硫酸铵分级沉淀
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一,基本原理
硫酸铵沉淀法可用于从大量粗制剂中浓缩和部分纯化蛋白质。
用此方法可以将主要的免疫球从样品中分离,是免疫球蛋白分离的常用方法。
高浓度的盐离子在蛋白质溶液中可与蛋白质竞争水分子,从而破坏蛋白质表面的水化膜,降低其溶解度,使之从溶液中沉淀出来。
各种蛋白质的溶解度不同,因而可利用不同浓度的盐溶液来沉淀不同的蛋白质。
这种方法称之为盐析。
盐浓度通常用饱和度来表示。
硫酸铵因其溶解度大,温度系数小和不易使蛋白质变性而应用最广。
二,试剂及仪器
1 . 组织培养上清液、血清样品或腹水等
2. 硫酸铵(NH 4 )SO 4
3. 饱和硫酸铵溶液(SAS )
4. 蒸馏水
5. PBS( 含0.2g /L 叠氮钠)
6. 透析袋
7. 超速离心机
8. pH 计
9. 磁力搅拌器
三,操作步骤
以腹水或组织培养上清液为例来介绍抗体的硫酸铵沉淀。
各种不同的免疫球蛋白盐析所需硫酸铵的饱和度也不完全相同。
通常用来分离抗体的硫酸铵饱和度为33% — 50% 。
(一)配制饱和硫酸铵溶液(SAS )
1.将767g (NH 4 )2 SO 4 边搅拌边慢慢加到1 升蒸馏水中。
用氨水或硫酸调到硫酸pH7.0 。
此即饱和度为100% 的硫酸铵溶液(4.1 mol/L, 25 ° C ).
2.其它不同饱和度铵溶液的配制
(二)沉淀
1.样品(如腹水)20 000 ′ g 离心30 min ,除去细胞碎片;
2.保留上清液并测量体积;
3.边搅拌边慢慢加入等体积的SAS 到上清液中,终浓度为1 :1 (
4.将溶液放在磁力搅拌器上搅拌6 小时或搅拌过夜(4 ° C ),使蛋白质充分沉淀。
(三)透析
1.蛋白质溶液10 000 ′ g 离心30 min (4 ° C )。
弃上清保留沉淀;
2.将沉淀溶于少量(10-20ml )PBS -0.2g /L 叠氮钠中。
沉淀溶解后放入透析袋对
PBS -0.2g /L 叠氮钠透析24-48 小时(4 ° C ),每隔3-6 小时换透析缓冲液一次,以彻底除去硫酸氨;
3.透析液离心,测定上清液中蛋白质含量。
四,应用提示
(一)先用较低浓度的硫酸氨预沉淀,除去样品中的杂蛋白。
1.边搅拌边慢慢加SAS 到样品溶液中,使浓度为0.5:1 (v/v) ;
2.将溶液放在磁力搅拌器上搅拌6 小时或过夜(4 ° C );
3.3000 ′ g 离心30 min (4 °
C ),保留上清液;上清液再加SAS 到0.5:1(v/v) ,再次离心得到沉淀。
将沉淀溶于PBS ,同前透析,除去硫酸氨;
4.上清液再加SAS 到0.5:1 (v/v) ,再次离心得到沉淀。
将沉淀溶于PBS ,同前透析,除去硫酸氨;
5.杂蛋白与欲纯化蛋白在硫酸氨溶液中溶解度差别很大时,用预沉淀除杂蛋白是非常有效(二)为避免体积过大,可用固体硫酸氨进行盐析(硫酸氨用量参考表1 );硫酸氨沉淀法与层析技术结合使用,可得到更进一步纯化的抗体。
今天作的实验是利用硫酸铵沉淀蛋白质,从之前作过的经验知道,这一个步骤是有名的烦,要慢慢用敲的把硫酸铵缓缓的加入蛋白质溶液中。
相关的原理可以在庄荣辉学习网站中找到,与盐溶刚好相反,在蛋白质溶液中加入硫酸铵,会使得蛋白质的溶解度下降,因而沉淀出来。
因为硫酸铵所解离的离子容很大,所带的电子数也多(NH4+, SO42-),因此当其溶入水中时,会吸引大量水分子与这些离子水合。
蛋白质分子表面多少有一些较不具极性的区域,水分子会在这些非极性区的表面聚集,形成类似『水笼』的构造(请见下图),以便把蛋白质溶入水中。
一旦蛋白质溶液加入硫酸铵,后者吸引了大量水分子,使水笼无法有效隔离蛋白质的非极性区,造成这些非极性区之间的吸引,因而沉淀下来。
因此,分子表面上若有越多的非极性区域,就越容易用硫酸铵沉淀下来。
在计算所添加的硫酸铵的重量方面,找到了一个不错的网站——硫酸铵计算机
这个网页上可以靠着输入实验温度、溶液体积、想要到达的百分浓度以及初始的百分浓度这四个数值,就可以得到需要添加的硫酸铵克数,以及在加入固体硫酸铵后所增加的体积,算是一个很不错的网站。
此外另一个比较值得提的,是我有用两种方式加入硫酸铵,第一种是固体的硫酸铵模碎加入,另一种是将硫酸铵溶成饱和溶液再加入,各有各的优缺点,比较如下:
1.造成蛋白质变质的程度:固体的硫酸铵>硫酸铵饱和溶液
利用硫酸铵饱和溶液真的超棒,滴入的速度可以很快而不造成变质(没试过用倒入的)。
不像固体的硫酸铵只能磨碎慢慢加入,速度一快蛋白质就坏了(溶液有致密的白色气泡产生)。
2.操作的容易度:硫酸铵饱和溶液>>固体的硫酸铵
固体硫酸铵最大的缺点就是操作不容易,要一直敲敲敲又不能太快,所以当你要溶解的蛋白质很多时,这是很累的步骤。
然而硫酸铵饱和溶液比较麻烦只有在配制部分,要先加热让它饱合后,回到操作温度让它过饱和,最后用滤纸把硫酸铵结晶去掉。
3.蛋白质溶液的体积放大程度硫酸铵饱和溶液>>固体的硫酸铵
这是使用硫酸铵饱和溶液最头痛的部分,举例来说,要让100 ml的硫酸铵百分比从0%到25%,如果是加入固体的硫酸铵,只会让溶液从100 ml变成107 ml左右,但若是加入硫酸铵饱和溶液,会让溶液变成125 ml!而且若是要提高到50%,须加等量的硫酸铵饱和溶液,所以会让蛋白质溶液从100 ml变成200 ml。
因此在加入硫酸铵时,若是低百分浓度可以利用硫酸铵饱和溶液,然而如果是高百分浓度的,除非不在意蛋白质溶液体积的放大(反正都要离心离下来),否则还是用固体硫酸铵来的好。
所以今天从0%拉到25%及从25%拉到50%时,都是利用硫酸铵饱和溶液,但是当要从50%拉到75%时,我选择利用固体硫酸铵,因为如果用硫酸铵饱和溶液,离心机无法离那么多的溶液体积。