蛋白纯化的一般原则及方法选择
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蛋白质分离与纯化技术的原理及方法蛋白质是生物体内重要的基本分子组成,对于维持正常生命活动和疾病诊断都具有重要的意义。
但是,大多数蛋白质在生物体内含量非常低,而其他非蛋白质物质影响蛋白质的检测和分离,因此需要分离和纯化。
本文将详细介绍蛋白质分离与纯化技术。
一、蛋白质分离技术的原理蛋白质分离技术是指根据生物分子的特异性,将混合的蛋白质样品分离为纯度高的蛋白质样品的一种技术。
蛋白质分离技术主要基于蛋白质之间不同的特异性,如不同蛋白质之间的分子量、等电点、亲和性、化学性质等。
目前,常用的蛋白质分离技术包括血凝素亲和层析,酸碱沉淀,凝胶过滤层析,离子交换层析等。
在这些技术中,用于分离纯化特定蛋白质的介质通常都是指具有某种亲和性的化合物。
例如,离子交换层析的介质是酰胺基结构化支链多孔聚合物,允许基于蛋白质的带电性进行区分和分离。
二、蛋白质纯化技术的原理在蛋白质的分离基础上,蛋白质纯化技术是指将分离出来的蛋白质再次通过特殊的操作方法,使蛋白质纯度相对较高,以获取更精确的蛋白质信息。
纯化方法的选择和分离方法的选择有关。
一般而言,蛋白质分离后,样品中常常含有一定的杂质。
因此,在纯化前应该清洁样品。
清洁样品的方法可以是简单的酸洗化或钠氢硝酸纯化。
为了获得高纯度的蛋白质,需要使用更高效的纯化方法,如离子交换,凝胶过滤,凝胶电泳等。
除此之外,还有一些高端的纯化技术如傅立叶红外显微光谱(FTIR),二维蛋白质凝胶电泳,蛋白质结构分析和序列识别等。
这些纯化技术在制备高纯度蛋白质样品中都有广泛的应用。
三、蛋白质分离和纯化的方法(一)离子交换层析技术离子交换是分离和分析离子化合物的一种方法,其原理是根据样品分子溶液里的离子性质(酸性或碱性)将蛋白质通过介质分离。
离子交换层析主要分为阴离子交换(AEC)和阳离子交换(CEC)两种,每种层析介质都包括两种类型的树脂:强的交换树脂(强酸性或强碱性)和弱的交换树脂。
强交换树脂具有极高的层析能力和选择性,但有时会在操作中造成带电蛋白质的不良堵塞。
蛋白质纯化方法及原理蛋白质纯化是蛋白质分子的细胞内研究的重要组成部分,是研究蛋白质分子的生物学性质的必要手段。
这项技术可以从蛋白质混合物中分离和纯化活性蛋白质。
蛋白质纯化实质上是一种分离技术,其目的是从混合物中分离和纯化蛋白质,以便进行进一步的研究。
蛋白质纯化的原理是利用蛋白质分子之间存在的不同物理和化学性质差异,利用特定的技术手段,将其从混合物中分离出来,以达到纯化的目的。
一般是利用沉淀法、离子交换法、分子筛法、膜分离法、凝胶分离法、组合分离法等等。
沉淀法是蛋白质纯化中最常用的方法,它是根据蛋白质分子的不同物理性质,采取适当的条件,使某种蛋白质在液体中沉淀出来,从而达到分离的目的。
常用的沉淀试剂有硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐、铵盐等,它们的作用是改变溶液的 pH 值,从而达到沉淀的目的。
离子交换法是指利用蛋白质分子的电荷差异,将蛋白质从混合物中分离出来的方法。
它是利用某种离子交换材料的交换性,将蛋白质从混合物中分离出来,以达到纯化的目的。
常用的离子交换材料有硅胶、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺凝胶、羟基磷灰石等。
分子筛法就是利用不同大小的分子穿过分子筛的不同粒径孔道的能力不同,将不同大小的分子从混合物中分离出来的方法。
膜分离法就是利用膜的通透性,将不同类型的分子从混合物中分离出来的方法。
凝胶分离法则是利用凝胶的特性,将蛋白质从混合物中分离出来的方法。
组合分离法是将上述几种分离方法结合在一起,综合利用它们的优势,以达到纯化蛋白质的目的。
蛋白质纯化是指利用不同的分离技术手段,将蛋白质从混合物中分离出来,以达到纯化的目的。
它不仅可以提高蛋白质的纯度,而且还可以提高蛋白质的活性,为蛋白质分子的研究提供了可靠的依据。
随着分子生物学的发展,越来越多的科研人员熟练掌握了分子生物学的各种试验技术,并研制成套试剂盒,使基因克隆表达变得越来越容易lIl。
但分子生物学的上游工作往往并非是最终目的,分子克隆与表达的关键是要拿到纯的表达产物,以研究其生物学作用,或者大量生产出可用于疾病治疗的生物制品。
相对与上游工作来说,分子克隆的下游工作显得更难,蛋白纯化工作非常复杂,除了要保证纯度外,蛋白产品还必须保持其生物学活性。
纯化工艺必须能够每次都能产生相同数量和质量的蛋白,重复性良好。
这就要求应用适应性非常强的方法而不是用能得到纯蛋白的最好方法去纯化蛋白。
在实验室条件下的好方法却可能在大规模生产应用中失败,因为后者要求规模化,且在每日的应用中要有很好的重复性。
本文综述了蛋白质纯化的基本原则和各种蛋白纯化技术的原理、优点及局限性,以期对蛋白纯化的方法选择及整体方案的制定提供一定的指导。
1 蛋白纯化的一般原则蛋白纯化要利用不同蛋白间内在的相似性与差异,利用各种蛋白间的相似性来除去非蛋白物质的污染,而利用各蛋白质的差异将目的蛋白从其他蛋白中纯化出来。
每种蛋白间的大小、形状、电荷、疏水性、溶解度和生物学活性都会有差异,利用这些差异可将蛋白从混合物如大肠杆菌裂解物中提取出来得到重组蛋白。
蛋白的纯化大致分为粗分离阶段和精细纯化阶段二个阶段。
粗分离阶段主要将目的蛋白和其他细胞成分如DNA、RNA等分开,由于此时样本体积大、成分杂,要求所用的树脂高容量、高流速,颗粒大、粒径分布宽.并可以迅速将蛋白与污染物分开,防止目的蛋白被降解。
