⑴ 蛋白質的分離純化技術有哪些
蛋白質的分離純化方法很多,主要有:
(一)根據蛋白質溶解度不同的分離方法
1、蛋白質的鹽析
中性鹽對蛋白質的溶解度有顯著影響,一般在低鹽濃度下隨著鹽濃度升高,蛋白質的溶解度增加,此稱鹽溶;當鹽濃度繼續升高時,蛋白質的溶解度不同程度下降並先後析出,這種現象稱鹽析,將大量鹽加到蛋白質溶液中,高濃度的鹽離子(如硫酸銨的 SO4 和 NH4)有很強的水化力,可奪取蛋白質分子的水化層,使之「失水」,於是蛋白質膠粒凝結並沉澱析出。鹽析時若溶液 pH 在蛋白質等電點則效果更好。由於各種蛋白質分子顆粒大小、親水程度不同,故鹽析所需的鹽濃度也不一樣,因此調節混合蛋白質溶液中的中性鹽濃度可使各種蛋白質分段沉澱。
影響鹽析的因素有:(1)溫度:除對溫度敏感的蛋白質在低溫(4 度)操作外,一般可在室溫中進行。一般溫度低蛋白質溶介度降低。但有的蛋白質(如血紅蛋白、肌紅蛋白、清蛋白)在較高的溫度(25 度)比 0 度時溶解度低,更容易鹽析。(2)pH 值:大多數蛋白質在等電點時在濃鹽溶液中的溶介度最低。(3)蛋白質濃度:蛋白質濃度高時,欲分離的蛋白質常常夾雜著其他蛋白質地一起沉澱出來(共沉現象)。因此在鹽析前血清要加等量生理鹽水稀釋,使蛋白質含量在 2.5-3.0%。蛋白質鹽析常用的中性鹽,主要有硫酸銨、硫酸鎂、硫酸鈉、氯化鈉、磷酸鈉等。 其中應用最多的硫酸銨,它的優點是溫度系數小而溶解度大(25 度時飽和溶液為 4.1M,即 767 克/升;0 度時飽和溶解度為 3.9M,即 676 克/升),在這一溶解度范圍內,許多蛋白質和酶都可以鹽析出來;另外硫酸銨分段鹽析效果也比其他鹽好,不易引起蛋白質變性。硫酸銨溶液的 pH 常在 4.5-5.5 之間,當用其他 pH 值進行鹽析時,需用硫酸或氨水調節。蛋白質在用鹽析沉澱分離後,需要將蛋白質中的鹽除去,常用的辦法是透析,即把蛋白質溶液裝入秀析袋內(常
用的是玻璃紙),用緩沖液進行透析,並不斷的更換緩沖液,因透析所需時間較長,所以最好在低溫中進行。此外也可用葡萄糖凝膠 G-25 或 G-50 過柱的辦法除鹽,所用的時間就比較短。
2、等電點沉澱法
蛋白質在靜電狀態時顆粒之間的靜電斥力最小,因而溶解度也最小,各種蛋白質的等電點有差別,可利用調節溶液的 pH 達到某一蛋白質的等電點使之沉澱,但此法很少單獨使用,可與鹽析法結合用。
3、低溫有機溶劑沉澱法
用與水可混溶的有機溶劑,甲醇,乙醇或丙酮,可使多數蛋白質溶解度降低並析出,此法分辨力比鹽析高,但蛋白質較易變性,應在低溫下進行。
(二)根據蛋白質分子大小的差別的分離方法
1、透析與超濾
透析法是利用半透膜將分子大小不同的蛋白質分開。超濾法是利用高壓力或離心力,強使水和其他小的溶質分子通過半透膜,而蛋白質留在膜上,可選擇不同孔徑的瀘膜截留不同分子量的蛋白質。
2、凝膠過濾法
也稱分子排阻層析或分子篩層析,這是根據分子大小分離蛋白質混合物最有效的方法之一。柱中最常用的填充材料是葡萄糖凝膠(Sephadex ged)和瓊脂糖凝膠(agarose gel)。
(三)根據蛋白質帶電性質進行分離
蛋白質在不同 pH 環境中帶電性質和電荷數量不同,可將其分開。
1、電泳法
各種蛋白質在同一 pH 條件下,因分子量和電荷數量不同而在電場中的遷移率不同而得以分開。值得重視的是等電聚焦電泳,這是利用一種兩性電解質作為載體,電泳時兩性電解質形成一個由正極到負極逐漸增加的 pH 梯度,當帶一定電荷的蛋白質在其中泳動時,到達各自等電點的 pH 位置就停止,此法可用於分析和制備各種蛋白質。
2、離子交換層析法
離子交換劑有陽離子交換劑(如:羧甲基纖維素;CM-纖維素)和陰離子交換劑(二乙氨基乙基纖維素;DEAE?FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN">纖維素),當被分離的蛋白質溶液流經離子交換層析柱時,帶有與離子交換劑相反電荷的蛋白質被吸附在離子交換劑上,隨後用改變 pH 或離子強度辦法將吸附的蛋白質洗脫下來。
