离子交换层析
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离子交换层析的原理和应用1. 原理概述离子交换层析是一种常用的分离和纯化技术,基于离子交换剂与目标物质之间的相互作用。
其原理是利用交换剂固定在固定相上的活性基团与待分离物质之间的化学吸附和解析度差异来实现目标物质的纯化和富集。
2. 交换剂的选择在离子交换层析中,选择合适的交换剂对分离效果至关重要。
- 强酸型离子交换剂:适用于分离酸性物质。
- 强碱型离子交换剂:适用于分离碱性物质。
- 强酸型离子交换剂与强碱型离子交换剂的混合:适用于分离中性物质。
3. 实验步骤离子交换层析的实验步骤如下: 1. 样品预处理:将待分离物质从样品中提取出来并纯化。
2. 选择合适的离子交换剂:根据目标物质的特性选择合适的离子交换剂。
3. 准备固定相:将离子交换剂固定在合适的固定相上。
4. 填充层析柱:将固定相装填到层析柱中。
5. 样品加载:将样品溶液加载到层析柱上,目标物质与离子交换剂发生相互作用。
6. 洗脱:通过改变溶液条件,如浓度、pH值等,使目标物质与离子交换剂解离,从而洗脱出来。
4. 应用领域离子交换层析广泛应用于以下领域: - 生物制药:用于分离和纯化蛋白质、抗体、核酸等生物大分子。
- 环境监测:用于分离和富集水样中的有机和无机污染物。
- 食品工业:用于食品添加剂、色素、香料等的分离和纯化。
- 化学分析:用于分析样品中的离子和有机物质。
- 生命科学研究:用于研究生物大分子的性质和相互作用。
5. 优点和局限性离子交换层析具有以下优点: - 分离效果好:可以实现高纯度的目标物质。
-操作简单:实验步骤相对简单,易于操作。
- 高选择性:可以通过调整离子交换剂和溶液条件来实现目标物质的选择性分离。
然而,离子交换层析也存在一些局限性: - 样品负荷量有限:由于固定相的固定容量限制,样品负荷量较小。
- 洗脱效果难以调控:洗脱条件的调控比较复杂,对操作者要求较高。
- 耗时较长:由于样品加载和洗脱等步骤的需要,离子交换层析需要较长的时间。
离子交换层析法一、原理离子交换层析法是从复杂的混合物中,分离性质相似大分子的方法之一,依据的原理是物质的酸碱性、极性,也就是所带阴阳离子的不同。
由于蛋白质也有等电点,当蛋白质处于不同的pH条件下,其带电状况也不同。
阴离子交换基质结合带有负电荷的蛋白质,所以这类蛋白质被留在柱子上,然后通过提高洗脱液中的盐浓度等措施,将吸附在柱子上的蛋白质洗脱下来。
结合较弱的蛋白质首先被洗脱下来。
反之阳离子交换基质结合带有正电荷的蛋白质,结合的蛋白可以通过逐步增加洗脱液中的盐浓度或是提高洗脱液的pH值洗脱下来。
二、方法与步骤:1.实验试剂与仪器:可溶性蛋白质溶液、TB缓冲液、NaCl溶液、乙醇、去离子水,层析柱、移液器、尼龙纱布、离子交换剂......2.实验步骤(1)装柱:取出层析柱,用去离子水冲洗干净,连接好管子后固定柱子;用水冲洗层析柱3-5次,每次10ml去离子水;取出填料,静止至室温后,根据需要用移液器取出3-5ml的填料进行装柱,用去离子水冲洗填料5个柱体积;(2)柱的平衡与上样:用0.02M TB bufferA缓冲液(PH7.6)平衡Ni柱,直至流出液的pH为7.6;对处理的样品进行过滤后,缓慢上样让蛋白充分结合;(3)洗杂蛋白:用0.02M TB bufferA 缓冲液(PH7.6)过柱,清洗没有结合到层析柱上的杂蛋白,至流出液与缓冲液的OD值接近为止,流出液取20ul做SDS-PAGE检测;用含10mMNaCL的TB bufferA 缓冲液(PH7.6)过柱,共洗约30ml,至流出液与含10mMNaCL的TB