精细纯化阶段则需要更高的分辨率,此阶段是要把目的蛋白与那些大小及理化性质接近的蛋白区分开来,要用更小的树脂颗粒以提高分辨常用的离子交换柱和疏水柱,应用时要综合考虑树脂的选择性和柱效两个因素。
选择性指树脂与目的蛋白结合的特异性,柱效则是指蛋白的各成分逐个从树脂上集中洗脱的能力,洗脱峰越窄,柱效越好。
仅有好的选择性,洗脱峰太宽,蛋白照样不能有效分离。
分离纯化某一特定蛋白质的一般程序可以分为前处理、粗分级、细分级三步。
1.前处理:分离纯化某种蛋白质,首先要把蛋白质从原来的组织或细胞中以溶解的状态释放出来并保持原来的天然状态(如果做不到呢?比如蛋白以包涵体形式存在),不丢失生物活性。
为此,动物材料应先提出结缔组织和脂肪组织,种子材料应先去壳甚至去种皮以免手单宁等物质的污染,油料种子最好先用低沸点(为什么呢)的有机溶剂如乙醚等脱脂。
然后根据不同的情况,选择适当的方法,将组织和细胞破碎。
动物组织和细胞可用电动捣碎机或匀浆机破碎或用超声波处理破碎。
植物组织和细胞由于具有纤维素、半纤维素和果胶等物质组成的细胞壁,一般需要用石英砂或玻璃粉和适当的提取液一起研磨的方法或用纤维素酶处理也能达到目的。
细菌细胞的破碎比较麻烦,因为整个细菌细胞壁的骨架实际上是一个借共价键连接而成的肽聚糖囊状大分子,非常坚韧。
破碎细菌细胞壁的常用方法有超声波破碎,与砂研磨、高压挤压或溶菌酶处理等。
组织和细胞破碎后,选择适当的缓冲液把所要的蛋白提取出来。
细胞碎片等不溶物用离心或过滤的方法除去。
如果所要的蛋白主要集中在某一细胞组分,如细胞核、染色体、核糖体或可溶性细胞质等,则可利用差速离心的方法将它们分开,收集该细胞组分作为下步纯化的材料。
如果碰上所要蛋白是与细胞膜或膜质细胞器结合的,则必须利用超声波或去污剂使膜结构解聚,然后用适当介质提取。
2. 粗分级分离:当蛋白质提取液(有时还杂有核酸、多糖之类)获得后,选用一套适当的方法,将所要的蛋白与其他杂蛋白分离开来。
一般这一步的分离用盐析、等电点沉淀和有机溶剂分级分离等方法。
这些方法的特点是简便、处理量大,既能除去大量杂质,又能浓缩蛋白溶液。
有些蛋白提取液体积较大,又不适于用沉淀或盐析法浓缩,则可采用超过滤、凝胶过滤、冷冻真空干燥或其他方法进行浓缩。
3.细分级分离:样品经粗分级分离以后,一般体积较小,杂蛋白大部分已被除去。
进一步纯化,一般使用层析法包括凝胶过滤、离子交换层析、吸附层析以及亲和层析等。
蛋白质纯化的方法选择蛋白质纯化是一种将复杂的混合物中的目标蛋白质分离出来的过程,其目的是获得纯度较高的蛋白质样品,以便进行进一步的研究。
在蛋白质纯化过程中,选择适当的方法至关重要,以下是一些常用的蛋白质纯化方法及其特点:1.溶液沉淀法溶液沉淀法是最简单和最常用的蛋白质纯化方法之一、基本原理是通过改变蛋白质的溶解度,使其从溶液中沉淀出来。
常见的溶液沉淀剂有硫酸铵、磷酸铵和醋酸锌等。
这种方法适用于将目标蛋白质从复杂的混合物中富集出来,但无法获得高纯度的蛋白质样品。
2.离子交换层析法离子交换层析法利用离子交换树脂对蛋白质进行分离和纯化。
树脂中的功能基团能够与蛋白质的带电基团发生相互作用,吸附或释放蛋白质。
离子交换层析法适用于富集带相同电荷的蛋白质,但不能获得高纯度的蛋白质样品。
3.亲和层析法亲和层析法利用目标蛋白质与特定配体之间的特异性结合进行分离和纯化。
常见的亲和层析方法包括亲和层析柱和亲和标记技术。
亲和层析法能够选择性地富集目标蛋白质,并获得较高纯度的样品。
但该方法需要配体的特异性和标记的技术支持。
4.尺寸排阻层析法尺寸排阻层析法是一种按照蛋白质在柱子中通过的速度进行分离和纯化的方法。
根据蛋白质的尺寸大小选择不同的尺寸排阻柱,较大的蛋白质在柱子中通过的速度较快,较小的蛋白质在柱子中通过的速度较慢。
尺寸排阻层析法适用于富集目标蛋白质,并能获得较高纯度的样品。
5.电泳法电泳是一种将蛋白质根据其电荷和尺寸分离和纯化的方法。
常见的电泳方法包括SDS-、等电聚焦和二维凝胶电泳等。
电泳法可以获得高纯度的蛋白质样品,但对蛋白质稳定性和成本要求较高。
综上所述,蛋白质纯化方法的选择应根据目标蛋白质的特性和纯度要求决定。
在实际操作中,常常需要结合多种方法进行联合纯化,以获得更高纯度的蛋白质样品。
此外,还应根据实验室的设备和技术条件,选择适合的蛋白质纯化方法。
体育委员述职报告合集七篇体育委员述职报告篇1尊敬的老师、同学们:我是法学__班体育委员__,今天在这里向大家述职。
大一上学期转瞬即逝,担任法学__班体育委员一个多学期以来确实学到了不少东西。
在辅导员的带领、其他班委的协助还有全班同学的支持下,我能够成功的搞好班级的各项体育活动,帮助同学们进行适当地锻炼,让大家以积极地心态、饱满的热情投入到工作和学习中。
下面汇报我担任体育委员以来开展的工作:第一,组织班级同学积极备战学校举办的运动会。
为了我们进入大学的第一个运动会也是进入大学以来的第一个校级活动,首先,我积极向同学们宣传参加体育活动的益处,号召大家踊跃报名参加。
其次,及时向同学们下达院内对备战运动会的各项通知,做好同学与院内的沟通桥梁。
另外,带领同学们进行赛前训练。
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这项活动不仅增强了同学们的身体素质而且还增强了班级同学之间的凝聚力,而且使同学们的眼界开阔了许多,认识到了许多东西比如团队合作精神,如何使一个团队走向成功。
第二,配合院学生会,以班级为单位开展“法学杯”篮球联赛。
通过这次活动不仅激发了同学们的篮球热情,使我们的班级更加团结,还使我们和我们的对手即我们的学长们就建立了不错的友谊。
第三,协助其他班委开展其他班级活动。
本学期以来,我们班举行了两次班级聚会,即一次班级聚餐和还有一次“庆圣诞,包饺子”活动,这两次聚会让同学们深刻体会到法学1103班如家般的温暖。
