,分析总结实验的经验和问题,加深对有关理论和技术的理解与掌握,同时也是学习撰写研究论文的过程。 第一、二部分实验的实验报告基本格式如下:
实验(编号)
(一)目的和要求 (二)原理
(三)试剂和仪器 (四)操作步骤
(五)结果与分析(或讨论)
(六)思考题
实验名称 姓名 日期 页数
书写实验报告应注意以下几点:
(1)书写实验报告最好用练习本。也可以用单篇报告纸,为避免遗失,实验课全部结束后可装钉成册以便保存。
(2)简明扼要地概括出实验的原理,涉及化学反应,最好用化学反应式表示。
(3)应列出所用的试剂和主要仪器。特殊的仪器要画出简图并有合适的图解,说明化学试剂时要避免使用未被普遍接受的商品名或俗名。
(4)实验方法步骤的描述要简洁,不要照抄实验指导书或实验讲义,但要写得明白,以便他人能够重复。
(5)为了能重复以前的某些实验结果,或此次的结果能在今后再现,因此应记录实际观察的到的实验现象而不是照抄实验指导书所列应观察到的实验结果。并记录实验现象的所有细节。如只报告一个特殊实验中生成一种黄色沉淀是不够的。沉淀的真实颜色是什么,亮黄、橘黄或其他?沉淀是多,是少,是胶状还是颗粒状?什么时候形成沉淀,立即生成、缓慢生成、热时生成还是冷却时生成?所有这些都是显而易见的,但常常被忽视。报告在实验中的真实发现对学生将是非常重要的科学研究训练。在科学研究中,仔细观察、特别注意未预期的实验现象是十分重要的,这些观察常常引起意外的发现,而且为了重复工作也需要准确的实验报告。
在实验报告中只写“处死大鼠并取肝”是十分不合适的,必须给出鼠的品种、性别、年龄和体重。鼠是饥饿的还是饱食的,„„它是否用某种方式处理过,是如何处死它的?在评价实验结果时,上述各种因素都可能十分重要,因此必须记录。
(6)讨论不应是实验结果的重述,而是以结果为基础的逻辑推论。如对定性实验,在分析实验结果基础上应有一简短而中肯的结论。讨论部分还可以包括关于实验方法(或操作技术)和有关实验的一些问题,如实验异常结果的分析,对于实验设计的认识、体会和建议,对实验课的改进意见等。
第三部分实验报告基本格式与上述不同,因为这部分实验具有研究性、应用性或设计性,其基本格式按论文格式要求,具体格式如下:
姓名
(一)实验名称(或论文名称)
(二)摘要(200字以内)
(三)关键词(3—5个)
(四)材料与方法
(五)结果与讨论(或分析)
(六)主要参考文献 分组 专业、班级 合作者 日期
(三)表格和图解
1.表格
最好用图表的形式概括实验的结果。根据所记录数据的性质,确定用图还是用表。表格设计要求紧凑、简明并有编号和标题,有时还需要紧接在标题下面有一详细的说明。在每一纵行数据结果的顶端注明所使用的单位而不要在表格的每一行中都重要地书写数据的单位。表格中的数据应有合适的位数。为此可适当调整数据的单位。例如浓度0.0072mol ²L -1最好在浓度(mmol/L)的栏下表示为7.2或在10-4³浓度(mol ²L -1)的栏下表示为72。
2.图解 常常在实验报告中画上专门仪器的粗略草图。此外,用图线表示层析或电泳的结果或用流程图表示纯化的步骤也比冗长的描述更清楚。一般说,当所观察记录的数据较多时用绘图线比用表格好。从图中吸取结果也比从表中来得容易。而且观察各点是否能画成一个光滑的曲线还能给出实验中偶然误差的某些概念。此外,图能清楚地指出测量的中断而从数字表格中则不容易看出来。
3.直线图 如y 和x 的关系符合下列方程式:
y =mx +c
那么,以y 对x 作图就得到一条直线。直线的斜率是m ,它与y 轴相交于c (见下图)。
在许多情况下,y 和x 并不是线性关系,但对数据进行某种处理,仍可得到一条线。本书中有这样处理数据以获得直线的例子,如Beer-Lambert 定律和酶动力学。
4.怎样画图 在许多实验中,都有一个量,如浓度、pH 或温度,在系统地变化着,要测量的是此量对另一量的影响。已知量称为自变量,未知量或待测量称为应变量。画图时,习惯把自变量在横轴(x 轴)上而把应变量画在纵轴(y 轴)上。下面举一些作图的提示:
(1)为了清楚起见,调整标度使斜度在45°范围内。
(2)图应有明白简洁的标题,清楚地标明两个轴的计量单位。
(3)最好用简单数字标明轴上的标度(如使用10mmol ²L -1就比0.01mol ²L -1或10 000
μmol ²L -1要好)。
(4)欲表示实验中所测定点的位置应用清楚设计的符号(○,●,□,■,▣,▢)而不用³,+,或一个小点。
(5)尽可能使各点间的距离相等,不要使各点挤在一起或让它们之间的距离太大。
(6)根据不同的实验,用光滑的、连续的曲线或用直线连接各点。
(7)符号的大小应能指示各值的可能误差,而且,由于自变量常常知道得很准确,有时也可以把结果表示为垂直的线或棒,其长度依赖于应变量的差异。
最后,指出怎样作图是不正确的。参考以上提示可以在下图中找出16处错误。
图中的错误:
(1)标题不明确。不能使用未加说明的缩写。
(2)活性没有单位。
(3)底物是什么?单位表示是错的。
(4)横轴的数字太大,单位应用mmol ²L -1。
(5)纵轴的数字太多。
(6)两条曲线使用相同的符号。
(7)各点大小不均匀,圆圈不整齐。
(8)应用光滑的曲线,而不是用一系列的直线连接各点。
(9)曲线应该通过各实验点。
(10)曲线不应超越最后一个实验点。
(11)曲线不应穿过符号。
(12)是数据点还是污点。
(13)应用工具画一个光滑曲线,而不是徒手制图。
(14)刻度标号应画在图内。
(15)没有刻度标记。
(16)两条曲线表示什么?
第四部分 附 录
一、实验室规则及常识
1.每个同学都应遵守学习纪律,维护实验室秩序,保持室内安静,不大声说笑或喧哗。
2.实验前应认真作好预习,明确目的和要求,了解本次实验内容的基本原理和操作步骤。
3.在实验过程中要听从教师的指导,严肃认真的按操作规程进行实验,并简要、准确地将实验结果及原始数据记录在专用的实验记录本上,养成良好的实事求是的科学作风。课后及时总结复习,根据原始记录进行整理,并写出实验报告,按时送交任课教师评阅。
4保持实验室环境和仪器的整洁是做好实验的重要条件及关键。必须维持实验桌面及试剂药品架上的清洁整齐,不要乱放和乱扔,仪器和试剂药品放置要井然有序。公用试剂药品用毕后立即盖好放回原处,要特别注意保持药品及试剂的纯净,严禁混杂。
5.使用仪器、药品、试剂和各种器材都必须注意爱护及节约,不得浪费。洗涤和使用玻璃仪器时,应谨慎仔细,防止损坏,在使用贵重精密仪器时,应严格遵守操作规程,发现故障立即报告教师,不要擅自动手拆散和检修。
6.废弃溶液可倒入水槽内,但强酸、强碱溶液必须先用水稀释后,再放水冲走。强腐蚀性废弃试剂药品、废纸及其他固体废物或带有渣滓沉淀的废液均应倒入废品缸内,不能倒入水槽内。
7.实验室内一切物品,未经本室教师许可,严禁携出室外,借物时必须办理登记手续。仪器损坏时,应随即向教师报告,如实说明情况并认真登记后方可补领。
8.必须遵守和熟悉实验室安全规章及防护知识,不得违反和破坏。禁止在实验室内吸烟。使用电炉应有人在旁,不可擅自离开不管,用毕后切记断电。
9.每次实验结束后,应各自立即将仪器洗净倒置放好,并整理好实验桌面上的物品。值日生要负责当日实验室的卫生和安全检查,做好全部清理工作,离开实验室前应关上水、电、煤气、门窗等,严防不安全隐患事故的发生。
10.对实验内容和安排不合理之处可提出改进意见,做到教学相长。对实验中出现的一切反常现象可开展分析和讨论。
11.洗净的仪器要放在架上或干净的纱布上晾干,不能用抹布擦试,更不能用抹布擦
试仪器内壁。
12.挪动干净玻璃仪器时,勿使手指接触仪器内部。
13.取出的试剂和标准溶液,如未用尽,切勿倒回原试剂瓶内,以免掺混。
14.凡是发生烟雾、有毒气体及有臭味气体的实验,必须在通风橱内进行。
15.用实验动物进行实验时,不许戏弄动物。进行杀死或解剖等操作,应按规定方法进行,绝对不能用动物、手术器械或药物开玩笑。
16.一般容量仪器的容积都是在20℃下校准的。使用时如温差在5℃以内,容积改变不大,可以勿略不计。
二、实验室安全及防护知识
1.实验室安全知识
在生物化学实验室中,经常与毒性很强、有腐蚀性、易燃烧和具有爆炸性的化学药品直接接触,常常使用易碎的玻璃和瓷质的器皿,以及在水、电、煤气等高温电热设备的环境下进行着紧张而细致的工作。因此,必须十分重视安全工作和具备一定的防护知识。
(1)使用电器设备(如烘箱、恒温水浴、离心机、电炉等)时,严防触电,绝不可用湿手或在眼睛旁视时开关电闸和电器开关。凡是未装地线或漏电的仪器,一律不能使用。
(2)使用煤气灯或酒精喷灯时,应做到火着人在,人走火灭。
