① DEAE 层析原理是什么
给你找了以前的文章,你可以看一下。如下。。
层析技术是以离子交换纤维素或以离子交换葡聚糖凝胶为固定相,以蛋白质等样品为移动相,分离和提纯蛋白质、核酸、酶、激素、多糖等的一项技术。
在纤维素与葡聚糖分子上结合有一定的离子基团,当结合阳离子基团时,可换出阴离子,则称为阴离子交换剂。如二乙氨乙基(Dicthylaminoethyl,DEAE)纤维素。在纤维素上结合了DEAE,含有带正电荷的阳离子纤维素—O—C6 H14N+H,它的反离子为阴离子(如Cl-等),可与带负电荷的蛋白质阴离子进行交换。当结合阴离子基团时,可置换阳离子,称为阳离子交换剂,如羧甲基(Carboxymethy, CM)纤维素。纤维素分子上带有负电荷的阴离子(纤维素-O-CH2-COO一),其反离子为阳离子(如Na+等),可与带正电荷蛋白质阳离子进行交换。
溶液的pH值与蛋白质等电点相同时,静电荷为0,当溶液pH值大于蛋白质等电点时,则羧基游离,蛋白质带负电荷。反之,溶液的pH值小于蛋白质等电点时,则氨基电离,蛋白质带正电荷。溶液的pH值距蛋白质等电点越远,蛋白质的电荷越多。反之则越少。血清蛋白质均带负电荷,但各种蛋白质带负电荷的程度有所差异,以白蛋白为最多,依次为 球蛋白, 球蛋白和 球蛋白。
在适当的盐浓度下,溶液的pH值高于等电点时,蛋白质被阴离子交换剂所吸附;当溶液的pH值低于等电点时,蛋白质被阳离子交换剂所吸附。由于各种蛋白质所带的电荷不同。它们与交换剂的结合程度也不同,只要溶液pH值发生改变,就会直接影响到蛋白质与交换剂的吸附,从而可能把不同的蛋白质逐个分离开来。
交换剂对胶体离子(如蛋白质)和无机盐离子(如NaCl)都具有交换吸附的能力,当两者同时存在于一个层析过程中,则产生竞争性的交换吸附。当Cl一的浓度大时,蛋白质不容易被吸附,吸附后也易于被洗脱,当Cl一浓度小时,蛋白质易被吸附,吸附后也不容易被洗脱。因此,在离子交换层析中,一般采用两种方法达到分离蛋白质的目的。一种是增加洗脱液的离子强度,一种是改变洗脱液的pH值。pH值增高时,抑制蛋白质阳离子化,随之对阳离子交换剂的吸附力减弱。pH值降低时,抑制蛋白质阴离子化,随之降低了蛋白质对阴离子交换剂的吸附。当使用阴离子交换剂时,增加盐离子,则降低pH值。当使用阳离子交换剂时,增加盐离子浓度,则升高溶液pH值。
② 离子交换纤维素色谱法基本理论
离子交换纤维素色谱法是一种基于离子交换剂的层析技术。离子交换剂,如树脂、纤维素、葡聚糖和醇脂糖等,其分子结构中含有可解离的基团,这些基团能在水溶液中与溶液中的其他阳离子或阴离子进行交换。尽管这种交换是平衡的,但在层析柱操作中,通过连续添加新的交换溶液,平衡偏向正向,直至所有离子被完全洗脱。同样,当溶液通过交换柱时,离子被逐渐替换,直至吸附在树脂上。
在混合物中,如果存在多种成分吸附在离子交换剂上,其洗脱能力取决于它们与离子交换剂的反应平衡常数。蛋白质的离子交换过程包括吸附和解吸附阶段。通过调整pH值或增加离子强度,可以改变蛋白质的电荷状态,使其与离子交换剂分离。不同蛋白质与离子交换剂的亲和力不同,这使得通过选择合适的洗脱条件,可以逐个分离纯化混合物中的组分。