另外,我们班在院里举行的“魅力班级“评比活动中也获得了不错的奖项,让我们充满了集体荣誉感。
当然在以上开展的工作中我也有很多不足的地方。
首先号召力还不强,比如在各项活动的报名中,不能激发同学们的参加热情,有的同学还是对参加集体活动不感兴趣。
其次,工作中存在一些失误,例如第一次运动会赛前训练时,没把人员及时通知到位,造成训练延误。
分离纯化蛋白质的方法及原理蛋白质是构成生物体内的一类重要有机物,其在细胞内扮演着结构支架、酶、传导、信号、调节等多种重要生理功能。
为了研究蛋白质的组成、结构和功能,需要从生物体中分离纯化某一特定的蛋白质。
本文将介绍常见的分离纯化蛋白质的方法及其原理。
一、离心法离心法是利用分子质量和形态的差异分离纯化蛋白质的方法。
通常采用超速离心或超高速离心将混合蛋白质体系分层,然后将目标蛋白质提取出来。
这种方法适用于分离纯化大小和形态差异较大的蛋白质,如细胞器和病毒。
二、电泳法电泳法是利用蛋白质的电荷和大小的差异进行分离纯化的方法。
常见的电泳方法包括凝胶电泳、等温点电泳和免疫电泳等。
其中,凝胶电泳是最常用的方法,可以将混合的蛋白质按照分子大小和电荷分离成不同的带状图案,利用电泳隔离其目标蛋白质。
这种方法适用于分离纯化分子大小和电荷差异较大的蛋白质。
三、层析法层析法是利用固相材料与溶液中成分的亲和性差异分离纯化蛋白质的方法。
常见的层析方法包括凝胶过滤层析、离子交换层析、亲和层析和逆向相层析等。
这种方法适用于分离纯化不同大小、电荷、极性、疏水性质的蛋白质,是目前最常用的方法之一。
四、沉淀法沉淀法是利用溶液中加入特定的沉淀剂,使混合物中特定的蛋白质析出并沉淀的方法。
常用的沉淀剂包括羧酸、硫酸铵、三氯乙酸等。
沉淀法不需要昂贵的设备,操作简单,但分离得到的目标蛋白质可能含有杂质,需要进行进一步的纯化。
五、抽提法抽提法是利用特定溶剂或添加物将混合蛋白质中的目标蛋白质从其他成分中抽取出来的方法。
常用的抽提方法包括盐溶液、酸碱溶液、氨水、磷酸盐缓冲液等。
这种方法适用于分离纯化对特定溶剂或添加物具有亲和性的蛋白质。
综上所述,分离纯化蛋白质的方法有很多种,每种方法的适用性取决于目标蛋白质的特性。
研究人员在选择方法时需要根据实验条件、目的、样品特点等综合因素进行选择。
蛋白纯化原则和技术概览无论是蛋白研究还是应用,通常需要将蛋白利用不同的生物系统表达出来,然后进行分离和纯化。
研究实验室通常需要纯化微克或毫克级别的蛋白质,而工业上需要纯化数千克甚至数吨的蛋白质。
因此,蛋白纯化非常重要。
纯化过程中,主要需要考虑宿主污染、样品的可溶性、蛋白结构的完整性和生物活性。
蛋白的纯化可大致分为样品捕获、中度纯化阶段和精细纯化阶段3个阶段。
✓样品捕获:分离、浓缩和稳定化处理;✓中度纯化:去除核酸等其他细胞成分,可使用硫酸铵沉淀法;✓精细纯化:将靶蛋白与其他大小及理化性质接近的蛋白区分开来,常用方法包括凝胶过滤层析、离子交换层析、亲和层析等。
蛋白纯化指导原则1. 明确目标,避免过度纯化或者纯化不够;表1. 对蛋白样本纯度要求的例子。
2、明确样本特性和主要的杂质,选择合适的纯化方法;可以通过检测蛋白稳定性窗口(如pH值、离子强度)和蛋白基础数据(如蛋白大小、等电点pl、疏水性、可溶性等)快速确定纯化技术组合。
3、能够快速检测蛋白的回收率、活性和杂质情况;4、尽量减少步骤,从而避免样本损失过多和活性降低过多;5、尽早除去蛋白酶等对样品有损害的杂质;6、尽量少使用添加剂,否则可能需要额外的步骤去除添加剂。
蛋白纯化方法由于样品和蛋白的性质各异,所含杂质也不尽相同,因此需要采用不同的蛋白纯化策略。
目前主要有六种蛋白纯化方法:凝胶过滤层析、离子交换层析、标签纯化、亲和层析、疏水作用层析、电泳等。
其他方法也可用于蛋白纯化,比如利用蛋白的热稳定性、蛋白酶解稳定性、溶解度等特性纯化蛋白。
1 凝胶过滤层析凝胶过滤层析是一种高效的蛋白分离纯化方法,根据分子大小的差异分离蛋白质混合物。
在蛋白溶液通过含有填充颗粒的凝胶过滤层析柱时,由于不同蛋白的分子大小不同,扩散进入特定大小孔径颗粒的能力也因此各不相同,大分子蛋白率先被洗脱出来,分子量越小,洗脱越晚,从而达到蛋白分离和纯化的目的。
一般来说,越细、越长的凝胶过滤层析柱的纯化效果越好。
蛋白质的纯化的方法及原理蛋白质的纯化是从其来源中去除其他有机物和无机物,使其成为纯净的蛋白质样品的过程。
蛋白质纯化的方法可以根据需要选择,其中常用的方法包括盐析、凝胶过滤、电泳、金属柱层析、亲和层析、离子交换层析、逆相高效液相色谱等。
下面将详细介绍这些方法及其原理。
一、盐析盐析是利用不同浓度的盐溶液对蛋白质溶液进行逐渐稀释,从而使蛋白质发生沉淀的过程。
纯化蛋白质的关键是利用蛋白质与溶剂中离子之间的相互作用来控制蛋白质的溶解和沉淀过程。
在盐析中,通过选择离子强度和种类可以调整蛋白质溶液中所需溶剂化离子的浓度,达到沉淀和纯化蛋白质的目的。
二、凝胶过滤凝胶过滤是一种分子筛分离方法,利用不同孔径的凝胶进行分离。
凝胶的孔径能够排除较大分子,如核酸和细胞碎片,而较小分子,如蛋白质则能通过孔隙,实现纯化。
该方法简单易行,不需要任何特殊设备,适用于中小分子量的蛋白质纯化。
三、电泳电泳是利用蛋白质在电场中的移动性差异进行分离和纯化的方法。
常用的电泳方法有平板电泳、SDS-PAGE(聚丙烯酰胺凝胶电泳)和Western blotting (免疫印迹法)等。
电泳能够根据蛋白质的电荷、分子大小和不同的电场力,在凝胶中分离蛋白质,使其形成带状。
通过切割所需蛋白质的带状区域,可以实现对目标蛋白质的纯化。
四、金属柱层析金属柱层析是利用金属离子与蛋白质之间的亲和性进行分离的方法。
金属柱通常被配制成金属离子亲和基质,并固定在柱子上。