(3)使用浓酸、浓碱,必须极为小心地操作,防止溅失。用移液管吸量这些试剂时,必须使用橡皮球或洗耳球,绝对不能用口直接吸取。如果不慎溅洒在实验桌面或地面上,必须及时用湿抹布或拖布擦洗干净。
(4)使用易燃物(如乙醚、乙醇、丙酮、笨等)时,应特别小心。不要大量放在桌上,更不应在靠近火源处放置。只有在远离火源时,或将火焰熄灭后,才可大量倾倒这类试剂。低沸点的有机溶剂不准在火焰上直接加热,仅限在水浴上利用回流冷凝装置进行加热或蒸馏。如果不慎倾出了相当量的易燃液体。应立即关闭室内所有的火源和电加热器,并打开窗门及通风设备迅速用抹布或毛布擦拭撒出的液体,转入适当的容器中后再作妥善处理。
(5)用油浴操作时,应小心加热,随时用温度计观测,绝对不能使温度超过油的燃烧温度。
(6)易燃和易爆物质的残渣(如金属钠、白磷、火柴头等)不得倒入水槽或废物缸中,应倾入或收集在指定的容器内。
(7)毒物应按实验室规定及办理审批手续后领取,使用时严格操作,用后妥善处理。
2.实验室灭火方法
实验中一旦发生了火灾切不可惊慌失措,应保持镇静。首先立即切断室内一切火源和电源。然后根据具体情况积极正确地进行抢救和灭火。常用的方法有:
(1)在可燃液体燃着时,应立即拿开着火区域内的一切可燃物质,关闭通风器,防止扩大燃烧。若着火面积较小,可用石棉布、湿布或沙土覆盖,隔绝空气使之熄灭。但覆盖时要轻,避免碰坏或打翻盛有易燃溶剂的玻璃器皿,导致更多的溶剂流出而再着火。
(2)酒精及其它可溶于水的液体着火时,可用水灭火。
(3)汽油、乙醚、甲苯等有机溶剂着水时,应用石棉布或砂土扑灭。绝对不能用水,否则反而会扩大燃烧面积。
(4)金属钠着火时,可把砂子倒在它的上面。
(5)导线着火时不能用水及二氧化碳灭火器,应切断电源或用四氯化碳灭火器。
(6)衣服被烧着时切忌奔走,可用衣服、大衣等包裹身体或躺在地上滚动藉以灭火。
(7)发生火灾时应注意保护现场。较大的着火事故应立即报警。
3.实验室急救措施
在实验过程中不慎发生受伤事故,应立即采取适当的急救措施:
(1)受玻璃割伤及其它机械损伤:首先必须检查伤口内有无玻璃或金属等物碎片。然后用硼酸水洗净,再涂以碘酒或红汞水,必要时可用护创膏或纱布包扎。若伤口较大或过深而大量出血,应迅速在伤口上部和下部扎紧血管止血,立即到医院诊治。
(2)烫伤一般用浓的(90%—95%)酒精消毒后,涂上苦味酸软膏。如果伤处红痛或红肿(一级灼伤),可涂医用橄榄油或用棉花沾酒精敷盖伤处;若皮肤起泡(二级灼伤),不要弄破水泡,防止感染;若伤处皮肤呈棕色或黑色(三级灼伤),应用干燥而无菌的消毒纱布轻轻包扎好,急送医院治疗。
(3)强碱(如氢氧化钠,氢氧化钾等),钠、钾等触及皮肤而引起灼伤时,要先用大量自来水冲洗,再用5%硼酸溶液或2%乙酸溶液涂洗。
(4)强酸、溴等触及皮肤而致灼伤时,应立即用大量自来水冲洗,再以5%碳酸氢钠溶液或5%氢氧化铵溶液洗涤。
(5)如酚触及皮肤引起鸭伤,可用酒精洗涤。
(6)若煤气中毒时,应到室外呼吸新鲜空气。如严重时应立即到医院诊治。
(7)水银容易由呼吸道进入人体,也可以经皮肤直接吸收而引起积累性中毒。严重中毒的征象是口中有金属味,呼出气体也有气味;流唾液,牙床及嘴唇上有硫化汞的黑色,淋巴腺及唾液腺肿大。若不慎中毒时,应送医院急救。急性中毒时,通常用碳粉或呕吐剂彻底洗胃,或者食入蛋白(如1升牛奶加三个鸡蛋清)或蓖麻油解毒并使之呕吐。
(8)触电:触电时可按下列方法之一切断电路。
①关闭电源;②用干木棍使导线与被害者分开;③使被害者和土地分离。急救时急救者必须做好防止触电的安全措施,手或脚必须绝缘。
三、实验用器皿的清洗及洗涤液的配制
实验中所使用的玻璃仪器及塑料器皿清洁与否,直接影响实验结果,往往由于器皿的不清洁或被污染而导致较大的实验误差,甚至会出现相反的实验结果。因此,实验用器皿洗涤清洁工作是十分重要的基本操作,是做好实验的前提及实验成败的关键之一。
1.洗涤液的种类及配制
(1)0.5%去垢剂溶液(常用洗涤液)。
(2)铬酸洗液[又称重铬酸钾(或钠)——浓硫酸洗涤液,简称洗液]广泛用于玻璃仪器的洗涤。其配制方法如下:
①称取5g 重铬酸钾(或钠) 粉末放入250ml 烧杯中,加5ml 水,尽量使其溶解。然后边搅拌,边缓缓注入浓H 2SO 4l00ml ,待洗液温度冷却至40℃以下,将其转移到具玻塞的细颈干燥的试剂瓶内贮存备用。
②称取10g 重铬酸钾粉末置于500ml 烧杯中,加水20ml ,尽量使其溶解。然后慢慢注入浓H 2SO 4180ml ,随加随搅拌。冷却后贮于具玻塞的细颈试剂瓶中备用。
③量取100ml 工业硫酸置于250ml 烧杯中,小心加热,慢慢加5g 重铬酸钾粉末,边加边搅拌,待全部溶解后,冷却并贮于具玻塞的试剂瓶中备用。
(3)浓HCl (工业用)常用于洗去水垢或某些无机盐沉淀。
(4)浓HNO 3(常用于洗涤除去金属离子)。
(5)1mol ²L -1KOH 溶液。
(6)8mol ²L -1尿素洗涤液(PH1.0)适用于洗涤盛蛋白质溶液及血样的器皿。
(7)10-3mol ²L -1EDTA 溶液用于除去塑料容器内壁污染的金属离子。
(8)5%—10%磷酸三钠(Na 3PO 4²12H 2O )溶液(用于洗涤油污物)。
(9)氢氧化钾(KOH )的乙醇溶液和含有高锰酸钾的氢氧化钠(NaOH )溶液,适用于清除容器内壁污垢,但这两种强碱性洗涤液对玻璃仪器的侵蚀性很强,故洗涤时间不宜过长,使用时应小心慎重。
(10)有机溶剂:丙酮、乙醇、乙醚等可用于洗脱油脂、脂溶性染料等污痕。二甲苯可洗脱油漆类污垢。
2.玻璃仪器的清洗
(1)初用玻璃仪器的洗涤
新购置的玻璃仪器表面常附着有游离的碱性物质,可先用去垢剂(0.5%水溶液)或肥皂水洗刷,再用自来水洗净。然后浸泡1%—2%HCl溶液中过液,次日取出用自来水充分冲洗,最后再用蒸馏水漂洗数次,置烘箱内烘干或倒置晾干备用。
(2)使用过的玻璃仪器的洗涤
①一般玻璃仪器洗涤
许多污染物(包括有机物及金属离子等)易粘附于玻璃容器的内壁上,故每次使用均须及时清洗。通常情况下先用自来水冲洗 至无污物,再用去垢剂洗涤或浸泡于0.5%去垢剂水溶液中,将器皿内外(特别是内壁)仔细刷洗后,用自来水充分洗净,最后用蒸馏水漂洗数次,置烘箱(或微波炉)烘干或倒置在清洁处晾干备用。凡洗净的玻璃器皿,其壁上不沾有水珠,否则表示尚未洗净,应按上述方法重新洗涤。量具玻璃仪器不能烘烤,只能晾干或风干。
对于进行高灵敏度的分析及检测实验所用的器皿,除用上述方法清洗外,还需采用其他特殊洗涤方法彻底清除污染物,使器皿洗得十分洁净是非常必要的。一般是把玻璃器皿浸泡于铬酸洗液中4—6h 或过夜,再分别用自来水充分冲洗和蒸馏水漂洗,烘干或晾干备用。通过洗液处理的玻璃器皿,在其器壁上的有机污物会被完全清除。如有必要还可用浓HNO 3洗涤及处理玻璃器皿,最后用双蒸馏水充分漂洗,这样将使器壁上污染的金属离子得以清除。
具有传染性样品的容器,如病毒、传染病患者的血清等沾污的容器,应先进行消毒处理后再进行清洗。盛过毒物的容器,特别是剧毒药品和放射性同位素物质的容器,必须经过专门处理,确知没有残余毒物或放射性存在方可进行清洗。
②移液管(吸量管)的洗涤
移液管每次使用后须及时用流水冲洗或浸泡于冷水中,特别是吸取粘滞性较大的液体(全血、血浆、血清等)后应立即用流水充分冲洗,以免物质干涸和堵塞移液管。通常使用过的移液管经自来水冲洗后,可浸泡于0.5%去垢剂溶液中或铬酸洗液中过夜(不少于4h ),然后分别用自来水充分冲洗和蒸馏水漂洗,晾干备用。
③玻璃比色皿和石英比色皿的清洗
比色皿使用后应立即用蒸馏水充分冲洗,倒置在清洁处晾干备用。所有比色皿均可用0.5%去垢剂溶液洗涤,必须用脱脂棉小心地清洗,然后用大量蒸馏水充分漂洗干净,倒置晾干。但不能用氢氧化钾的乙醇溶液及其他强碱洗涤液清洗比色皿,因这样导致比色皿的严重腐蚀。
3.塑料器皿的洗涤
聚乙烯塑料制品容器在生物化学实验室中的应用与日俱增,因此塑料器皿的清洗也是非常重要的。新购买的塑料器皿一般先用自来水清洗后,应以8mol ²L -1尿素溶液(PH1.0)洗涤,再用蒸馏水漂洗。随后用1mol ²L -1KOH 溶液洗涤,再用蒸馏水漂洗。然后用10-3mol ²L -1EDTA 溶液洗涤,以除去污染的金属离子,最后用双蒸馏水充分漂洗,倒置晾干备用。经过上述洗涤步骤处的器皿,每次使用后可以0.5%去垢剂溶液洗涤,再分别用自来水充分冲洗和蒸馏水漂洗,晾干后即可使用。如果必要也可按碱→尿素→EDTA 洗涤顺序处理,以除去器皿上的污染物。
多数塑料器皿可在烘箱中干燥,但温度不宜过高,硝酸纤维制品离心管不能置烘箱中干燥,因硝酸纤维是一种易爆物。
四、实验室常用仪器的使用
(一)容量玻璃仪器的使用方法
