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蛋白质纯化知识详解一、蛋白纯化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。
一般蛋白纯化采用的方法为树脂法。
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，必要时可加入相应的保护剂（例如蛋白酶抑制剂），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分子量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率，常用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，柱效则是指各蛋白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。
二、纯化程序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，不丢失生物活性。
为此，动物材料应先剔除结缔组织和脂肪组织，种子材料应先去壳甚至去种皮以免受单宁等物质的污染，油料种子最好先用低沸点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。
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。
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。
（2）利用溶解度差别影响蛋白质溶解度的外部因素有：1、溶液的pH；2、离子强度；3、介电常数；4、温度。
但在同一的特定外部条件下，不同蛋白质具有不同的溶解度。
1、等电点沉淀：原理：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趋于聚集沉淀。
因此在其他条件相同时，他的溶解度达到最低点。
在等电点之上或者之下时，蛋白质分子携带同种符号的净电荷而互相排斥，阻止了单个分子聚集成沉淀，因此溶解度较大。
不同蛋白质具有不同的等电点，利用蛋白质在等电点时的溶解度最低的原理，可以把蛋白质混合物分开。
当pH被调到蛋白质混合物中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，那些等电点高于或低于该pH的蛋白质则仍留在溶液中。
这样沉淀出来的蛋白质保持着天然的构象，能重新溶解于适当的pH和一定浓度的盐溶液中。
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.盐溶作用主要是由于蛋白质分子吸附某种盐类离子后，带电层使蛋白质分子彼此排斥，而蛋白质与水分子之间的相互作用却加强，因而溶解度增高。
球蛋白溶液在透析过程中往往沉淀析出，这就是因为透析除去了盐类离子，使蛋白质分子之间的相互吸引增加，引起蛋白质分子的凝集并沉淀。
当溶液的离子强度增加到一定程度时，蛋白质溶解程度开始下降。
当离子强度增加到足够高时，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。
盐析作用主要是由于大量中性盐的加入使水的活度降低，原来溶液中的大部分甚至全部的自由水转变为盐离子的水化水。
此时那些被迫与蛋白质表面的疏水集团接触并掩盖他们的水分子成为下一步最自由的可利用的水分子，因此被移去以溶剂化盐离子，留下暴露出来的疏水基团。
蛋白质疏水表面进一步暴露，由于疏水作用蛋白质聚集而沉淀。
盐析沉淀的蛋白质保持着他的天然构象，能再溶解。
盐析的中性盐以硫酸铵为最佳，在水中的溶解度很高，而溶解度的温度系数较低。
生物制药技术中的蛋白质纯化方法详解蛋白质纯化是生物制药技术中的重要一环，其目的是从复杂的混合物中分离出目标蛋白质，并获取高纯度的产物。
这是一项挑战性的工作，涉及到许多不同的技术和方法。
本文将详细介绍几种常见的蛋白质纯化方法。
蛋白质纯化的第一步通常是通过细胞破碎将目标蛋白质从混合物中释放出来。
最常用的方法是机械破碎，通过高速离心或超声波处理来打破细胞壁。
这会导致细胞的破碎和溶解，释放出细胞内的蛋白质。
接下来，需要选择一种适合的分离方法来将目标蛋白质与其他组分分离开来。
以下是几种常见的蛋白质纯化方法：1. 亲和纯化：这种方法利用目标蛋白质与一种亲和剂之间的特异性结合，并通过这种结合关系来将蛋白质从混合物中分离出来。
亲和剂可以是抗体、配体或金属离子等。
例如，可以通过免疫亲和纯化来利用抗体与目标蛋白质结合，然后使用柱层析等技术来分离蛋白质。
2. 柱层析：柱层析是一种常用的蛋白质纯化方法，利用目标蛋白质与柱填充物之间的物理或化学相互作用来分离蛋白质。
常用的柱层析方法包括离子交换层析、逆向相层析、尺寸排阻层析等。