目标蛋白质通过与金属离子发生亲和作用而被保留在柱中,其他杂质则从柱中流出。
通过调节洗脱缓冲液的离子浓度和pH值,可实现对目标蛋白质的纯化。
五、亲和层析亲和层析是利用配体与其特异性结合的蛋白质进行分离和纯化的方法。
通常将配体固定在柱子上,待蛋白质样品通过柱子时,目标蛋白质与配体结合,其他杂质则流失。
通过改变洗脱缓冲液的条件,如离子浓度、pH值和络合剂的添加,可以实现目标蛋白质的纯化。
六、离子交换层析离子交换层析是一种利用蛋白质与离子交换基质之间的相互作用进行分离和纯化的方法。
蛋白纯化相关原理及方法蛋白纯化是一种分离和提纯蛋白质的方法,可以用于研究蛋白质的结构和功能,以及生产纯净的蛋白质制剂。
蛋白纯化的原理是根据蛋白质的特性,利用不同的物理、化学或生物学方法将目标蛋白质与其他成分分离开来。
本文将介绍蛋白纯化的常用方法和原理。
蛋白纯化的方法多种多样,常用的包括离子交换层析、凝胶过滤层析、亲和层析、逆流电泳、凝胶电泳等。
离子交换层析是一种基于蛋白质与离子交换树脂之间相互作用的方法。
树脂通常具有正或负电荷,当蛋白质溶液通过含有相反电荷的树脂时,蛋白质会与树脂发生静电相互作用,从而实现分离纯化。
凝胶过滤层析是一种基于蛋白质的分子大小差异的方法。
通过选择合适的孔径大小的凝胶过滤材料,可以将大分子蛋白质从小分子物质分离出来。
亲和层析是一种基于蛋白质与亲和基质之间特异相互作用的方法。
亲和基质可以是特定的抗体、金属离子、亲和标签等,与目标蛋白质发生高度特异性结合,从而实现其分离纯化。
逆流电泳是利用电场驱动蛋白质从一端向另一端移动的方法,根据蛋白质的电荷大小和形状来分离纯化。
凝胶电泳是一种基于蛋白质的电荷和分子大小差异的方法。
通过在凝胶中施加电场,蛋白质会被分离成多个带电荷的条带,从而实现分离纯化。
蛋白纯化的原理是根据蛋白质的特性选择合适的纯化方法。
蛋白质的特性包括分子大小、电荷、结构、亲和性等。
根据这些特性,可以选择合适的纯化方法进行分离纯化。
例如,对于大分子蛋白质,可以选择凝胶过滤层析;对于带有特定标签的蛋白质,可以选择亲和层析;对于具有特定电荷的蛋白质,可以选择离子交换层析。
此外,还可以根据蛋白质的稳定性、溶解度、含量等因素进行选择。
蛋白纯化的过程通常包括样品制备、纯化步骤和纯化评价。
样品制备是指将待纯化的蛋白质从生物样品中提取出来,并进行初步的处理,如细胞破碎、去除杂质等。
纯化步骤是指根据不同的纯化方法,对样品进行多次处理和分离,逐步提高目标蛋白质的纯度。
每一步骤都需要进行适当的优化和调节,以达到最佳的纯化效果。
蛋白纯化相关原理及方法蛋白纯化是生物科学研究中常用的一项技术,它可以分离纯化出目标蛋白质,从而方便后续的研究和应用。
本文将介绍蛋白纯化的原理和方法。
一、蛋白纯化的原理蛋白纯化的原理是基于不同蛋白质的特性差异,通过采用不同的分离技术,将目标蛋白质从复杂的混合物中分离出来,并且使其达到纯度较高的状态。
蛋白质的特性差异主要包括以下几个方面:1. 分子质量:蛋白质的分子质量不同,可以通过分子大小的差异进行分离。
常用的方法包括凝胶过滤层析和超速离心。
2. 电荷性质:蛋白质具有不同的电荷性质,可以通过离子交换层析、电泳等方法进行分离。
离子交换层析是利用蛋白质与固定在固相上的离子交换基团之间的相互作用进行分离。
3. 亲和性:蛋白质与其他分子之间可能存在特异的结合,可以通过亲和层析进行分离。
亲和层析是利用蛋白质与特定配体之间的结合进行分离。
4. 疏水性:蛋白质的疏水性不同,可以通过逆向相层析等方法进行分离。
逆向相层析是利用溶剂的极性进行分离,疏水性较高的蛋白质会更早洗脱。
二、蛋白纯化的方法1. 直接纯化法:直接从生物样品中纯化目标蛋白质,可以通过分离离心、沉淀和过滤等简单的操作步骤进行。
这种方法适用于目标蛋白质含量较高的样品。
2. 柱层析法:柱层析是一种常用的蛋白纯化方法,可以根据目标蛋白质的特性选择不同的层析柱进行分离。
常用的柱层析方法包括凝胶过滤层析、离子交换层析、亲和层析等。
3. 电泳法:电泳是利用蛋白质的电荷性质进行分离的方法,常用的电泳方法包括聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)和等电聚焦电泳(IEF)等。
4. 超滤法:超滤是利用膜的孔径大小对蛋白质进行分离的方法,常用的超滤方法包括凝胶过滤和离心浓缩等。
5. 亲和纯化法:亲和纯化是利用蛋白质与特定配体之间的结合进行分离的方法,常用的亲和纯化方法包括亲和层析、亲和吸附、亲和沉淀等。
6. 水相两相法:水相两相法是利用两相体系的差异进行蛋白质的分离,常用的方法包括聚乙二醇硫酸铵法和聚乙二醇聚丙烯酰胺法等。
分离纯化蛋白质的方法及原理本页仅作为文档封面,使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March分离纯化蛋白质的方法及原理(一)利用分子大小1、透析:原理:利用蛋白质分子不能透过半透膜的性质,使蛋白质和其他小分子物质如无机盐、单糖、水等分开。
方法:将待提纯蛋白质放在透析袋中放在蒸馏水中进行涉及的问题:如何加快透析过程(1)加大浓度差,及时更换透析液(2)利用磁力搅拌器常用的半透膜:玻璃纸、火棉和其他材料合成2、超过滤:原理:利用压力和离心力,强行使其他小分子和水通过半透膜,而蛋白质留在膜上3、凝胶过滤层析:原理:当不同分子大小的蛋白质混合物流进凝胶层析柱时,比凝胶网孔大的分子不能进入珠内网状结构,排阻在凝胶珠以外,在凝胶珠缝隙间隙中向下移动。
而比孔小的分子不同程度地进入凝胶珠内,这样由于不同大小分子所经历的路径不同而到分离。