容量仪器有装量和卸量两种。量瓶和单刻度管为装量仪器。滴定管、一般吸管和量筒等均为卸量仪器。近年来,自动取样器已广泛应用于生物化学教学和科学研究中,是一种取液量连续可调的精密仪器,使用极为方便。
1.吸管 吸管是生物化学实验中最常用的卸量容器。移取溶液时,如吸管不干燥,应预先用所吸取的溶液将吸管冲洗2~3次,以确保所吸取的操作溶液浓度不变。吸取溶液时,一般用右手的大拇指和中指拿住管颈刻度线上方,把管尖插入溶液中。左手拿吸耳球,先把球内空气压出,然后把吸耳球的尖端接在吸管口,慢慢松开左手指,使溶液吸入管内。当液面升高至刻度线上方,再使吸管离开液面,此时管的末端仍靠在盛溶液器皿的内壁上。略为放松食指,使液面平稳下降,直到溶液的弯月面与刻度标线相切时,立即用食指压紧管口,取出吸管,插入接受器中,管尖仍靠在接受器内壁,此时吸管应垂直,并与接受器约呈15°夹角。松开食指让管内溶液自然地沿器壁流下。遗留在吸管尖端的溶液及停留的时间要根据吸管的种类进行不同处理。
(1)无分度吸管(单刻度吸管,移液管) 下图1 使用普通无分度吸管卸量时,管尖所遗留的少量溶液不要吹出,停留等待3秒钟,同时转动吸管。
(2)分度吸管(多刻度吸管、直管吸管) 分度吸管有完全流出式、吹出式和不完全流出式等多种型式。
①完全流出式(下图中2和3) 上有零刻度,下无总量刻度的,或上有总量刻度,下无零刻度的为完全流出式。这种吸管又分为慢流速、快流速两种。按其容量和精密度不同,慢流速吸管又分为A 级与B 级,快流速吸管只有B 级。使用时A 级最后停留15秒,
B 级停留3秒,同时转动吸管,尖端遗留液体不要吹出。
②吹出式 标有“吹”字的为吹出式,使用时最后应吹出管尖内遗留的液体。
③不完全流出式(上图中4) 有零刻度也有总量刻度的为不完全流出式。使用时全速流出至相应的容量标刻线处。
为便于准确快速地选取所需的吸管,国际标准化组织统一规定:在分度吸管的上方印上各种彩色环,其容积标志如下表:
不完全流出式在单环或双环上方再加印一条宽1~1.5mm的同颜色彩环以与完全流出式分度吸管相区别。
使用注意事项:
(1)应根据不同的需要选用大小合适的吸管,如欲量取1.5ml 的溶液,显然选用2ml 吸管要比选用1ml 或5ml 吸管误差小。
(2)吸取溶液时要把吸管插入溶液深处,避免吸入空气而将溶液从上端溢出。
(3)吸管从液体中移出后必须用滤纸将管的外壁擦干,再行放液。
2.滴定管 可以准确量取不固定量的溶液或用于容量分析。常用的常量滴定管有25ml 及50ml 两种,其最小刻度单位是0.1ml ,滴定后读数时可以估计到小数点后2位数字。在
生物化学工作中常使用2及5ml 半微量滴定管。这种滴定管内径狭窄,尖端流出的液滴也小,最小刻度单位是0.01ml~0.02ml,读数可到小数点的后第3位数字。在读数以前要多等候一段时间,以便让溶液缓慢流下。
3.量筒 量筒不是吸管或滴定管的代用品。在准确度要求不高的情况下,用来量取相对大量的液体。不需加热促进溶解的定性试剂可直接在具有玻璃塞的量筒中配制。
4.容量瓶 容量瓶具有狭窄的颈部和环形的刻度。是在一定温度下(通常为20℃)检定的,含有准确体积的容器。使用前应检查容量瓶的瓶塞是否漏水,合格的瓶塞应系在瓶颈上,不得任意更换。容量瓶刻度以上的内壁挂有水珠会影响准确度,所以应该洗得很干净。所秤量的任何固体物质必须先在小烧杯中溶解或加热溶解,冷却至室温后才能转移到容量瓶中。容量瓶绝不应加热或烘干。
(二)称量仪器的使用方法
生物化学实验中常用的称量仪器有台秤和光学天平。目前,不同型号的电子天平应用也很普通。它具有实用、快速和称量范围大的特点。
台秤
台秤又称药物天平是用于粗略称量的仪器。常用的100g (感量0.1g )、200g (感量0.2g )、500g (感量0.5g )和1 000g(感量1g )4种。其使用方法如下:
(1)根据所称物品的重量选择合适的台秤。
(2)将游码移至标尺“0”处,调节横梁上的螺丝使指针停止在刻度中央或使其左右摆动的格数相等。
(3)将称量用纸或玻璃器皿(易吸潮的药品称重时应放在带盖的器皿中)放在左盘上,砝码放在右盘上。使指针重新平衡摆动,则右盘上的砝码总量(包括游码代表的重量)即代表左盘上称量用纸(或器皿)的重量,记录此重量。
(4)向纸或器皿中加入称重的物品再向左盘上加砝码使重新达到平衡,将所得砝码总重减去纸或容器的重量即得所称物品的重量。
(5)必须用镊子夹取砝码,加砝码的顺序是从大到小。
(6)称量完毕,将游码重新移至“0”处,清洁称重盘,放回砝码。
光学天平
1.光学天平的使用方法
(1)被称物要称准到1mg 时才准使用分析天平。被称物重量不得超过天平最大载荷。若被称物较重,应先在粗天平上试称。
(2)在同一次实验中应使用同一台天平和同一盒砝码。不同砝码盒内之砝码不能随意调换。
(3)每次称量前检查天平位置是否水平,零点偏差多少。零点偏差超过1mg 时,需调整后再用。
(4)天平机构有任何损坏或不正常情况时,在未消除故障以前应停止应用。
(5)使用过程中要特别注意保护玛瑙刀口,起落升降横梁时应缓慢,不得使天平剧烈振动。
(6)取放被称物或加减砝码都必须把天平横梁托起(关闭天平)以免损坏刀口。
(7)被称物的温度必须和天平室的室温一致。
(8)被称物须盛在干净的容器中称量。具有腐蚀性的蒸气或吸湿性的物质必须放在密闭的容器内称量。
(9)被称物和砝码要放在天平盘的中央。
(10)天平的前门不得随意打开。称量过程中只能打开左右两个边门。取放物品或加减砝码时开关门要轻而慢。称量时天平的各玻璃门要紧闭。
(11)必须用镊子夹取砝码,严禁用手拿取。按从大到小顺序缓慢增加砝码。加环码果要注意避免环码跳落或变位以致影响称量数据。
(12)使用完毕后必须将天平横梁托住(将开关手柄关闭,最好取下),然后将砝码放回原位(包括盒砝码和环砝码)。清洁天平,断开电源,再用罩把天平罩好。必须登记使用情况后方可离开天平室。
2.天平的调整 较大的调整应由保管天平的专人或教师进行。
(1)调水平 用天平前位两个底脚螺丝调正水准器。气泡在水准器正中央即为水平。
(2)调零点 即使微量标尺上的0点与游标(光屏)刻线完全重合。
①较大的零点调整 可移动横梁上左右平衡螺丝的位置。
②较小的零点调整 即微量标尺“0”点与游标(光屏)刻线相距3格以内,可转动底板下面的拨杆。
(3)调光学系统
①射影颜色 若灯光射影显示骚扰的颜色,明暗不一,可转动和移动聚光镜的位置。 ②射影不正 如光学投影上的刻度偏上或偏下,可移动一次反射镜的角度来调整。 ③射影明晰性 如光学投影上的射影不清晰或重线,可调放大镜的距离。
(4)调感量 用重心螺丝调感量。重心螺丝向上移动时感量增大。重心螺丝向下移动时感量减小。没有一定经验的人,不要随意自行调整感量。
(5)调秤盘磨擦的适度 当天平停止使用时,秤盘应正好与下面的托盘轻微接触,如托盘太高或太低,可将托盘拨下,调整托盘螺丝的长短使其摩擦适度。
(6)当天平开动后,光学投影在停止前应左右摆动自如。如摆动突然停止,则指针、
阻尼器等发生磨擦,应仔细检查各部分安装是否正确然后纠正其不正确处,让天平自由地摆动。
3.读数方法
4.注意事项 天平应固定专人管理,定期复检、调整及维护。
(1)天平室要保持高度清洁,清扫天平室时,只能用带潮气的布擦拭,决不能用湿透的拖把拖地。潮湿物品切勿带入室内,以免增加湿度。
(2)应随时清洁天平外部,至少一周清洁一次。一般可用软毛刷,绒布或麂皮拂去天平上的灰尘,清洁时注意不得用手直接接触天平零件,以免水分遗留在零件上引起金属氧化和量变。因此应戴细纱手套或极薄的胶皮手套,并顺其金属光面条纹进行,以免零件光洁度受损。为避免有害物质的存留,在每次称量完毕后,应立即清洁底坐。横梁上之玛瑙刀口的工作棱边应保持高度清洁,常使用麂皮顺其棱边前后滑动,用慢速清洁,中刀承和边刀垫之玛瑙平面及各部之玛瑙轴承也用麂皮清洁。阻尼器的壁上可用软毛刷和鹿皮清洁后,再用20~30倍放大镜观察是否仍有细小物质的存在。
(3)天平玻璃框内需放防潮剂,最好用变色硅胶,并注意更换。
(4)在天平和砝码附近应放有该天平和砝码实差的检定合格证书,以便衡量时获得准确的必要数据。
(5)搬动天平时一定要卸下横梁、吊耳和秤盘。远距离搬动还要包装好。箱外应标志方向和易损符号,并注有精密仪器切勿倒置等字样。
(三)干燥箱和恒温箱
干燥箱用于物品的干燥和干热灭菌,恒温箱用于微生物和生物材料的培养。这两种仪器的结构和使用方法相似,干燥箱的使用温度范围为50~250℃,常用鼓风式电热以加速升温。恒温箱的最高工作温度为60℃。
1.使用方法
(1)将温度计插入座内(在箱顶放气调节器中部)。
(2)把电源插头插入电源插座。