离子交换纤维素色谱法的优势主要体现在以下几个方面:首先,其开放性支持骨架允许大分子自由进入并快速扩散,因此吸附容量大。其次,由于其亲水性,对大分子的吸附相对较弱,温和的条件就能使吸附物洗脱,避免蛋白质变性或酶失活。最后,离子交换剂具有多孔性,表面积大,交换容量高,这提高了回收率,使其在分离和制备过程中表现出色。
Sober和Peterson于1956年首次将离子交换基团结合到纤维素上,制成了离子交换纤维素,成功地应用于蛋白质的分离。从此使生物大分子的分级分离方法取得了迅速的发展。离子交换基团不但可结合到纤维上,还可结合到交联葡聚糖(S-ephadex)和琼脂糖凝胶(Sepharose)上。近年来离子交换色谱技术已经广泛应用于蛋白质、酶、核酸、肽、寡核苷酸、病毒、噬菌体和多糖的分离和纯化。
③ 在使用离子交换色谱时,应该选择什么样的离子交换剂选择什么样的骨架
离子交换技术:
Sober 和 Peterson于1956年首次将离子交换基团结合到纤维素上,制成了离子交换纤维素,成功地应用于蛋白质的分离。从此使生物大分子的分级分离方法取得了迅速的发展。离子交换基团不但可结合到纤维上, 还可结合到交联葡聚糖(S-ephadex)和琼脂糖凝胶(Sepharose)上。 近年来离子交换色谱技术已经广泛应用于蛋白质、酶、核酸、肽、寡核苷酸、病毒、噬菌体和多糖的分离和纯化。它们的优点是:⑴具有开放性支持骨架,大分子可以自由进入和迅速扩散,故吸附容量大。⑵具有亲水性,对大分子的吸附不大牢固,用温和条件使可以洗脱,不致引起蛋白质变性或酶的失活。⑶多孔性,表面积大、交换容量大,回收率高,可用于分离和制备。
一、基本理论
离子交换剂通常是一种不溶性高分子化合物,如树脂,纤维素,葡聚糖,醇脂糖等,它的分子中含有可解离的基团,这些基因在水溶液中能与溶液中的其它阳离子或阴离子起交换作用。虽然交换反应都是平衡反应,但在层析柱上进行时,由于连续添加新的交换溶液,平衡不断按正方向进行,直至完全。因此可以把离子交换剂上的原子离子全部洗脱下来,同理,当一定量的溶液通过交换柱时,由于溶液中的离子不断被交换而波度逐减少,因此也可以全部被交换并吸附在树脂上。如果有两种以上的成分被交换吸着在离子交换剂上,用洗脱液洗脱时,在被洗脱的能力则决定于各自洗反应的平衡常数。蛋白质的离子交换过程有两个阶段——吸附和解吸附。吸附在离子交换剂上的蛋白质可以通过改变pH使吸附的蛋白质失去电荷而达到解离但更多的是通过增加离子强度,使加入的离子与蛋白质竞争离子交换剂上的电荷位置,使吸附的蛋白质与离子交换剂解开。不同蛋白质与离子交换剂之间形成电键数目不同,即亲和力大小有差异 ,因此只要选择适当的洗脱条件便可将混合物中的组分逐个洗脱下来,达到分离纯化的目的。
④ 需要pH4.5的葡聚糖凝胶层析洗脱液应该用哪种怎样配制
1.凝胶的预处理
交联葡聚糖凝胶的市售商品多为干燥颗粒,使用前必须充分溶胀。方法是将欲使用的干凝胶缓慢地倾倒入5~10倍的去离子水中,参照相关资料中凝胶溶胀所需时间,进行充分浸泡,然后用倾倒法除去表面悬浮的小颗粒,并减压抽气排除凝胶悬液中的气泡,准备装柱。在许多情况下,也可采用加热煮沸方法进行凝胶溶胀,此法不仅能加快溶胀速率,而且能除去凝胶中污染的细菌,同时排除气泡。
2.装柱