结果:大分子先被洗脱下来,小分子后被洗脱下来(二)利用溶解度差别4、等电点沉淀:原理:不同蛋白质具有不同的等电点,当蛋白质混合物调到其中一种蛋白质的等电点时,这种蛋白质大部分和全部被沉淀下来.。
5、盐析与盐溶:原理:低浓度时,中性盐可以增加蛋白质溶解度这种现象称为盐溶.当离子强度增加,足够高时,例如饱和或半饱和程度,很多蛋白质可以从水中沉淀出来,这种现象称为盐析(三)根据电荷不同6、SDS-PAGE 全称十二烷基硫酸钠—聚丙烯酰胺凝胶电泳原理:通过加热和SDS可以使蛋白质变性,多亚基的蛋白质也解离为单亚基,处理后的样品中肽链是处于无二硫键连接的,分离的状态。
电泳时SDS-蛋白质复合物在凝胶中的迁移率不再受蛋白质原有电荷和形状的影响,而主要取决于蛋白质分子量。
所以SDS-PAGE常用来分析蛋白质的纯度和大致测定蛋白质的分子量。
7、离子交换层析:原理:氨基酸分离常用阳离子交换树脂,树脂被处理成钠型,将混合氨基酸上柱,氨基酸主要以阳离子形式存在,在树脂上与钠离子发生交换,而被挂在树脂上。
蛋白质分离纯化的一般原则蛋白质是生物体内重要的功能分子,它们在细胞的结构和功能中扮演着重要角色。
蛋白质的纯化和分离是研究蛋白质结构和功能的基础。
本文将介绍蛋白质分离纯化的一般原则和方法。
蛋白质分离纯化的一般原则是根据蛋白质的物理化学性质进行选择性分离。
蛋白质具有不同的分子量、电荷、溶解性、亲疏水性等特性,可以通过这些特性来实现蛋白质的分离纯化。
蛋白质分离纯化的第一步是提取蛋白质。
提取蛋白质的方法有多种,常见的包括机械破碎、超声波破碎、溶剂提取等。
提取蛋白质的目的是将其从细胞或组织中释放出来,为后续的分离纯化步骤做准备。
蛋白质的分离纯化可以通过多种方法来实现。
其中最常用的方法是色谱技术。
色谱技术基于蛋白质的物理化学性质,将混合溶液中的蛋白质分离开来。
常见的色谱技术包括凝胶过滤色谱、离子交换色谱、亲和色谱、逆相色谱等。
凝胶过滤色谱是一种基于蛋白质分子量的分离方法。
其原理是通过孔径大小选择性地分离不同分子量的蛋白质。
凝胶过滤色谱常用于蛋白质的初步分离和浓缩。
离子交换色谱是一种基于蛋白质电荷的分离方法。
其原理是通过蛋白质与离子交换基质之间的相互作用来实现分离。
离子交换色谱可以根据蛋白质的电荷性质选择性地分离不同电荷的蛋白质。
亲和色谱是一种基于蛋白质与亲和基质之间的特异性相互作用来实现分离的方法。
亲和色谱可以利用蛋白质与亲和基质之间的特异性结合,选择性地分离目标蛋白质。
逆相色谱是一种基于蛋白质亲疏水性的分离方法。
其原理是利用蛋白质与逆相基质之间的亲疏水作用来实现分离。
逆相色谱可以根据蛋白质的亲疏水性选择性地分离不同性质的蛋白质。
还有一些其他的蛋白质分离纯化方法,如电泳、超高速离心、超滤等。
这些方法在特定的实验条件下可以实现蛋白质的分离纯化。
蛋白质分离纯化的一般原则是根据蛋白质的物理化学性质进行选择性分离。
通过选择合适的分离纯化方法,可以有效地分离出目标蛋白质,并去除其他杂质。
蛋白质的纯化程度越高,其质量和活性也就越好,对于后续的研究和应用具有重要意义。
分离纯化蛋白质的方法及原理
蛋白质纯化是生物分子的一项重要技术,它是分子生物学的核心技术之一,也是蛋白质结构及功能的研究的基础。
它可以从生物样本中分离出蛋白质,研究其结构、性质、功能及相关特性。
根据蛋白质纯化的原理和方法,可以分为物理法、化学法和生物学法等。
1.物理法
物理法是纯化蛋白的最简单方法之一,通常通过使用力场或温度去把一定浓度的蛋白质从溶质中萃取出来。
物理法不耗费能量也不会改变蛋白质的化学结构,不改变蛋白质的结构和功能,但有时可能会引发蛋白质的活性降低,因为櫛发性和相互之间复合物的结合可能会受到改变。
例如分子筛膜技术、沉淀离心技术等。
2.化学法
化学法是一种可以改变蛋白质结构的方法,一般是通过有机溶剂或水溶性固定相,以水或有机溶剂和化学试剂实现蛋白质的分离和纯化。
化学法可以破坏蛋白质的活性,从而改变其化学结构和功能,或者通过改变蛋白质的电性或物理状态来实现蛋白质的分离和纯化。
例如偏光技术、电泳技术、蛋白质酶剪切技术等。
3.生物学法
生物学法是一种比较复杂的蛋白质分离方法,是利用特定生物因子。
蛋白质分离提纯的一般原则1. 前处理把蛋白质从原来的组织或溶解状态释放出来,保持原来的天然状态,并不丢失生物活性。
常用的方法:匀浆器破碎、超生波破碎、纤维素酶处理以及溶菌酶等。
超声波破碎法:当声波达到一定频率时,使液体产生空穴效应使细胞破碎的技术。
超声波引起的快速振动使液体局部产生低气压,这个低气压使液体转化为气体,即形成很多小气泡。
由于局部压力的转换,压力重新升高,气泡崩溃。
崩溃的气泡产生一个振动波并传送到液体中,形成剪切力使细胞破碎。
2.粗分级分离可用盐析、等电点沉淀和有机溶剂分级分离等方法。
这些方法的特点是简便、处理量大,3.细分级样品的进一步纯化。
样品经粗分离以后,一般体积较小,杂蛋白大部分已被除去。
进一步纯化,一般使用层析法包括凝胶过滤、离子交换层析、吸附层析以及亲和层析等。
必要时还可选择电泳、等电聚焦等作为最后的纯化步骤。
结晶是最后的一步分离纯化的方法:1.分子大小;2.溶解度;3.电荷;4.吸附性质;5.对配体分子的生物亲和力等。
(一)根据分子大小不同的纯化方法1. 透析利用蛋白质分子不能通过半透膜,使蛋白质和其它小分子物质如无机盐、单糖等分开。
2. 密度梯度离心。
蛋白质颗粒的沉降系数不仅决定于它的大小,而且也取决于它的密度。
3. 凝胶过滤利用蛋白质分子大小,因为凝胶过滤所用的介质是凝胶珠,其内部是多孔的网状结构。
当不同的分子大小的蛋白质分子流过凝胶层析柱时,比凝胶珠孔径大的分子进入珠内的网状结构,而被排阻在凝胶珠之外随溶剂在凝胶珠之间的空隙向下移动并最先流出柱外,比网孔小的分子能不同程度底自由出入凝胶珠的内外,由于不同大小的分子所经路径不同而得到分离。