(3)将电热丝分组开头转到1或2位置上(视所需温度而定),此时可开启鼓风机促使热空气对流。电热丝分组开头开启后,红色指示灯亮。
(4)注意观察温度计。当温度计温度将要达到需要温度时,调节自动控温旋钮,使绿色指示灯正好发亮,十分钟后再观察温度计和指示灯,如果温度计上所指温度超过需要,而红色指示灯仍亮,则将自动控温旋钮略向反时针方向旋转,直调到温度恒定在要求的温度上,指示灯轮番显示红色和绿色为止。自动恒温器旋钮在箱体正面左上方。它的刻度板不能做为温度标准指示,只能做为调节用的标记。
(5)在恒温过程中,如不需要三组电热丝同时发热时,可仅开启一组电热丝。开启组数越多,温度上升越快。
(6)工作一定时间后,可开启顶部中央的放气调节器将潮气排出,也可以开启鼓风机。
(7)使用完毕后将电热丝分组开关全部关闭,并将自动恒温器的旋钮沿反时针方向旋至零位。
(8)将电源插头拔下。
2.注意事项
(1)使用前检查电源,要有良好地线。
(2)干燥箱无防爆设备,切勿将易燃物品及挥发性物品放箱内加热。箱体附近不可放置易燃物品。
(3)箱内应保持清洁,放物网不得有锈,否则影响玻璃器皿洁度。
(4)使用时应定时监看,以免温度升降影响使用效果或发生事故。
(5)鼓风机的电动机轴承应每半年加油一次。
(6)切勿拧动箱内感温器,放物品时也要避免碰撞感温器,否则温度不稳定。
(7)检修时应切断电源。
(四)电热恒温水浴
电热恒温水浴用于恒温加热和蒸发,最高工作温度为100℃,此仪器利用控温器控制
温度,所以工作原理和使用方法与干燥箱相似。但应注意使用前在水浴槽内加足量的水以避免电热管烧坏。如较长时间不使用,必须放尽水槽内的全部水。
(五)酸度计
酸度计是测量pH 值的精密仪器,也可用来测量电动势。
1.使用方法
(1)安装
①电源的电压与频率必须符合仪器铭牌上所指明的数据,同时必须接地良好,否则在测量时可能指针不稳。
②仪器配有玻璃电极和甘汞电极。将玻璃电极的胶木帽夹在电极夹的小夹子上。将甘汞电极的金属帽夹在电极夹的大夹子上。可利用电极夹上的支头螺丝调节两个电极的高度。
③玻璃电极在初次使用前,必须在蒸馏水中浸泡24小时以上。平常不用时也应浸泡在蒸馏水中。
④甘汞电极在初次使用前,应浸泡在饱和氯化钾溶液内,不要与玻璃电极同泡在蒸馏水中。不使用时也浸泡在饱和氯化钾溶液中或用橡胶帽套住甘汞电极的下端毛细孔。
(2)校整
①将“pH —mv ”开关拨到pH 位置。
②打开电源开头指示灯亮,预热30分钟。
③取下放蒸馏水的小烧杯,并用滤纸轻轻吸去玻璃电极上的多余水珠。在小烧杯内入选择好的,已知pH 的标准缓冲溶液。将电极浸入。注意使玻璃电极端部小球和甘汞电极的毛细孔浸在溶液中。轻轻摇动小烧杯使电极所接触的溶液均匀。
④根据标准缓冲液的pH ,将量程开关拧到0~7或7~14处。
⑤调节控温钮,使旋钮指示的温度与室温同。
⑥调节零点,使指针指在pH7处。
⑦轻轻按下或稍许转动读数开关使开关卡住。调节定位旋钮,使指针恰好指在标准缓冲液的pH 数值处。放开读数开关,重复操作,直至数值稳定为止。
⑧校整后,切勿再旋动定位旋钮,否则需重新校整。取下标准液小烧杯,用蒸馏水冲洗电极。
(3)测量
①将电极上多余的水珠吸干或用被测溶液冲洗二次,然后将电极浸入被测溶液中,并轻轻转动或摇动小烧杯,使溶液均匀接触电极。
②被测溶液的温度应与标准缓冲溶液的温度相同。
③校整零位,按下读数开关,指针所指的数值即是待测液的pH 。若在量程pH0~7范围内测量时指针读数超过刻度,则应将量程开关置于pH7~14处再测量。
④测量完毕,放开读数开关后,指针必须指在pH7处,否则重新调整。
⑤关闭电源,冲洗电极,并按照前述方法浸泡。
2.注意事项
(1)防止仪器与潮湿气体接触。潮气的浸入会降低仪器的绝缘性,使其灵敏度、精确度、稳定性都降低。
(2)玻璃电极小球的玻璃膜极薄,容易破损。切忌与硬物接触。
(3)玻璃电极的玻璃膜不要沾上油污,如不慎沾有油污可先用四氯化碳或乙醚冲洗,再用酒精冲洗,最后用蒸馏水洗净。
(4)甘汞电极的氯化钾溶液中不允许有气泡存在,其中有极少结晶,以保持饱和状态。如结晶过多,毛细孔堵塞,最好从新灌入新的饱和氯化钾溶液。
(5)如酸度计指针抖动严重,应更换玻璃电极。
3.标准缓冲液的配制
酸度计所用的标准缓冲液的试剂容易提纯也比较稳定。常用的配制方法如下:
(1)pH=4.00的标准缓冲液 称取在105℃干燥1小时的邻苯二甲酸氢钾5.07g ,加重蒸馏水溶解,并定容至500ml 。
(2)pH=6.88的标准缓冲液 称取在130℃干燥2小时的磷酸二氢钾(KH 2PO 4)3.401g ,磷酸氢二钠(Na 2HPO ²12H 2O )8.95g 或无水磷酸氢二钠(Na 2HPO 4)3.549g ,加重蒸馏水溶解并定容至500ml 。
(3)pH=9.18的标准缓冲液 称取硼酸钠(Na 2B 4O 7²10H 2O )3.8144g 或无水硼酸钠(Na 2B 4O 7)2.02加重蒸馏水溶解并定容至100ml 。
(六)离心机
离心机是利用离心力对混合液(含有固形物)进行分离和沉淀的一种专用仪器。实验室常用电动离心机有低速、高速离心机和低速、高速冷冻离心机,以及超速分析、制备两用冷冻离心机等多种型号。其中以低速(包括大容量)离心机和高速冷冻离心机应用最为广泛,是生化实验室用来分离制备生物大分子必不可少的重要工具。在实验过程中,欲使沉淀与母液分开,常使用过滤和离心两种方法。但在下述情况下,使用离心方法效果较好。
①沉淀有粘性或母液粘稠。②沉淀颗粒小,容易透过滤纸。③沉淀量过多而疏松。④沉淀量很少,需要定量测定。或母液量很少,分离时应减少损失。⑤沉淀和母液必须迅速分开。⑥一般胶体溶液。
1.电动离心机的基本结构和性能
①普通(非冷冻)离心机
这类离心机结构较简单,可分小型台式和落地式两类,配有驱动电机、调速器、定时器等装置,操作方便。低速离心机其转速一般不超过4000rpm ,台式高速离心机最大转速可达18000rpm 。
②低速冷冻离心机
转速一般不超过4000rpm ,最大容量为2—4L ,是实验室最常用于大量初级分离提取生物大分子、沉淀物等。其转头多用铝合金制的甩平式和角式两种,离心管有硬质玻璃、聚乙烯硬塑料和不锈钢管多种型号。离心机装配有驱动电机、定时器、调整器(速度指示)和制冷系统(温度可调范围为-20—+40℃),可根据离心物质所需,更换不同容量和不同型号转速的转头。
③高速冷冻离心机
转速可达20000rpm 以上,除具有低速冷冻离心机的性能和结构外,高速离心机所用角式转头均用钛合金和铝合金制成。离心管为具盖聚乙烯硬塑料制品。这类离心机多用于收集微生物、细胞碎片、细胞、大的细胞器、硫酸沉淀物以及免疫沉淀物等。
④超速离心机
转速可达50000rpm 以上,能使亚细胞器分级分离,并用于蛋白质、核酸分子量的测定等。其转头为高强度钛合金制成,可根据需要更换不同容量和不同型号的转速转头。超速离心机驱动电机有两种,一种为调频电机直接升速,另一种为通过变速齿轮箱升速。为了防止驱动电机在高速运转中产热,装有冷却驱动电机系统(风冷、水冷),限速器、记时器、转速记录器等。此外,超速离心机还装配有抽真空系统。
2.低速离心机的一般使用规程
(1)使用方法
①检查离心机调速旋钮是否处在零位,外套管是否完整无损和垫有橡皮垫。
②离心前,先将离心的物质转移入合适的离心管中,其量以距离心管口1~2cm为宜,以免在离心时甩出。将离心管放入外套管中,在外套管与离心管间注入缓冲水,使离心管不易破损。
③取一对外套管(内已有离心管)放在台秤上平衡。如不平衡,可调整缓冲用水或离心物质的量。将平衡好的套管放在离心机十字转头的对称位置上。把不用的套管取出,并盖好离心机盖。
④接通电源,开启开关。
⑤平稳、缓慢地转动调速手柄(约需1~2分钟)至所需转速,待转速稳定后再开始计时。
⑥离心完毕,将手柄慢慢地调回零位。关闭开关。切断电源。
⑦待离心机自行停止转动手,才可打开机盖,取出离心样品。
⑧将外套管、橡胶垫冲洗干净,倒置干燥备用。
(2)注意事项
①离心机要放在平坦和结实的地面或实验台上,不允许倾斜。
②离心机应接地线,以确保安全。
③离心机启动后,如有不正常的噪音及振动时,可能离心管破碎或相对位置上的两管重量不平衡,应立即关机处理。
④须平稳、缓慢增减转速。关闭电源后,要等候离心机自动停止。不允许用手或其他物件迫使离心机停转。
⑤一年检查一次电动机的电刷及轴承磨损情况,必要时更换电刷或轴承。注意电刷型号必须相同。更换时要清洗刷盒及整流子表面污物。新电刷要自由落入刷盒内。要求电刷与整流子外圆吻合。轴承缺油或有污物时,应清洗加油,轴承采用二硫化钼锂基脂润滑。加量一般为轴承空隙的1。 2
(七)分光光度计
1.分光光度计的基本部件