bufferA 缓冲液的OD值接近为止,流出液取20ul做SDS-PAGE检测;分别用含20mMNaCL、40mMNaCL、60mMNaCL、80mMNaCL、100mMNaCL 的TB bufferA 缓冲液(PH7.6)过柱,共洗约30ml,至流出液与含20mMNaCL、40mMNaCL、60mMNaCL、80mMNaCL、100mMNaCL的TB bufferA 缓冲液的OD值接近为止,流出液取20ul做SDS-PAGE检测;(4)解离目的蛋白(洗脱):分别用含100mMNaCL、200mMNaCL、500mMNaCL、1000mMNaCL的TB bufferA 缓冲液(PH7.6)过柱,共洗约30ml,至流出液与含100mMNaCL、200mMNaCL、500mMNaCL、1000mMNaCL的TB bufferA 缓冲液的OD值接近为止,流出液取20ul做SDS-PAGE检测;(5)柱的清洗与保存:用含1000mMNaCL的TB bufferA缓冲液(PH7.6)以冲洗层析柱,共冲洗30ml;用浓度为1.5M的NaCl溶液冲洗层析柱,共冲洗30ml;用过滤去离子水冲洗50ml;用20%乙醇冲洗30ml后于4℃20%乙醇中保存。
离子交换层析离子交换层析,是一种常用的分离纯化技术,通过固定相上的离子交换剂与溶液中的离子发生置换反应,实现对目标离子的选择性分离。
它广泛应用于水处理、制药、生物技术、食品工业等领域,发挥着重要的作用。
在离子交换层析中,离子交换剂是关键的分离介质。
一般来说,离子交换剂是具有离子可交换功能的均质材料。
根据介质的性质,离子交换剂可以分为阳离子交换剂和阴离子交换剂,用于分离以阳离子或阴离子形式存在的目标物质。
离子交换剂的选择应考虑到分离的目标离子的性质和阳离子或阴离子交换剂的特性。
离子交换层析的工作原理是离子在固定相和液相之间的交换作用。
通过溶液中的离子与固定相上的离子交换剂发生反应,固定相上的离子交换剂也可释放出根离子或酸离子以与液相中的离子发生反应。
在离子交换的过程中,目标离子与固定相上的离子交换剂发生选择性的吸附与解吸,实现了目标离子的分离纯化。
离子交换层析的工艺流程通常包括前处理、进料、洗脱和再生等步骤。
前处理是为了使进料溶液与离子交换剂更好地接触,可以采用调整pH值、滤除杂质等方法。
进料环节是将目标离子溶液与离子交换剂接触,使离子发生交换反应。
洗脱是将目标离子被吸附在固定相上的离子交换剂从固定相上解吸出来,采用调整pH值、改变浓度等方法。
再生是将已经吸附的离子交换剂通过一定的操作条件重新得到可再使用的形式。
离子交换层析具有许多优点。
首先,层析介质的选择性强,可以实现高效的纯化分离。
其次,离子交换层析可以在常温下进行,避免了高温条件下目标物质的失活。
再次,操作简单,易于控制,适合大规模工业生产。
此外,离子交换层析还可以实现连续操作,提高生产效率。
总结起来,离子交换层析是一种重要的分离纯化技术,广泛应用于水处理、制药、生物技术、食品工业等领域。
通过选择合适的离子交换剂和优化工艺条件,可以实现对目标离子的高效分离纯化,为各个领域的生产提供了有力的支持。
离子交换层析在各方面的应用离子交换层析(Ion Exchange Chromatography简称为IEC)是以离子交换剂为固定相,依据流动相中的组分离子与交换剂上的平衡离子进行可逆交换时的结合力大小的差别而进行分离的一种层析方法。
离子交换层析技术已广泛用于各学科领域。
在生物化学及临床生化检验中主要用于分离氨基酸、多肽及蛋白质,也可用于分离核酸、核苷酸及其它带电荷的生物分子。