大分子先被洗脱下来。
小分子后被洗脱(二)利用溶解度差别的纯化方法1.等电点沉淀和PH的控制蛋白质处于等电点时,其净电荷为零,由于相邻蛋白质分子之间没有静电斥力而聚集沉淀。
因此在其他条件相同时,它的溶解度达到最底点,利用等电点分离蛋白质是一种常用的方法。
蛋白质分离纯化的方法及原理蛋白质啊,那可是生命活动中超级重要的大分子呢!就好像是我们身体这个大机器里的关键零件。
要把蛋白质从复杂的混合物中分离纯化出来,就像是从一堆宝贝里挑出最闪亮的那颗宝石。
先来说说沉淀法吧。
这就好比是在一场混乱的舞会中,让特定的人沉淀下来。
通过改变溶液的条件,比如酸碱度、盐浓度等,让蛋白质乖乖地聚集在一起,形成沉淀,然后就能把它们分离出来啦。
就好像有些时候,环境一变,有些人就会自然而然地聚集到一起一样。
还有层析法,这就像是让蛋白质们去参加一场特殊的赛跑,根据它们各自的特点和能力,在不同的赛道上跑,最后就能把它们区分开来啦。
比如凝胶过滤层析,小分子能轻松地在凝胶的缝隙中穿梭,而大分子就会被拦住,这不就分出来了嘛。
离心法也很厉害哦!就像是把一堆东西扔到一个高速旋转的圆盘上,重的就会被甩到外面,轻的就留在中间。
蛋白质也是这样,通过离心,不同重量的蛋白质就会去到不同的地方。
亲和层析呢,就像是给蛋白质设了一个专门的陷阱,只有特定的蛋白质才能掉进去。
利用蛋白质和某些物质的特殊亲和力,就能把目标蛋白精准地抓出来啦。
膜分离法呢,就像是给蛋白质过筛子,合适大小的就能通过,不合适的就被拦住了。
这些方法各有各的奇妙之处,各有各的用处。
就像我们生活中的各种工具,有的适合敲钉子,有的适合拧螺丝。
在实际操作中,可不是随便用一种方法就可以的哦!得根据蛋白质的性质、实验的目的等多方面来考虑。
这可不像在超市随便挑个东西那么简单呢!有时候可能需要几种方法结合起来用,才能得到我们想要的纯净的蛋白质。
想想看,如果没有这些巧妙的方法,我们怎么能深入地研究蛋白质的功能和结构呢?怎么能更好地理解生命的奥秘呢?所以说呀,这些蛋白质分离纯化的方法可真是太重要啦!它们就像是打开生命宝库的钥匙,让我们能一点点地揭开生命的神秘面纱。
总之,蛋白质分离纯化的方法丰富多彩,每一种都有着独特的魅力和作用。
我们要好好地利用它们,去探索那无尽的科学奥秘呀!。
蛋白质分离纯化步骤一、蛋白质分离纯化的一般原则大多数蛋白质在组织细胞中都是和核酸等生物分子结合在一起,而且每种类型的细胞都含有成千上万种不同的蛋白质。
许多蛋白质在结构、性质上有许多相似之处,所以蛋白质的分离提纯是一项复杂的工作。
到目前为止,还没有一套现成的方法能把任何一种蛋白质从复杂的混合物中提取出来。
但是对于任何一种蛋白质都有可能选择一种较合适的分离纯化程序以获得高纯度的制品。
且分离的关键步骤、基本手段还是共同的。
蛋白质提纯的目的是增加产品的纯度和产量,同时又要保持和提高产品的生物活性。
因此,要分离纯化某一种蛋白质,首先应选择一种含目的蛋白质较丰富的材料。
其次,应设法避免蛋白质变性,以制备有活性的蛋白质。
对于大多数蛋白质来说,纯化操作都是在0~4℃的低温下进行的。
同时也应避免过酸、过碱的条件以及剧烈的搅拌和振荡。
另外,还要设法除去变性的蛋白质和其它杂蛋白,从而达到增加纯度和提高产量的目的。
二、分离纯化蛋白质的一般程序分离纯化蛋白质的一般程序可分为以下几个步骤:(一)材料的预处理及细胞破碎分离提纯某一种蛋白质时,首先要把蛋白质从组织或细胞中释放出来并保持原来的天然状态,不丧失活性。
所以要采用适当的方法将组织和细胞破碎。
常用的破碎组织细胞的方法有:1. 机械破碎法这种方法是利用机械力的剪切作用,使细胞破碎。
常用设备有,高速组织捣碎机、匀浆器、研钵等。
2. 渗透破碎法这种方法是在低渗条件使细胞溶胀而破碎。
3. 反复冻融法生物组织经冻结后,细胞内液结冰膨胀而使细胞胀破。
这种方法简单方便,但要注意那些对温度变化敏感的蛋白质不宜采用此法。
4. 超声波法使用超声波震荡器使细胞膜上所受张力不均而使细胞破碎。
5. 酶法如用溶菌酶破坏微生物细胞等。
(二) 蛋白质的抽提通常选择适当的缓冲液溶剂把蛋白质提取出来。
抽提所用缓冲液的pH、离子强度、组成成分等条件的选择应根据欲制备的蛋白质的性质而定。
如膜蛋白的抽提,抽提缓冲液中一般要加入表面活性剂(十二烷基磺酸钠、tritonX-100等),使膜结构破坏,利于蛋白质与膜分离。
分离纯化蛋白质的方法及原理分离纯化蛋白质是生物化学和分子生物学研究中的重要步骤。
蛋白质的分离与纯化可以使我们更好地理解蛋白质的结构和功能,并为进一步的研究提供可靠的蛋白质样本。
下面将介绍一些常见的蛋白质分离和纯化方法及其原理。
1.存活细胞提取法:这种方法是从细胞中提取蛋白质。
先将细胞破碎,然后通过离心等手段去除细胞碎片和细胞器,留下蛋白质溶液。
使用该方法分离的蛋白质包括细胞质蛋白、细胞膜蛋白等。
2.柱层析法:柱层析法是一种广泛应用的蛋白质分离方法。
它主要依据蛋白质的性质(如分子质量、电荷、亲水性等)在各种填料(如离子交换、凝胶透析、亲和层析等)上的差异进行选择性分离。
原理是根据蛋白质与填料之间的相互作用,通过溶液通过填料层析柱时,不同蛋白质以不同速率在填料间扩散,并在填料内发生各种相互作用,从而实现蛋白质的分离。
该方法可同时分离多个蛋白质,并制备高纯度的蛋白质。
3.电泳法:电泳法是根据蛋白质在电场中的迁移速率、电荷性质和分子大小等特征进行分离的方法。
常见的电泳方法包括SDS-、等电聚焦电泳、二维电泳等。
其中,SDS-是最常用的蛋白质分离方法之一,它通过SDS(十二烷基硫酸钠)使蛋白质变成带负电荷的复合物,继而在电场作用下,按照蛋白质的分子质量大小进行分离。
4.超滤法:超滤法是根据不同分子量的蛋白质在超滤膜上的渗透性差异进行分离。