分光光度计根据使用的波长范围不同可分为紫外光区、可见光区和红外光区分光光度计。无论哪一类分光光度计都包括5个基本部件:光源、单色器、吸收池、检测器和测量仪表。分光光度计各部件的次序如图所示:
(1)光源
分光光度计上常用的光源有两种:钨丝灯或氢灯。
在可见光区、近紫外光区和近红外光区常用钨丝灯作为光源, 其工作温度约为2870°K. 。钨丝灯的灯丝为紧密螺旋形,若将灯丝对准仪器光学装置的轴线时,能在出光狭缝的平面上投射光亮均匀的直线影像。钨丝灯的缺点是在短波长(<350nm )处辐射强度小,
而且必须小心地控制流到灯上的电流才能维护恒定的强度。
在紫外光区多使用氢弧灯。氢灯内充有低压氢气,在两极间施以一定电压来激发氢分子可发出紫外光。因玻璃吸收紫外线(光学玻璃的透射范围为340~1000 nm),所以氢灯的泡壳用石英制成(石英的透射范围为185~3500 nm ),或在灯泡的发光处开一石英窗。
若用氘灯代替氢灯,虽发射的波长范围相同,但在紫外光区的发射强度可增加3倍之多。因氘灯价格昂贵,一般很少使用。
(2)单色器
单色器是把混合光波分解为单一波长光的装置。在分光光度计中多用棱镜或光栅作为色散元件。
①棱镜 光波通过棱镜时,不同波长的光折射率不同。波长愈短,传播速度愈慢,折射率也愈大;反之,波长愈长,传播速度愈快,折射率则愈小。因而能将不同波长的光分开。因为玻璃对紫外线的吸收力强,故玻璃棱镜多用于可见光分光光度计。石英和熔凝石英(fused silica)棱镜可在整个紫外光区传播光,故在紫外光分光光度计中广为应用。熔凝石英虽比石英在短波长方面更易传播光,但因价格昂贵,仅在需要高强度辐射时才被使用。
②衍射光栅 在石英或玻璃的表面上刻划许多平行线(每英寸约刻15 000~30 000条)。由于刻线处不透光,通过光的干涉和衍射使较长的光波偏折角度大,较短的光波偏折角度小,因而形成光谱。
在光源照到棱镜(或光栅)以前,一般先要经过一个入射狭缝,再通过平行光镜使成为平等光束投到棱镜上。透过棱镜的光再经另一聚光镜,在此聚光镜的焦面内可得一清楚的光谱图。如在焦线处放一出射狭缝,转动棱镜使光谱移动,就可以从出射狭缝射出所需要的单色光。整个装置称为“单色器”(见下图)。
(3)吸收池(比色杯、比色皿、比色池)
一般由玻璃、石英或熔凝石英制成,用来盛被测的溶液。在低于350nm 的紫外光区工作时,必须采用石英池或熔凝石英池。
当光透过吸收池时,有一部分光因空气和玻璃接触面的反射而损失,其数值为4%。
为了减少这种反射损失,吸收池必须与光束方向垂直。此外,在制造吸收池时,也应尽可能使每套池子完全相同(如玻璃的质料、厚度等)以免产生误差。
吸收池上的指纹、油污或壁上的沉积物都会显著地影响其透光性,因此在使用前务必彻底清洗。
(4)检测器
常用的检测器有3种:光电池、光电管和光电倍增管。
①光电池 光电池是由3层物质组成的圆形或长方形薄片,装在一个特制的匣子里面。第一层是一种导电性良好的金属(如银),这是光电池的负极。中间极薄的一层是半导体硒,第3层是铁,这是光电池的正极。当光电池受光照射以后,半导体硒的表面逸出电子,这些电子只向负极方向移动,而向正极移动,因此在上下两金属片间产生一个电位差,线路连通时即产生电流(见图)。
②光电管 光电管是由封装在真空透明封套里的一个半圆柱型阴极和一个丝阳极组成。阴极的凹面上有一层光电发射材料,此种物质经光照射可发射电子。当在两极间加有电位时,发射出来的电子就流向丝阳极而产生光电流。对于相同的辐射强度,它所产生的电流约为光电池所产生的电流的1/4。由于光电管具有很高的电阻,所以产生的电流容易放大。(见图)
③光电培增管 光电倍增管远比光电管优越,它可将第一次发射出的电子数目放大到数百万倍。下图为光电管倍增管的示意图。
和光电管相似,光电培增管的阴极表面在光的照射下可发射电子。电子被带有正电的兼性阳极(dynode )吸引,并向着它加速运动。当电子打在兼性阳极上时,能引起更多的电子从表面射出。这些射出的电子又被第二个兼性阳极所吸引,同样再产生更多的电子。这样的过程重复9次后,每个光子可形成106~107个电子。这些电子最后被收集在阳极上。所得到的倍增电流可进一步加以放大和测量。
(5)测量装置
一般常用的紫外光和可见光分光光度计有3种测量装置,即电流表、记录器和数字示值读数单元。现代的仪器常附有自动记录器,可自动描出吸收曲线。
2.722型光栅分光光度计使用
(1)仪器外型及各部分功能
仪器外形、面板及主要操作旋钮及按键如图所示。说明如下:
①测量方式(Range )选择
仪器有以下三种方式可供选择,按下相应键后即完成该选择:
a .T :在此方式时,仪器作透射比测试。
b .Ab :仪器工作于吸光度测试方式,测试范围0—1.999Ab 。
c .Conc :工作于浓度测定方式。仪器用某一已知浓度的标准样品作校定。
②CONC :在仪器工作于浓度测量方式时,调节本旋钮,可以使表头显示的读数与标准溶液的读数一致。以后在测试待测样品时,则可直接读出测得的浓度数值。
③ABS O(FINE ):消光值细调旋钮。在T=100.0%时将A 细调零。
④0%T ADJ(透射比T 调零):打开样品室盖,光电管暗盒光门自动关闭。光电管处于无辐照状态。调节此旋钮,可以补偿暗电流,使T 的读数为0。当调零困难或无法调零时,可先调节侧板上的零位粗调(序15)[0%TADJ(COARSE )],然后再细调本旋钮。
⑤POINT (小数点)选择按键,在浓度测量方式工作时,选择1、2、3中的任一键可以选择显示数据的小数点位置。当仪器按上述调节CONC ,并正确选择小数点后,可以极方便地直接读出带小数点的浓度读数。
⑥样品室盖。
⑦波长读数窗:直接读出以nm 为单位的波长值。
⑧池转换拉杆(Cell changeover):拉动拉杆,可以选择进行测量的比色池(有四个池位置可供选择使用)。
⑨波长选择(wavelength select):转动此旋钮可以选择波长。顺时针方向旋转时波长增加。
⑩BRIGHTNESS ADJ(FINE )(亮度调节 细):用于细调光源亮度以实现100%T调节目的。
11BRIGHTNESS ADJ(COARSE )(亮度调节 粗):用于粗调光源亮度以实现100%T○
调节。
12电源指示灯。 ○
13电源总开关。 ○
14三位半数字显示表。 ○
15零位调节(0%T ADJ COARSE):对暗电流进行粗补偿,实现T 粗调零。 ○
16消光调零(ABS 0 COARSE):在T=100.0%时实现A 的粗调零。 ○
17K 值调节(K MODIFY.):在对数转换(即吸光度Abs. 测量)工作方式,当T=10.0%○
时,A 应为1。在此关系不能满足时,调节本旋钮,修正转换K 值,可将A 修正到1。
(2)仪器的操作使用
使用仪器之前应仔细阅读说明书,了解仪器工作原理,各旋钮功能及操作程序,对仪器仔细检查后才能接通电源。
仪器接通电源后预热25min 。调节波长选择钮,选择仪器的使用波长。然后视需选择的工作方式而进行如下相应的操作:
①测定透射比T
按下RANGE 选择中的T 键,使仪器工作于透射比测试方式。打开样品室盖,调节透射比调零旋钮2(0%T ADJ),使T 的读数为0,如仅仅调0%T ADJ无法实现调零时,
须用螺丝刀通过侧板调节零位粗调旋钮序15(0%T ADJ COARSE),使T 接近零后再用0%T ADJ旋钮细调到零。
把参比溶液和样品溶液放入比色皿座,合上样品室盖。拉(推)池转换拉杆(Cell changeover ),将参比溶液移入光路。调节粗(COARSE )或细(FINE )亮度调节
(BRTGHTNESS ADJ)旋钮,使T 的读数为100%,然后将样品溶液移入光路,直接读取数显表上显示的读数,则测得样品溶液相对于参比溶液的透射比T 。
测量时两只比色皿应当配对。
②测定吸光度A
作本项测量时,应先按照测量透射比T 的要求先作T 调零,然后对参比液将T 调到100.0%。
完成以上操作后,将测量方式按键RANGE 中的ABS 键按下,仪器即自动转入吸光度A 测量方式。此时A 的读数应为0.000。当读数不为0但接近0时,调节ABS 0 FINE(吸光度细调零)旋钮,将读数调零。在读数偏离零点过多时,先用螺丝刀通过侧板孔调节消光(吸光度)粗调零(ABS 0 COARSE)旋钮使Abs 接近零,然后再将它细调到零。最后将样品移入光路,则可测得它相对于参比光路的吸光值。
当样品吸收过大,T 不足1.0%时,A 超过2,数据溢出数显表的显示范围。这时需提高参比溶液的A 值(或插入另外的高A 空白)或稀释样品液后再作测试。
(注意:如K 值不对,应按照要求调准K 值后才能作本项测试)。
③测量浓度C