【2】2009年方希修,王冬梅等人应用平板式膜超滤技术与DEAE高子交换层析法对卵黄免疫球蛋白(IgY)进行分高纯化,经DEAE离子交换层析得到高纯度的IgY。
【4】2010年马江涛、陈昕等人使用Bio—Rad的DiaSTAT糖化血红蛋白检测系统(LPLC)和Biosystem.S.A的微柱离子交换层析法分别测定糖化血红蛋白,并进行精密度、网收率、干扰闪素及相关性的比较分析,证明了离子交换层析法测定糖化血红蛋白的方法适合临床常规应用。
【5】2010年蒋超,张或等人用超滤、阳离子交换层析方法从热钙法处理过的干酪乳清中分离纯化乳铁蛋白,其纯度达93.6%。
近年来,随着合成技术的发展和生产的需要,人工合成的刚性材料被陆续开发出来,这也是未来离子交换介质发展的一个趋势。
1.层析分离纯化家兔血清PONl条件的优化代恒、赵敏等人报道,Paraoxonase(PONl)是--个钙离子依赖的酯酶,它可以水解包括有机磷类,芳香酯类在内的多种化合物。
作为一种生物酶,PONl 可以在普通的生物环境下将有机磷类毒剂迅速水解,使之分解为无毒或低毒的化合物。
存在于血清中的PONl,可达到在有机磷毒物到达它的生物受体之前将其清除的目的。
在本研究中,使用Cibacron Blue F3GA琼脂糖的假亲和层析得到初步分离富含PONl的Cibacron流分,选定DEAE Sepharose Fast Flow为离子交换层析介质,通过AKTA purifier全自动层析仪,在PH值分别为7.0,7.5,8.0,8.5,9.0,9.5条件下对Cibacron流分进行离子交换层析。
离子交换层析操作方法离子交换层析(Ion Exchange Chromatography)是一种常用的分离和纯化生物大分子的方法,例如蛋白质、核酸等。
其原理是利用固定在固相上的离子交换剂与样品中的离子之间发生物理吸附和解离平衡,通过调节其溶剂系统、pH值、盐浓度等条件,使样品中的不同离子以不同的速率从固相上解离下来,从而实现分离目标分子的目的。
离子交换层析操作可以分为以下几个步骤:1. 样品处理:样品的处理对于离子交换层析的成功与否至关重要。
通常情况下,样品需要经过蛋白质提取等步骤,获得纯净的样品溶液。
如果样品中含有较高浓度的盐类等杂质,可以通过浓缩、洗涤等方法去除。
2. 选择合适的离子交换剂:离子交换剂的选择是根据样品中所含离子的性质来决定的。
对于阴离子,通常选择带有正电荷的阳离子交换剂(如硫酸树脂、乙二胺树脂等);对于阳离子,通常选择带有负电荷的阴离子交换剂(如盐酸树脂、硝酸树脂等)。
3. 准备离子交换柱:选择合适的柱子尺寸和填充物,通常为高分子量亲水性凝胶。
将填充物装入离子交换柱中,并保持均匀填充。
4. 培养条件:根据样品特性和目的,设置适当的培养条件。
其中包括pH值、溶剂系统和盐浓度。
这些条件的选择需要根据样品的性质(酸碱性,亲水性等)和需要分离的目标纯化物的性质来确定。
5. 样品加载:将经过处理的样品加入离子交换柱,采用适当的流速保持平衡。
溶剂的选择和流速的控制主要是为了交换离子的速率与静电吸附的速率之间达到适当的平衡。
6. 洗脱:通过改变培养条件或溶剂梯度洗脱目标分离物和杂质。
通常使用梯度洗脱的方式,即梯度调整溶剂中的离子浓度,以促进目标物质逐步从离子交换剂上脱附。
7. 浓缩和储存:将洗脱得到的目标分离物浓缩并储存。
离子交换层析操作常见的问题及解决方案:1. 样品中存在杂质:可以通过前处理步骤(如超滤、浓缩等)进行预处理,去除杂质,以保证在交换剂上发生特异性吸附。
2. 分离效果不佳:可以通过改变溶剂系统、pH值或盐浓度等因素来优化分离条件,选取合适的条件以提高分离效果。