超滤分离可以根据孔隙的大小将不同分子量的蛋白质阻滞,有效地去除较小分子量的杂质,得到目标蛋白质的高纯度。
5.亲和层析法:亲和层析法是通过目标蛋白质与配体之间的特异性结合进行分离的方法。
配体可以是特定的抗体、金属离子、凝胶颗粒等。
原理是通过将配体共价结合到固定相上,然后将蛋白质样品溶液通过,使目标蛋白质与配体发生特异性结合,其他非特异性结合的蛋白质被洗脱,最后目标蛋白质被洗出。
6.上下层析法:上下层析法是一种根据沉降速度差异进行分离的方法。
利用离心过程中不同蛋白质溶液中蛋白质的不同沉降速度将蛋白质分离。
蛋白质分离纯化技术摘要:蛋白质分离纯化是蛋白质产品工业化生产的关键之一。
本文分析了蛋白质分离纯化的特点及一般原则;综述了蛋白质分离纯化的传统技术:凝胶过滤层析、离子交换层析、吸附层析、亲和层析、疏水作用层析、高效液相色谱层析(HPLC)、电泳法等及新型技术:亲和超滤、内含肽介导的蛋白质亲和纯化。
关键词:蛋白质分离纯化蛋白质是生命的物质基础,是生命活动的最终控制者和直接执行者,它参与生物体内几乎所有的生命活动过程,如生长、发育、遗传、代谢、应激、能量转换、信号传导等。
以蛋白质和结构与功能为基础,从分子水平上认识生命现象,已经成为现代生物学发展的主要方向。
对蛋白质进行纯化,得到高纯度的"高活性的蛋白质是生物学科研人员经常要面对的问题。
蛋白质的分离纯化主要包括4个步骤:预处理、蛋白质的抽提、蛋白质的粗分级和蛋白质的分离纯化[1]。
本文针对近年来有关蛋白质的分离纯化技术所取得的进展进行了综述,为今后的理论和应用研究提供依据。
1 蛋白质分离纯化的特点及一般原则1.1蛋白质分离纯化的特点1)大多数蛋白质产品是生物活性物质,在分离纯化过程中,有机溶剂、溶液pH值、离子强度的变化均可使蛋白质变性失活。
2)蛋白质产品在物料中含量很低,且物料组成非常复杂。
例如,利用基因工程菌发酵生产蛋白质,物料中含有大量组成复杂的培养基、菌体生产代谢物等,目标蛋白质的含量常常不到蛋白质总量的1%。
有些目标蛋白质存在于细胞内或在胞内形成包含体,为获取蛋白质,还需进行细胞破碎,结果物料中含有大量的细胞碎片和胞内产物。
3)含蛋白质产品的物料不稳定,蛋白质产品易受料液中蛋白水解酶降解。
4)很多蛋白质产品作为医药、食品被人类利用,因而要求蛋白质产品必须是高度纯化的,产品无菌、无致热源等[2]。
1.2蛋白纯化的一般原则1)蛋白纯化要利用不同蛋白间内在的相似性与差异,利用各种蛋白间的相似性来除去非蛋白物质的污染,而利用各蛋白质的差异将目的蛋白从其他蛋白中纯化出来。
随着分子生物学的发展,越来越多的科研人员熟练掌握了分子生物学的各种试验技术,并研制成套试剂盒,使基因克隆表达变得越来越容易lIl。
但分子生物学的上游工作往往并非是最终目的,分子克隆与表达的关键是要拿到纯的表达产物,以研究其生物学作用,或者大量生产出可用于疾病治疗的生物制品。
相对与上游工作来说,分子克隆的下游工作显得更难,蛋白纯化工作非常复杂,除了要保证纯度外,蛋白产品还必须保持其生物学活性。
纯化工艺必须能够每次都能产生相同数量和质量的蛋白,重复性良好。
这就要求应用适应性非常强的方法而不是用能得到纯蛋白的最好方法去纯化蛋白。
在实验室条件下的好方法却可能在大规模生产应用中失败,因为后者要求规模化,且在每日的应用中要有很好的重复性。
本文综述了蛋白质纯化的基本原则和各种蛋白纯化技术的原理、优点及局限性,以期对蛋白纯化的方法选择及整体方案的制定提供一定的指导。
1 蛋白纯化的一般原则
蛋白纯化要利用不同蛋白间内在的相似性与差异,利用各种蛋白间的相似性来除去非蛋白物质的污染,而利用各蛋白质的差异将目的蛋白从其他蛋白中纯化出来。
每种蛋白间的大小、形状、电荷、疏水性、溶解度和生物学活性都会有差异,利用这些差异可将蛋白从混合物如大肠杆菌裂解物中提取出来得到重组蛋白。
蛋白的纯化大致分为粗分离阶段和精细纯化阶段二个阶段。
粗分离阶段主要将目的蛋白和其他细胞成分如DNA、RNA等分开,由于此时样本体积大、成分杂,要求所用的树脂高容量、高流速,颗粒大、粒径分布宽.并可
以迅速将蛋白与污染物分开,防止目的蛋白被降解。
精细纯化阶段则需要更高的分辨率,此阶段是要把目的蛋白与那些大小及理化性质接近的蛋白区分开来,要用更小的树脂颗粒以提高分辨常用的离子交换柱和疏水柱,应用时要综合考虑树脂的选择性和柱效两个因素。
选择性指树脂与目的蛋白结合的特异性,柱效则是指蛋白的各成分逐个从树脂上集中洗脱的能力,洗脱峰越窄,柱效越好。
仅有好的选择性,洗脱峰太宽,蛋白照样不能有效分离。
2.各种蛋白纯化方法及优缺点
2.1蛋白沉淀蛋白能溶于水是因为其表面有亲水性氨基酸。
在蛋白质的等电点处若溶液的离子强度特别高或特别低,蛋白则倾向于从溶液中析出。
硫酸铵是沉淀蛋白质最常用的盐,因为它在冷的缓冲液中溶解性好,冷的缓冲液有利于保护蛋白的活性。
硫酸铵分馏常用做纯化的第一步,它可以初步粗提蛋白质,去除非蛋白成分。
蛋白质在硫酸铵沉淀中较稳定,可以短期在这种状态下保存中间产物,当前蛋白质纯化多采用这种办法进行粗分离翻。
在规模化生产上硫酸铵沉淀方法仍存在一些问题,硫酸铵对不锈钢器具的腐蚀性很强。
其他的盐如硫酸钠不存在这种问题,但其纯化效果不如硫酸铵。
除了盐析外蛋白还可以用多聚物如PEG
和防冻剂沉淀出来,PEG是一种惰性物质,同硫酸铵一样对蛋白有稳定效果,
在缓慢搅拌下逐渐提高冷的蛋白溶液中的PEG浓度,蛋白沉淀可通过离心或过滤获得,蛋白可在这种状态下长期保存而不损坏。
蛋白沉淀对蛋白纯化来说并不是多么好的方法,因为它只能达到几倍的纯化效果,而我们在达到目的前需要上千倍的纯化。
其好处是可以把蛋白从混杂有蛋白酶和其他有害杂质的培养基及细胞裂解物中解脱出来。