作本项测量时,仍然需要按照(1)条先将仪器对T 调零,然后再调100.0%。 在选择RANGE 选择按键中的CONC 键后,仪器即自动进入浓度测试状态。
将已知(已标定)浓度的溶液移入光路,调节浓度旋钮序4(CONC ),使数显表上的读数为标称值。然后按下相应小数点(POINT )按键,使显示数据的小数点位置与标称值小数点位置相同。
将被测样品移入光路中,即可直接读出待测溶液的浓度。
要注意的是,如果在测量过程中需改变波长从而大幅度调动光源亮度,要稍后几分钟待仪器稳定后才能进行测试。每次波长改动后,仪器均需如上所述作重新调整。
另外要注意的是,仪器出厂时K 值已经调好,一般不作任何调整也可正常工作。但在搬运不当,或者仪器存放太久,温度变化太大时,K 值可能会有微小变动。此时应校准K 值。在仪器刚开箱使用时应复校一次K 值。校正方法如下:
a .先确认A 值调零正确性(即当T=100.0%时,相应的A=0.000)。
b .回到T 测试档,调节光源亮度,使T=10.0%。
c .再选择ABS 档,观察表上读数。正确的读数应当为1.000。当读数偏高时,用螺丝刀通过侧板孔调节K 值(K MOD IFY)。使读数为1.000,即完成K 的校正。仪器可以作Abs 测试。
K 值不准量,不会影响仪器在浓度测试状态下的使用。 3.752型紫外光栅分光光度计使用 (1)仪器外型及各部功能
(2)仪器的安装使用与注意事项
①将灵敏度旋钮调置“1”档。(放大倍率最小)。
②按“电源”开头(开关内2只指示灯亮)。钨灯点亮;按“氢灯”开关(开关内左侧指示灯亮);氢灯电源接通,再按“氢灯触发”按钮(开关内右侧指示灯亮);氢灯点亮。仪器预热30分钟。
注:仪器后背部有一只“钨灯”开头,如不需要用钨灯时可将它关闭。 ③选择开关置于“T ”。
④打开试样室盖(光门自动关闭),调节“0%”(T )旋钮,使数字显示字“000.0”。 ⑤将波长置于所需要测的波长。 ⑥装有溶液的比色皿放置比色皿架中。
(注:波长在360nm 以上时,可以用玻璃比色皿。
波长在360nm 以下时,要用石英比色皿。)
⑦盖上样品室盖,将参比溶液比色皿置于光路,调节透过率“100”旋钮,使数学显示为100.0%(T ),(如果显示不到100.0%(T ),则可适当增加灵敏度的档数,同时应重复“④”,调整仪器的“000.0”)。
⑧将被测溶液置于光路中,数字显示器上直接读出被测溶液的透过率(T )值。 ⑨吸光度A 的测量:参照“④”和“⑦”,调整仪器的“000.0”和“100.0”。将选择开关置于“A ”。旋动吸光度调整旋钮,使得数字显示为“000.0”,然后移入被测溶液,显示值即为试样的吸光度A 值。
⑩浓度C 的测量:选择开关由“A ”旋至“C ”,将已标定浓度的溶液移入光路,调节“浓度”旋钮使得数字显示为标定值。将被测溶液移入光路,即可读出相应的浓度值。
11如果大幅度改变测试波长时,需要等数分钟后,才能正常工作。(因波长由长波向○
短波或短波向长波移动时,光能量变化急剧,使光电管受光后响应缓慢,需一移光响应平衡时间)。
12仪器在使用时,应常参照本操作方法中“④”和“⑦”进行调“000.0”和“100.0”○
的工作。
13每台仪器所配套的比色皿不能与其它仪器上的比色皿单个调换。 ○
14本仪器数字显示后背部带有外接插座,可输出模拟信号。插座1脚为正,2脚为负○
接地线。
15对由于在运输搬运过程中引起光源偏移和吸光度斜率的偏移,可按说明书要求调○
整。
五、试剂及试剂配制与保存
(一)一般化学试剂的分级
(二)试剂配制的一般注意事项
(1)称量要精确,特别是在配制标准溶液、缓冲液时,更应注意严格称量。有特殊要求的,要按规定进行干燥、恒重、提纯等。
(2)一般溶液都应用蒸馏水或无离子水(即离子交换水)配制,有特殊要求的除外。 (3)化学试剂根据其质量分为各种规格(品级),一般化学试剂的分级见附录五(一)。另外还有一些规格,如:纯度很高的光谱纯,层析纯;纯度较低的工业用,药典纯(相当于四级)等等。配制溶液时,应根据实验要求选择不同规格的试剂。
(4)试剂应根据需要量配制,一般不宜过多,以免积压浪费,过期失效。 (5)试剂(特别是液体)一经取出,不得放回原瓶,以免因量器或药勺不清洁而沾污整瓶试剂。取固体试剂时,必须使用洁净干燥的药勺。
(6)配制试剂所用的玻璃器皿,都要清洁干净。存放试剂瓶应清洁干燥。 (7)试剂瓶上应贴标签。写明试剂名称、浓度、配制日期及配制人。 (8)试剂用后要用原瓶塞塞紧,瓶塞不得沾染其他污物或沾污桌面。
(9)有些化学试剂极易变质,变质后不能继续使用。易变质和需用特殊方法保存的常用试剂见附录五(三)。
(三)易变质及需要特殊方法保存的试剂
(四)常用酸碱的比重和浓度 1.硝酸溶液的比重和浓度
2.盐酸溶液的比重和浓度
3.硫酸溶液的比重和浓度
(五)常用缓冲溶液的配制方法 1.甘氨酸—盐酸缓冲液(0.05mol ²L -1)
X ml 0.2 mol²L -1甘氨酸+Y ml 0.2 mol²L -1 HCl,再加水稀释至200ml 。
甘氨酸M r =75。07,
0.2mol/L甘氨酸溶液含15.01g/L。
2,邻苯二甲酸—盐酸缓冲液(0.05 mol²L -1)
Xml 0.2 mol²L -1邻苯二甲酸氢钾+Yml 0.2 mol²L -1 HCl,再加水稀释至20ml 。 邻苯二甲酸氢钾M r =204.23
0.2mol ²L -1邻苯二甲酸氢钾溶液含40.85g/L。
3.磷酸氢二钠—柠檬酸缓冲液
24r Na 2HPO 4²2H 2O M r =178.05;0.2mol ²L -1溶液含35.61g/L, C 6H 8O 7²H 2O M r =210.14;0.1mol ²L -1溶液为21.01g/L。
4.柠檬酸—氢氧化钠—盐酸缓冲液
*使用时可以每升加入1g 酚,若最后pH 值有变化,再用少量50%氢氧化钠溶液或浓盐酸调节,冰箱保存。
5.柠檬酸—柠檬酸钠缓冲液(0.1mol ²L -1)
6872r 柠檬酸钠Na 3C 6H 5O 7²2H 2O M r =294.12;0.1mol ²L -1溶液为29.41g/L。
6.乙酸—乙酸钠缓冲液(0.2mol ²L -1)
2r 0.2mol ²L -1溶液为27.22g/L。
7.磷酸盐缓冲液
(1)磷酸氢二钠—磷酸二氢钠缓冲液(0.2mol ²L -1)
242r
Na 2HPO 4²12H 2O M r =358.22;0.2mol ²L -1溶液为71.64g/L, NaH 2PO 4²H 2O M r =138.01;0.2 mol²L -1溶液为27.6g/L, NaH 2PO 4²2H 2O M r =156.03;0.2mol ²L -1溶液为31.21g/L。
(2)磷酸氢二钠—磷酸二氢钾缓冲液(1/15mol/L) 242r KH 2PO 4 M r =136.09;1/15mol²L -1溶液为9.078g/L。
8.磷酸二氢钾—氢氧化钠缓冲液(0.05mol ²L -1)
X ml 0.2mol²L -1 KH2PO 4+Y ml 0.2mol²L-1 NaOH加水稀释至20ml
9.巴比妥钠—盐酸缓冲液(18℃)
r
10.Tris —盐酸缓冲液(0.05mol ²L -1,25℃)
50ml0.1mol ²L -1三羟甲基氨基甲烷(Tris )溶液与X ml 0..1mol²L -1盐酸混匀后,加水稀释至100ml 。
11.硼酸—硼砂缓冲液(0.2mol ²L -1硼酸根)
2472r 硼酸H 3BO 3,M r =61.84,0.2 mol²L -1溶液为12.37g/L, 硼砂易失去结晶水,必须在带塞的瓶中保存。
12.甘氨酸—氢氧化钠缓冲液(
.05 mol²L -1)
X ml 0.2mol²L -1甘氨酸+Y ml 0.2mol²L -1 NaOH加水稀释至200ml
甘氨酸Mr=75.07;0.2mol/L溶液含15.01g/L。
13.硼砂—氢氧化钠缓冲液(0.05mol ²L -1硼酸根)
-1硼砂+Y ml 0.2mol²L -1硼砂Na 2B 4O 7²10H 2
O M r =381.43;0.05mol/L溶液为19.07g/L。
14.碳酸钠—碳酸氢钠缓冲液(0.1mol ²L -1) 2+2+232r NaHCO 3 M r =84.0;0.1mol ²L -1溶液为8.40g/L。
六、实验误差与提高实验准确度的方法
(一)实验误差