(四)根據配體特異性的分離方法-親和色譜法
親和層析法(aflinity chromatography)是分離蛋白質的一種極為有效的方法,它經常只需經過一步處理即可使某種待提純的蛋白質從很復雜的蛋白質混合物中分離出來,而且純度很高。這種方法是根據某些蛋白質與另一種稱為配體(Ligand)的分子能特異而非共價地結合。其基本原理:蛋白質在組織或細胞中是以復雜的混合物形式存在,每種類型的細胞都含有上千種不同的蛋白質,因此蛋白質的分離(Separation),提純(Purification)和鑒定(Characterization)是生物化學中的重要的一部分,至今還沒的單獨或一套現成的方法能移把任何一種蛋白質
從復雜的混合蛋白質中提取出來,因此往往採取幾種方法聯合使用。
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⑵ 離子交換層析法分離純化蛋白質有哪些局限性
因為抄離子交換吸附蛋白質並不是特異性吸附,在某些情況下可能難以判斷結合的蛋白質是否為當初設計的目的蛋白。
離子交換吸附依賴於蛋白質表面的靜電荷,如果蛋白質結構比較特殊,可能會有在各種pH都難以結合上離子交換層析的情況。
離子交換層析對於等電點與目標蛋白接近的雜蛋白並沒有很好的分離效果。
⑶ 蛋白質分離純化常用的方法
1、沉澱
2、電泳:蛋白質在高於或低於其等電點的溶液中是帶電的,在電場中能專向電場的正極或負極移動。根屬據支撐物不同,有薄膜電泳、凝膠電泳等。
3、透析:利用透析袋把大分子蛋白質與小分子化合物分開的方法。
4、層析: a.離子交換層析,利用蛋白質的兩性游離性質,在某一特定PH時,各蛋白質的電荷量及性質不同,故可以通過離子交換層析得以分離。如陰離子交換層析,含負電量小的蛋白質首先被洗脫下來。 b.分子篩,又稱凝膠過濾。小分子蛋白質進入孔內,滯留時間長,大分子蛋白質不能同時入孔內而徑直流出。
5、超速離心:既可以用來分離純化蛋白質也可以用作測定蛋白質的分子量。不同蛋白質其密度與形態各不相同而分開。
⑷ 離子交換層析法分離純化蛋白質有哪些局限性
1,離子交換樹脂固定床的床層壓力會隨著分離過程的進程而不斷加大,需要重回新填充答。同時,也造成固定床填充過程操作麻煩,而且密封性要求高。2,蛋白質分離純度問題,如果在出峰之後再行切換接收餾分,而在峰行下降後提前切換,雖可以保證純度,但蛋白分離收率則會下降。3,由於交換層析介質決定,不同蛋白質相互分離效果也不確定,這種分離,也易造成各蛋白峰重疊,造成分離純度下降。4,自動化程度不高。主要也是受固定床以及樹脂交換飽和當量無法保持長期穩定造成的。無法像液相色譜柱那樣,可以在標樣標定後,建立方法,自動分離目標蛋白。5,不過,規模化分離純化蛋白質過程,使用這種層析法,還是具有一定優勢的。
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詳細資料請參考:
離子交換層析: http://proct.bio1000.com/100474/
⑸ 建立離子交換法純化蛋白質的方法需要摸索哪些條件
pH值,緩沖液的pH值對於蛋白結合離子交換層析有非常大的影響,需要先摸索出合適的版pH值,既能權保證蛋白結合上離子交換層析,又不會出現不穩定沉澱的情況。
鹽濃度,鹽濃度是離子交換層析洗脫的關鍵,需要摸索出蛋白能在什麼樣的鹽濃度下被洗脫,且洗脫後純度能夠達到最初的要求。
柱體積,盡管各種離子交換層析均有理論結合蛋白量,但各種蛋白情況不一樣,需要摸索出能夠完全結合目的蛋白合適的柱體積。既不會太大造成洗脫濃度過稀,也不會太小造成目標蛋白過載。
溫度,溫度可能會造成蛋白變性等等。