2.2 缓冲液的更换虽然更换缓冲液不能提高蛋白纯度,但它却在蛋白纯化方案中起着极其重要的作用。
不同的蛋白纯化方法需要不同pH及不同离子强度的缓冲液131。
假如你用硫酸铵将蛋白沉淀出来,毫无疑问蛋白是处在高盐环境中,需要想办法脱盐,可用的方法有利用半透膜透析,通过勤换透析液体去除盐分,此法尚可,但需几个小时,通常要过夜,也难以用予大规模纯化中。
新型的设备将透析膜夹在两个板中间,板的一侧加缓冲液,另一侧加需脱盐的蛋白溶液,并在蛋白溶液一侧通过泵加压,可以使两侧溶液在数小时内达到平衡,若增加对蛋白溶液的压力,还可迫使水分和盐更多通过透析膜进入透析液达到对蛋白浓缩的目的。
也有出售的脱盐柱,柱内的填料是小孔径的颗粒,蛋白分子不能进入孔内,先于高浓度盐离子从柱中流出,从而使二者分离。
蛋白纯化的每一步都会造成目的蛋白的丢失,缓冲液平衡的步骤尤甚。
蛋白会结合在任何它能接触的表面上,剪切力、起泡沫和离子强度的快速变化很容易让蛋白失活。
2-3 离子交换色谱这是在所有的蛋白纯化与浓缩方法中最有效方法[4,51。
基于蛋白与离子交换树脂间的相互电荷作用,通过选择不同的缓冲液,同一种蛋白既可以和阴离子交换树脂(能结合带负电荷的分子)结合,也可以和阳离子交换树脂结合。
树脂所用的带电基团有四种:二乙基氨基乙基用于弱的阴离子交换树脂;羧甲基用于弱的阳离子交换树脂;季铵用于强阴离子交换树脂;甲基磺酸酯用于强阳离子交换树脂。
蛋白质由氨基酸组成,氨基酸在不同的pH环境中所带总电荷不同。
大多数蛋白在生理pH(pH 6—8)下带负电荷,需用阴离子交换柱纯化,极端的pH下蛋白会变性失活.应尽量避免。
由于在某个特定的pH下不同的蛋白所带电荷数不同,与树脂的结合力也不同,随着缓冲液中盐浓度的增加或pH的变化,蛋白按结合力的强弱被依次洗脱。
在工业化生产中更多地是改变盐浓度而不是去改变p H值,因为前者更容易控制。
在实验室中几乎总是用盐浓度梯度去洗脱离子交换柱,利用泵的辅助可以使流入柱的缓冲液中盐浓度平稳地上升,当离子强度能够中和蛋白的电荷时,蛋白就被从柱上洗脱下来。
但在工业生产中盐浓度很难精确控制,所以常用分步洗脱而不足连续升高的盐梯度。
与排阻层析相比,离子交换特异性更好,有更多的参数可以调整以获得最优的纯化效果,树脂也比较便宜。
值得一提的是,即便是用最精确控制的条件,仅用离子交换单一的方法也得不到纯的蛋白,还需要其他的纯化步骤。
2.4 亲和层析亲和层析基于目的蛋白与固相化的配基特异结合而滞留,其他杂蛋白会流过柱子。
本方法存在的问题是:单抗非常昂贵,而且也需先纯化;单抗与目的蛋白结合力太强.要用苛刻的条件来洗脱,这会使目的蛋白失活并破坏单抗;混合物中的其他蛋白如蛋白酶也可能破坏抗体或与它们非特异结合;某些单抗也会在纯化过程中从树脂上解离下来混入产物中,也需要从终产物中去除。
亲和柱通常在纯化过程的后期应用,此时标本体积已缩小,大部分的杂质已经去除。
谷胱甘肽S一转移酶(Glutathione S—transferase,GST)是最常用的亲和层析纯化标签之一,带有此标签的重组蛋白可用交联谷胱甘肽的层析介质纯化,但本方法有以下缺点:首先,蛋白上的GST必须能合适地折叠,形成与谷胱甘肽结合的空间结构才能用此方法纯化;其次,GST标签多达220个氨基酸,如此大的标签可能会影响表达蛋白的可溶性,使形成包涵体,这会破坏蛋白的天然结构,难于进行结构分析,有时即便纯化后再酶切去除GST标签也不一定能解决问题。
另一种可应用的亲和纯化标签是6组氨酸标签,组氨酸的咪唑侧链可亲和结合镍、锌和钴等金属离子,在中性和弱碱性条件下带组氨酸标签的目的蛋白与
镍柱结合,在低pH下用咪唑竞争洗脱。
组氨酸标签与GST相比有许多优点,首先,由于只有6个氨基酸,分子量很小,一般需要酶切去除:其次,可以在变性条件下纯化蛋白,在高浓度的尿素和胍中仍能保持结合力;另外6组氨酸标签无免疫原性,重组蛋白可直接用来注射动物,也不影响免疫学分析。
虽然有这么多的优点,但此标签仍有不足,如目的蛋白易形成包涵体、难以溶解、稳定性差及错误折叠等。
镍柱纯化时金属镍离子容易脱落漏出混入蛋白溶液,不但会通过氧化破坏目的蛋白的氨基酸侧链,而且柱子也会非特异吸附蛋白质,影响纯化效果。
若目的蛋白可与某种碳水化合物特异结合,或者需要某种特殊的辅因子,可将该碳水化合物或辅因子固相化制成亲和柱,结合后目的蛋白可用高浓度的碳水化合物或辅因子洗脱[9]。
2.5 疏水作用层析蛋白是由疏水性和亲水性氨基酸组成’的。
疏水性氨基酸位于蛋白空间结构的中心部位,远离表面的水分子。
亲水性氨基酸残基则位于蛋白表面。
由于亲水性氨基酸吸引了许多的水分子,所以通常情况下整个蛋白分子被水分子包围着,疏水性氨基酸不会暴露在外。
在高盐浓度的环境中蛋白的疏水性区域则会暴露并与疏水性介质表面的疏水性配基结合。
不同的蛋白疏水性不同,与疏水作用力大小也不同,通过逐渐降低缓冲液中盐浓度冲洗柱子,在盐浓度很低时,蛋白恢复自然状态,疏水作用力减弱被洗脱出来。
疏水性树脂的选择性是由疏水性配基的结构决定的,常用的直链配体为烷基配体(alkyl ligands)和芳基配体(arylligands),链越长结合蛋白的能力也越强。
理想树脂种类的选择应根据目的蛋白的化学性质而定,不能选择结合力太强的树脂,结合力太强的树脂会很难洗脱,所以开始时应选用中等结合力的苯基树脂探讨条件。
为了使选择合适的介质更容易,Amersham Biosciences推出了疏水作用树脂选择试剂盒,里面包括5种不同的树脂供比较。
疏水层析很适合作为离子交换纯化的下一个步骤,因为疏水作用层析在高盐浓度下上样,从离子交换得到的产物不需更换缓冲液即可使用。
蛋白又在低盐缓冲液中洗脱,又省去了下一步纯化前的更换缓冲液的步骤,既节约了时间,又减少了蛋白的丢失。