生化分析常需要对组成生物机体的几类主要化学物质如糖、脂肪、蛋白质、核酸、维生素、酶等进行定量测定。在进行定量分析测定的过程中,由于受分析方法、测量仪器、所用试剂和分析工作者等方面的限制,很难使测量值与客观存在的真实值完全一致,即分析过程中误差是客观存在的。作为分析工作者不仅要测定试样中待测组成的含量,还应对测定结果作出评价,判断它的准确度和可靠性程度,找出产生误差的原因,并采取有效措施减少误差,使所得的结果尽可能准确地反映试样中待测组分的真实含量。
1.准确度和误差
准确度表示实验分析测定值与真实值相接近的程度。因测定值与真实值之间的差值为误差,所以误差愈小,测定值愈准确,即准确度愈高,误差可用绝对误差和相对误差来表示。
绝对误差为测定值与真实值之差:
▣N =N —N ' 相对误差表示绝对误差在真实值中所占的百分率:
相对误差(%)=
∆N
³100 N '
式中:▣N 为绝对误差,N 为测定值,N '为真实值。
例如,用分析天平称得两种蛋白质物质的重量各为2.1750g 和0.2175g ,假定两者的真实值各为2.1751g 和0.2176g ,则称量的绝对误差应为分别为:
2.1750—2.1751=—0.0001(g) 0.2175—0.2176=—0.0001(g) 它们的相对误差应分别为:
-0. 0001
⨯100%=-0. 005%
2. 1751-0. 0001
⨯100%=-0. 05%
0. 2176
由此可见,两种蛋白质称量的绝对误差虽然相等,但当用相对误差表示时,就可看出第一份称量的准确度比第二份的准确度大10倍。显然,当被称量物体的重量较大时,相对误差较小,称量的准确度就较高。所以,应该用相对误差来表示分析结果的准确度。但因真实值是并不知道的,因此在实际工作中无法求出分析的准确度,只得用精确度来评价分析的结果。
2.精确度和偏差
在分析测定中,测试者常在相同条件下,对同一试样进行多次重复测定(称平行测定),所得结果不完全一致,每一测定值与真实都有差别,但若取它们的平均值,就有可能更接近真实值,如果多次重复的测定值比较接近,表示测定结果的精确度较高。
精确度表示在相同条件下,进行多次实验的测定值相近的程度。一般用偏差来衡量分析结果的精确度。偏差也有绝对偏差和相对偏差两种表示方法。
设一组测定数据(n 次平行测定)为x 1, x 2,„, x n ,其算术平均值为:
x 1+x 2+ +x n 1n
x ==∑x i n n i =1
绝对偏差=测定值—算术平均值(不计正负号),即
d i =x i —x
相对偏差=d 绝对偏差⨯100%=i ⨯100% 算术平均值x
当然,与误差的表示方法一样,用相对偏差来表示实验的精确度,比用绝对偏差更有意义。
此外,精确度也常用平均绝对偏差和平均相对偏差来表示。平均绝对偏差是个别测定值的绝对偏差的算术平均值。
例如,分析某一蛋白质制剂含氮量的百分数,共测5次,其结果分别为:16.1%,15.8%,16.3%,16.2%,15.6%,用来表示精确度的偏差可计算如下:
分析结果 算术平均值 个别测定值的绝对偏差(不计正负)
16.1% 0.1%
15.8% 0.2%
16.3% 16.0% 0.3%
16.2% 0.2%
15.6% 0.4%
0. 1%+0. 2%+0. 3%+0. 2%+0. 4%=0. 2% 5
0. 2⨯100%=1. 25% 平均相对偏差=16. 0 平均绝对偏差=
在分析实验中,有时只做2次平行测定,这时就应用下式表达结果的精确度:
2次分析结果的差值⨯100% 平均值
应该指出,准确度和精确度、误差和偏差具有不同的含义,不能混为一谈,准确度是表示测定值与真实值相符合程度,用误差来衡量,误差越小,测定准确度愈高。精确度则表示在相同条件下多次重复测定值相符合程度,用偏差来衡量,偏差愈小,测定的精确度愈好。
误差以真实值为标准,而偏差以平均值为标准,由于物质的真实值一般是无法知道的,我们平时所说的真实值其实只是采用各种方法进行多次平行分析所得到相对正确的平均值。用这一平均值代替真实值来计算误差,得到的结果仍然只是偏差。例如,上述蛋白质制剂含氮量的测定结果可用数字16.0±0.2%表示。
还应指出,用精确度来评价分析的结果是有一定的局限性的。分析结果的精确度很高(即平均相对误差很小),并不一定说明实验的准确度也很高。因为如果分析过程 存在系统误差,可能并不影响每次测得数值之间的重合程度,即不影响精确度,但此分析结果却必然偏离真实值,也就是分析的准确度并不一定很高。当然,如果精确度也不高,则无准确度可言。所以精确度是保证准确度的先决条件。在实际分析中,首先要求良好的精确度,测定的精确度越好,得到准确结果的可能性就越大,通常进行分析时,对同一试样,必须用同样方法,在同一条件下,由同一个人操作,做几个平行测定,取其平均值,测定次数越多,平均值就越接近真实值。
(二)误差来源
由于所有的测量都可能产生误差,故应了解这些误差的可能来源。一般根据误差的性质和来源,将误差分为系统误差(可测误差)和偶然误差(随机误差)两类。
1.系统误差
它是由于测定过程中,某些经常发生的原因所造成的,它对测定结果的影响比较稳定,在同一条件下重复测定中常重复出现,使测定结果不是偏高,就是偏低,而且大小有一定规律,它的大小与正负往往可以测定出来,至少从理论上来说是可以测定的,故又称可测误差。系统误差的主要来源有以下4个方面。
(1)方法误差:由采用的分析方法本身造成的。如重量分析中沉淀物沉淀不完全或洗涤过程中少量溶解,给分析测定结果带来负误差,或由于杂质共沉淀以及称量时沉淀吸水,引起正误差。又如滴定分析中,等摩尔反应终点和滴定终点不完全符合等。
(2)仪器误差:因为仪器本身不够精密所产生的误差。如天平、砝码和量器皿体积不够准确,或没有根据实验的要求选择一定精密度的仪器等。
(3)试剂误差:来源于试剂或蒸馏水含有的微量杂质。
(4)个人操作误差:由于每个分析工作者掌握操作规程、控制条件与使用仪器常有出入而造成的。如不同的操作者对滴定终点颜色变化的分辨判断能力的差异,个人视差也
常引起不正确读数等。
2.偶然误差
它来源于某些难以预料的偶然因素,或是由于取样不随机,或是因为测定过程中某些不易控制的外界因素(如测定时环境、温度、湿度和气压的微小波动)的影响。尤其在生物测定中,由于影响因素是多方面的,例如动物的健康状态、饲养条件、生物材料的新鲜程度、微生物的菌种和培养基的条件等,往往造成较大的偶然误差。这种误差是由某些偶然因素造成的,它的数值有时大,有时小,有时正,有时负,所以偶然误差又称不定误差。
偶然误差产生于一些难以确定的因素,似乎没有规律性,但如果在同一条件下进行多次重复测定,就会发现测定数据的分布符合一般的统计规律。粗略地说,偶然误差是随着不同的机会(随机)而出现的,因此采用“随机误差”这个名称更为确切。
为了减少偶然误差,一般采取的措施是:
(1)平均取样:根据实验要求并考虑生物材料的特殊性如动物的种属、年龄、性别、生长状态及饲养条件,选取动、植物某一新鲜组织制成匀浆后取样,细菌通常制成悬浮液,经玻璃珠打散摇匀后,再量取一定体积的菌体样品。固体样品应于取样前先进行粉碎,混匀。
(2)多次取样:根据偶然误差出现的规律,进行多次平行测定,并计算平均值,可以有效地减少偶然误差。
除去以上两类误差之外,还有因分析人员工作中的粗心大意,操作不正确引起的“过失误差”,如读错刻度读数,溶液溅出,加错试剂等,这时可能出现一个很大的“误差值”,在计算算术平均值时,应舍去此种数值。
(三)提高实验准确度的方法
提高分析结果的准确度就必须减少测定中的系统误差和偶然误差。减少系统误差常采取下列方法:
(1)标准物对照:在任何测试中,甚至在使用标定仪器和基准试剂时,都应使用待测物质的标准溶液。这种做法能对方法的准确度提供一种有用的检查,因为测量所得的数据必须落在真实值范围之内。标准溶液应与待测溶液用完全相同的方法处理,此时可以画出一条能够指示用浓度测量物质量变的标准曲线,从待测溶液得到的测定值应落在标准曲线范围之内,然后读出测定数值。或者取标准物某一确定浓度的溶液与待测液以同样的方法,在相同条件下平行测定(标准物的组成最好与待测液相似,含量也相近) ,得平均值x 标。
标准物的已知浓度常视为真实值μ,用t-检验法检验x 标与μ之间是否有显著性差异,即检验所采用的测定方法是否有系统误差。如果有系统误差,需对待测液的测定值加以校正。计算方法如下:
则 x 标μ=x 未 x 未
x 未=μx 标x 未 式中,x 未为待测液侧定值的平均值,μ/x 标作为校正系数。测定值经校正后,即可消除测定中的系统误差。
(2)设置空白试验:在任何测量实验中,都应设置空白溶液作为对照,以消除由于试剂中含有干扰杂质或溶液对器皿的侵蚀等所产生的系统误差。用等体积的蒸馏水代替待测液,并严格按照待测液和标准液相同的方法及条件同时进行平行测定,所得结果称为空白值,它是由所用的试剂而不是待测物质所造成的。将待测物的分析结果扣除空白值,就可以得到比较准确的结果。
