第四章 沉淀技术
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第四章免疫分析技术免疫分析技术是一种以生物学的免疫反应为基础,利用抗原与抗体的特异性结合来检测、定量和分析特定分子的方法。
免疫分析技术广泛应用于医学、生物学、农业、环境科学等领域,成为重要的实验室技术之一、本章将介绍几种免疫分析技术的原理和应用。
1. 免疫沉淀技术(Immunoprecipitation)免疫沉淀技术是利用抗体与抗原之间的特异性结合,将目标分子从复杂的混合物中沉淀下来。
该技术常用于分离、纯化和检测特定的蛋白质或其他生物分子。
免疫沉淀技术可以结合其他分析方法,如免疫印迹(Western blotting)或质谱分析,实现目标分子的定性和定量分析。
2. 免疫层析技术(Immunochromatography)免疫层析技术是一种简单、快速且易于操作的免疫分析方法。
该技术基于抗原与抗体之间的特异性结合,利用免疫层析柱或免疫层析纸将目标分子与其他分子分离。
例如,免疫层析技术可以用于临床诊断中的快速化验,如妊娠检测、HIV感染检测等。
3. 免疫荧光技术(Immunofluorescence)免疫荧光技术是一种通过利用荧光染料标记的抗体来检测目标分子的技术。
该技术可以在细胞、组织或组织切片中可视化目标分子的分布和定位。
免疫荧光技术广泛应用于生物学研究和医学诊断中,如免疫组织化学和细胞分析等。
4. 免疫酶联免疫吸附试验(Enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)ELISA是一种常用的免疫分析方法,可提供定性和定量的分析结果。
ELISA基于抗原与抗体之间的特异性结合,利用酶标记的二抗或底物发生化学反应,产生可测量的信号。
ELISA可以用于检测疾病标志物、药物残留物、激素和分子相互作用等。
免疫分析技术的应用非常广泛。
在医学领域,免疫分析技术可用于疾病的早期诊断、治疗监测和预后评估等。
在生物学研究中,免疫分析技术可以帮助研究者了解生物分子的结构、功能和相互作用。
第四章沉淀法在分离制备中,沉淀主要用于浓缩目的,或用于除去留在液相或沉淀在固相中的非必要成分。
沉淀:流体中分散悬浮的固体或液体,在重力、离心力、静电力等各种力场内,将粒子互相或自流体分离的作业。
例:澄清(clarification)、稠化(thickening)、类析(classification)、浮选(floatation)、重液分离(heavy liquid separation)、集尘(dust collection)。
其中使用离心力场的特称为离心分离。
一、沉淀的类型沉淀按其物理性质不同,可粗略分成两类:晶形沉淀和无定形沉淀 ( 又称非晶形沉淀或胶状沉淀 ) 。
晶形沉淀如:BaSO4,MgNH4PO4, CaC2O4·2H2O , PbSO4其颗粒直径约0.1 ~ 1 μ m 。
非晶形沉淀: Fe2O3·nH2O , ZnS ,Al2O3·nH2O[Al(OH)3] 其颗粒直径一般 <0.02 μ m 。
晶形沉淀:内部排列较规则,结构紧密,整个沉淀所占体积较小,易沉降于容器底部。
无定形沉淀,由许多疏松聚集在一起的微小沉淀颗粒组成,排列杂乱无章,有时又包含大量数目的 H2O ,所以是疏松的絮状沉淀。
介于晶形沉淀与无定形沉淀之间的为凝乳状沉淀,颗粒大小 0.1>d>0.02 μ m ,如 AgCl 。
二、沉淀的形成沉淀的形成一般经过晶核形成和晶核长大两个过程。
将沉淀剂加入试液中,当形成沉淀的离子浓度乘积大于其 KSP ,离子通过静电引力结合成一定数目的离子群,即为晶核。
晶核形成后,构晶离子向晶核表面沉积,晶核就逐渐长大成微粒。
聚集速度 V :由离子聚集成晶核,再进一步积集成沉淀颗粒的速度。
定向速度 V ′:在聚集的同时,构晶离子又按一定晶格排列,这种定向排列速度。
若聚集速度 V 大,而定向排列速度 V ′小,即离子很快聚集来生成沉淀微粒,却来不及进行晶格排列,则得到的是非晶形沉淀。
(即分散物质),分散内相的颗粒大小为1—100毫微米.胶体溶液不是稳定的,在一定的条件下,它们的颗粒能相聚结而沉降。
所以首先应对胶体溶液的形成有所了解:在蛋白质或酶的颗粒表面分布着各种亲水基团、如—COOH,-NH2,-OH,这些亲水基团吸聚着许多水分子,这种作用称为水合,水分子在颗粒表面形成一层水膜(溶剂化膜),由于水膜的存在,颗粒间被分隔开,水膜愈大,胶体溶液愈稳定.同时像蛋白酶等酶分子中,含有不同数目的酸性和碱性氨基酸,其肽链的两端有不同数目的自由羧基和氨基,这些基团使蛋白酶颗粒表面带有一定的电荷,因相同电荷的排斥作用,也使颗粒彼此分离,所以蛋白酶水溶液是一种稳定的亲水胶体溶液,如果在溶液中加入一定量的沉淀剂如〔NH4)2SO4,由于沉淀剂(NH4)2SO4的亲水性比蛋白质或酶的亲水性大,它能与大量的水分子结合,使水膜退化、消失而脱水,同时由于(NH4)2SO4的解离,中和了蛋白质或酶颗粒所带的电荷,颗粒间失去相互的排斥力,在布朗运动的互相碰撞下,蛋白质或酶分子结合成聚集物而沉淀析出,其机理可用图4表示。
②有机溶剂沉淀法基本原理:降低溶液介电常数,增加异性电荷间的引力;破坏水化层丙酮、乙醇、甲醇利用酶与其他杂质在有机溶剂中的溶解度不同,而使酶与杂质分离的方法称为有机溶剂沉淀法。
有机溶剂之所以能使酶沉淀析出,主要是由于有机溶剂的存在会使溶液的介电常数降低。
例如,20℃时水的介电常数为80xl0-12F/m,而82%乙醇水溶液的介电常数为40x10—12F/m。
溶液的介电常数降低,就使溶质分子间的静电引力增大,互相吸引而易于凝集。
同时,对于具有水膜的分子来说,有机溶剂与水互相作用使溶质分子表面的水膜被破坏,也使其溶解度降低而沉淀析出.常用于酶的沉淀分离的有机溶剂有乙醇、丙酮、异丙醇、甲醇等。
有机溶剂的用量一般为酶液体积的2倍左右,有机溶剂的体积分数约为70%.但是不同的酶和使用不同的有机溶剂时,使用浓度亦有所不同。