层析柱的选择一般根据分离样品的种类和样品的数量而定。纯化蛋白质时,柱床体积应为样品体积的25~100倍。去除盐及游离荧光素约为样品体积的4~10倍。柱太短,影响分离效果。柱长一些,分离效果好,但柱太长,则延长分离时间,样品也稀释过度。层析柱的内径也要选择适当。内径过细,会发生“器壁效应”,即靠近管壁的流速要大于中心的流速影响分离效果。所以层析柱的内径和高度应有一定的比例。对于除盐来说应为1︰5~1︰25;对于纯化蛋白质来说应为1︰20~1︰100。
凝胶柱的装填方法和要求,基本上与离子交换柱的制备相同。一根理想的凝胶柱要求柱中的填料(凝胶)密度均匀一致,没有空隙和气泡。通常新装的凝胶柱用适当的缓冲溶液平衡后,将带色的兰葡聚糖–2000、细胞色素,或血红蛋白等物质配制成质量浓度为2g/L的溶液过柱,观察色带是否均匀下移,以鉴定新装柱的技术质量是否合格,否则,必须重新装填。
3.加样与洗脱
(1)加样量:加样量与测定方法和层析柱大小有关。如果检测方法灵敏度高或柱床体积小,加样量可小;否则,加样量增大。例如利用凝胶层析分离蛋白质时,若采用28Onm波长测定吸光度,对一根2cm×6Ocm的柱来说,加样量需5mg左右。一般来说,加样量越少或加样体积越小(样品浓度高),分辨率越高。通常样品液的加入量应掌握在凝胶床总体积的5%~10%。样品体积过大,分离效果不好。
对高分辨率的分子筛层析,样品溶液的体积主要由内水体积(Vi)所决定,故高吸水量凝胶如Sephadex G-200,每mL总床体积可加0.3~0.5mg溶质,使用体积约为0.O2倍总体积;而低吸水量凝胶如Sephadex G–75,每mL总床体积加溶质质量为0.2mg,样品体积为0.Ol倍总体积。
(2)加样方法:如同离子交换柱层析一样,凝胶床经平衡后,吸去上层液体,待平衡液下降至床表面时,关闭流出口,用滴管加入样品液,打开流出口,使样品液缓慢渗入凝胶床内。当样品液面恰与凝胶床表面持平时,小心加入数mL洗脱液冲洗管壁。然后继续用大量洗脱液洗脱。
(3)洗脱:加完样品后,将层析床与洗脱液储瓶、检测仪、分部收集器及记录仪相连,根据被分离物质的性质,预先估计好一个适宜的流速,定量地分部收集流出液,每组分一至数mL。各组分可用适当的方法进行定性或定量分析。
凝胶柱层析一般都以单一缓冲溶液或盐溶液作为洗脱液,有时甚至可用蒸馏水。洗脱时用于流速控制的装置最好的是恒流泵。若无此装置,可用控制操作压的办法进行。样品体积不宜过多,最好为床体积的1%~5%,最多不要超过10%。样品浓度也不宜过大,浓度过大粘度大,分离效果差,一般不超过4%。
洗脱液应与膨胀一致,否则更换溶剂,凝胶体积会发生变化,影响分离效果。洗脱液要有一定的离子强度和pH值。分离血清蛋白常用0.02~0.1Mol/L pH 6.9~8.0的PBS液(0.14Mol/L NaCl)和0.1Mol/L pH8.0Tris-HCl缓冲盐溶液(0.14Mol/L NaCl)。
凝胶再生和保存
凝胶层析的载体不会与被分离的物质发生任何作用,因此凝胶柱在层析分离后稍加平衡即可进行下一次的分离操作。但使用多次后,由于床体积变小,流动速率降低或杂质污染等原因,使分离效果受到影响。此时对凝胶柱需进行再生处理,其方法是:先用水反复进行逆向冲洗,再用缓冲溶液平衡,即可进行下一次分离。
对使用过的凝胶,若短时间保存,只要反复洗涤除去蛋白质等杂质,加入适量防腐剂即可;若长期保存,则需将凝胶从柱中取出,进行洗涤、脱水和干燥等处理后,装瓶保存。