空白值一般不应过大,特别在微量分析测定时,如果空白值太大,应将试剂加以纯化和改用其他适当的器皿。
(3)校正仪器:仪器不准确引起的系统误差可以通过仪器校正来减小。为此,应该经常对测量仪器(如法码、天平、容器等)进行预先的校正,以减小误差,并在计算实验结果时用校正值。
总之,在分析测定工作中,应该注意合理安排实验系统,以尽量减少系统误差或使系统误差在测定中不起主要作用。
(四)准确度、精确度和误差的关系
在同样条件下,对同一试样进行多次重复测定,将产生偶然误差,由于偶然误差的出现符合统计规律,因此测定次数越多,偶然误差可以互相抵消一部分,平均值就越接近真实值,但它并不能视为真实值;系统误差则在重复测定中重复出现。无限次测定值的平均值与真实值之差可以认为是系统误差。
因此,精确度的大小主要决定于测定的偶然误差;准确度的大小,主要决定于测定的系统误差。通过多次重复测定,取其平均值,可以降低偶然误差。而系统误差只有找出产生误差的原因,采取措施,方能消除。
为了避免生化定量测定中的偶然误差,需要在相同条件下进行多次平行测定。许多情况下,多次实验结果比较分散,往往不容易看出它们的意义和规律性。分析工作者如何对这些测定数据进行评价,如何找出这些数据的规律性,并利用它来指导实践,数理统计法是处理数据的一种科学和实用的方法。关于数理统计学的原理和应用,本文不再加以介绍,
请参阅有关生物统计学专著。
七、实验记录与实验报告
(一)实验记录
记录实验结果、书写实验报告是实验课教学的重要环节之一,同样需要认真对待。
(1)实验前必须认真预习,弄清原理和操作方法,并在实验记录本上写出扼要的预习报告,内容包括实验基本原理、简要的操作步骤(可用流程图等表示)和记录数据的表格等。
(2)实验中观察到的现象、结果和测试的数据应及时地、如实记录在实验记录本上,不能靠记忆;不记录在单片纸上,防止丢失。避免事后追记。当发现与教材描述情况、结论不一致时,尊重客观,不先入为主,记录实情,留待分析讨论原因,总结经验教训。
(3)在已设计好的记录表格上,准确记录下观测数据,如称量物的重量、滴定管的读数、分光光度计的读数等,并根据仪器的精确度准确记录有效数字。例如,光吸收值为0.050不应写成0.05。每一个结果最少要重复观测两次以上,当符合实验要求并确知仪器工作正常后,再写在记录本上。实验记录上的每一个数字,都是反映每一次的测量结果,所以,重复观测时,即使数据完全相同也应如实记录下来。总之,实验的每个结果都应正确无遗漏地做好记录。
(4)详细记录实验条件,如生物材料来源、形态特征、健康状况、选用的组织及其重量;主要使用观测仪器的型号和规格;化学试剂的规格、化学式、分子量、准确的浓度等,以便总结实验时进行核对和作为查找成败原因的参考依据。
(5)实验记录不能用铅笔,须用钢笔或圆珠笔。记录不要擦抹及修改,写错时可以准确地划去重记。
(6)如果怀疑所记录的观测结果或实验记录遗漏、丢失都必须重作实验,切忌拼凑实验数据、结果,自觉培养一丝不苟、严谨的科学作风。
(二)实验报告
实验报告是做完每个实验后的总结。通过汇报本人的实验过程与结果,分析总结实验的经验和问题,加深对有关理论和技术的理解与掌握,同时也是学习撰写研究论文的过程。 第一、二部分实验的实验报告基本格式如下:
实验(编号)
(一)目的和要求 (二)原理
(三)试剂和仪器 (四)操作步骤
(五)结果与分析(或讨论)
(六)思考题
实验名称 姓名 日期 页数
书写实验报告应注意以下几点:
(1)书写实验报告最好用练习本。也可以用单篇报告纸,为避免遗失,实验课全部结束后可装钉成册以便保存。
(2)简明扼要地概括出实验的原理,涉及化学反应,最好用化学反应式表示。
(3)应列出所用的试剂和主要仪器。特殊的仪器要画出简图并有合适的图解,说明化学试剂时要避免使用未被普遍接受的商品名或俗名。
(4)实验方法步骤的描述要简洁,不要照抄实验指导书或实验讲义,但要写得明白,以便他人能够重复。
(5)为了能重复以前的某些实验结果,或此次的结果能在今后再现,因此应记录实际观察的到的实验现象而不是照抄实验指导书所列应观察到的实验结果。并记录实验现象的所有细节。如只报告一个特殊实验中生成一种黄色沉淀是不够的。沉淀的真实颜色是什么,亮黄、橘黄或其他?沉淀是多,是少,是胶状还是颗粒状?什么时候形成沉淀,立即生成、缓慢生成、热时生成还是冷却时生成?所有这些都是显而易见的,但常常被忽视。报告在实验中的真实发现对学生将是非常重要的科学研究训练。在科学研究中,仔细观察、特别注意未预期的实验现象是十分重要的,这些观察常常引起意外的发现,而且为了重复工作也需要准确的实验报告。
在实验报告中只写“处死大鼠并取肝”是十分不合适的,必须给出鼠的品种、性别、年龄和体重。鼠是饥饿的还是饱食的,„„它是否用某种方式处理过,是如何处死它的?在评价实验结果时,上述各种因素都可能十分重要,因此必须记录。
(6)讨论不应是实验结果的重述,而是以结果为基础的逻辑推论。如对定性实验,在分析实验结果基础上应有一简短而中肯的结论。讨论部分还可以包括关于实验方法(或操作技术)和有关实验的一些问题,如实验异常结果的分析,对于实验设计的认识、体会和建议,对实验课的改进意见等。
第三部分实验报告基本格式与上述不同,因为这部分实验具有研究性、应用性或设计性,其基本格式按论文格式要求,具体格式如下:
姓名
(一)实验名称(或论文名称)
(二)摘要(200字以内)
(三)关键词(3—5个)
(四)材料与方法
(五)结果与讨论(或分析)
(六)主要参考文献 分组 专业、班级 合作者 日期
(三)表格和图解
1.表格
最好用图表的形式概括实验的结果。根据所记录数据的性质,确定用图还是用表。表格设计要求紧凑、简明并有编号和标题,有时还需要紧接在标题下面有一详细的说明。在每一纵行数据结果的顶端注明所使用的单位而不要在表格的每一行中都重要地书写数据的单位。表格中的数据应有合适的位数。为此可适当调整数据的单位。例如浓度0.0072mol ²L -1最好在浓度(mmol/L)的栏下表示为7.2或在10-4³浓度(mol ²L -1)的栏下表示为72。
2.图解 常常在实验报告中画上专门仪器的粗略草图。此外,用图线表示层析或电泳的结果或用流程图表示纯化的步骤也比冗长的描述更清楚。一般说,当所观察记录的数据较多时用绘图线比用表格好。从图中吸取结果也比从表中来得容易。而且观察各点是否能画成一个光滑的曲线还能给出实验中偶然误差的某些概念。此外,图能清楚地指出测量的中断而从数字表格中则不容易看出来。
3.直线图 如y 和x 的关系符合下列方程式:
y =mx +c
那么,以y 对x 作图就得到一条直线。直线的斜率是m ,它与y 轴相交于c (见下图)。
在许多情况下,y 和x 并不是线性关系,但对数据进行某种处理,仍可得到一条线。本书中有这样处理数据以获得直线的例子,如Beer-Lambert 定律和酶动力学。
4.怎样画图 在许多实验中,都有一个量,如浓度、pH 或温度,在系统地变化着,要测量的是此量对另一量的影响。已知量称为自变量,未知量或待测量称为应变量。画图时,习惯把自变量在横轴(x 轴)上而把应变量画在纵轴(y 轴)上。下面举一些作图的提示:
(1)为了清楚起见,调整标度使斜度在45°范围内。
(2)图应有明白简洁的标题,清楚地标明两个轴的计量单位。
(3)最好用简单数字标明轴上的标度(如使用10mmol ²L -1就比0.01mol ²L -1或10 000
μmol ²L -1要好)。
(4)欲表示实验中所测定点的位置应用清楚设计的符号(○,●,□,■,▣,▢)而不用³,+,或一个小点。
(5)尽可能使各点间的距离相等,不要使各点挤在一起或让它们之间的距离太大。
(6)根据不同的实验,用光滑的、连续的曲线或用直线连接各点。
(7)符号的大小应能指示各值的可能误差,而且,由于自变量常常知道得很准确,有时也可以把结果表示为垂直的线或棒,其长度依赖于应变量的差异。
最后,指出怎样作图是不正确的。参考以上提示可以在下图中找出16处错误。
图中的错误:
(1)标题不明确。不能使用未加说明的缩写。
(2)活性没有单位。
(3)底物是什么?单位表示是错的。
(4)横轴的数字太大,单位应用mmol ²L -1。
(5)纵轴的数字太多。
(6)两条曲线使用相同的符号。
(7)各点大小不均匀,圆圈不整齐。
(8)应用光滑的曲线,而不是用一系列的直线连接各点。
(9)曲线应该通过各实验点。
(10)曲线不应超越最后一个实验点。
(11)曲线不应穿过符号。
(12)是数据点还是污点。
(13)应用工具画一个光滑曲线,而不是徒手制图。
(14)刻度标号应画在图内。
(15)没有刻度标记。
(16)两条曲线表示什么?