离子交换层析是基于蛋白质带电性质的分离原理，逆向相层析则是利用蛋白质与柱填充物之间的亲水性差异来分离。
3. 凝胶电泳：凝胶电泳是一种常用的蛋白质分离方法，通过目标蛋白质在凝胶电场中的迁移速率差异来实现分离。
常见的凝胶电泳方法包括聚丙烯酰胺凝胶电泳、聚丙烯酰胺-硬脂酸凝胶电泳等。
凝胶电泳还可以与其他纯化方法结合使用，例如将目标蛋白质从凝胶中剪切下来进行后续纯化。
4. 超滤：超滤是一种基于分子量的蛋白质纯化方法。
通过选择合适的膜孔径和操作条件，可以将目标蛋白质从较大分子量的杂质分离出来。
超滤适用于蛋白质与其他组分大小相差较大的情况，例如将蛋白质从蛋白质复合物或聚合物中纯化出来。
5. 透析：透析是一种常用的蛋白质纯化和浓缩方法，通过将混合物置于透析膜中，根据蛋白质与其他组分之间的分子量差异来实现分离。
透析可以用于去除小分子杂质、盐溶液等，从而获得高纯度的蛋白质。
重组蛋白亲和层析方法重组蛋白亲和层析方法（Recombinant Protein Affinity Chromatography）引言：重组蛋白是一种在基因重组技术的帮助下人工合成的蛋白质。
在过去的几十年中，重组蛋白已成为生物科学研究的重要工具，用于诊断、治疗和基因工程等领域。
而亲和层析是一种常用的分离纯化蛋白质的方法。
在重组蛋白纯化过程中，亲和层析常常被用于分离特定的重组蛋白，并以高纯度进行后续研究。
原理：重组蛋白亲和层析的原理依赖于蛋白质与其特异性结合物质之间的亲和力。
一般来说，亲和层析主要分为两个步骤：亲和树脂的制备和重组蛋白的分离纯化。
亲和树脂的制备通常包括两个关键步骤：首先，树脂选择。
树脂的选择应基于目标蛋白的特异性结合，通常是通过蛋白质与特定分子的化学键合实现。
其次，树脂修饰。
进行化学修饰可以调整树脂表面的性质，提高亲和层析的选择性和纯度。
常用的树脂包括：亲和树脂（如青蛋白树脂、GSH-Sepharose 树脂等）、离子交换树脂（如阳离子交换树脂、阴离子交换树脂等）和柔性多色树脂（如 GST树脂等）。
亲和树脂的制备后，开始进行蛋白的分离纯化。
这一步骤通常涉及到样品预处理、样品加载、非特异性结合物的洗脱和目标蛋白的洗脱。
样品预处理有时需要去除杂质、浓缩样品以及调整pH和离子强度等。
样品加载是将样品加载到亲和树脂上，通过和树脂上的结合物发生亲和作用而保留目标蛋白质。
非特异性结合物的洗脱可以采用缓冲溶液的洗脱，使其与树脂脱离。
目标蛋白的洗脱可以通过减少亲和性配对或者改变条件，从而使其与亲和树脂解离。
优势：重组蛋白亲和层析是一种高选择性和高效的纯化方法。
相比于其他方法，它具有以下优势：1. 高纯度：由于亲和层析是一种特异结合的方法，因此可以非常有效地分离纯化目标蛋白，得到高纯度的蛋白样品。
2. 高产量：使用亲和层析可以在一次操作中纯化大量目标蛋白，从而提高蛋白的产量。
3. 高效性：亲和树脂具有高结合容量，可以吸附大量目标蛋白，从而在短时间内完成蛋白的分离纯化。
分离纯化血浆蛋白时应考虑的原则1. 引言血浆蛋白是血液中的重要组成部分，对人体具有重要的生理功能。
血浆蛋白的分离纯化是研究血浆蛋白功能和结构的关键步骤。
在进行血浆蛋白的分离纯化过程中，需要考虑一些原则，以确保得到纯度高、活性好的血浆蛋白样品。
本文将围绕这些原则展开叙述。
2. 原则一：选择合适的分离纯化技术在分离纯化血浆蛋白时，应根据目标蛋白的性质选择合适的分离纯化技术。
常用的技术包括电泳、柱层析、过滤、离心等。
不同的技术有不同的原理和适用范围，选择合适的技术可以提高分离纯化效果。
3. 原则二：优化样品处理步骤样品处理步骤的优化对蛋白质的分离纯化至关重要。
常见的样品处理步骤包括血浆的收集、去除细胞和颗粒物、提取蛋白等。
在进行这些步骤时，需要注意避免蛋白的降解、损失和污染，选择合适的缓冲液和酶，严格控制温度和时间等。
4. 原则三：确保最佳的分离条件在进行血浆蛋白的分离纯化时，需要优化分离条件，以获得最佳的分离效果。
分离条件包括pH值、离子强度、温度、流速等。
通过调整这些条件，可以改变蛋白质的溶解度、分子间相互作用，从而实现血浆蛋白的选择性分离。
5. 原则四：采用多种方法结合进行纯化血浆蛋白的分离纯化是一个复杂的过程，常常需要采用多种方法进行结合，以提高分离纯化效果。
例如，可以先进行电泳分离，然后再经过柱层析纯化。
不同方法的结合可以互补不足，提高分离纯化的效率和纯度。
6. 原则五：纯度与活性的平衡在进行血浆蛋白的分离纯化时，需要在纯度与活性之间寻求平衡。
对于一些研究需要高纯度蛋白的情况，可以采用更严格的纯化条件，但这可能会降低蛋白的活性。
因此，在分离纯化过程中，需要根据具体应用的需要，选择合适的纯化条件。
7. 原则六：检测和验证纯化结果分离纯化血浆蛋白后，需要对纯化结果进行检测和验证，以确保分离纯化的成功。
常用的检测方法包括SDS-PAGE凝胶电泳、Western blotting、质谱分析等。
通过这些方法可以确定纯化蛋白的分子量、纯度和活性等。
