蛋白纯化液相层析
- 格式:pdf
- 大小:4.79 MB
- 文档页数:138
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(如果做不到呢?比如蛋白以包涵体形式存在),不丢失生物活性。
为此,动物材料应先提出结缔组织和脂肪组织,种子材料应先去壳甚至去种皮以免手单宁等物质的污染,油料种子最好先用低沸点(为什么呢)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。
破碎细菌细胞壁的常用方法有超声波破碎,与砂研磨、高压挤压或溶菌酶处理等。
组织和细胞破碎后,选择适当的缓冲液把所要的蛋白提取出来。
细胞碎片等不溶物用离心或过滤的方法除去。
如果所要的蛋白主要集中在某一细胞组分,如细胞核、染色体、核糖体或可溶性细胞质等,则可利用差速离心的方法将它们分开,收集该细胞组分作为下步纯化的材料。
如果碰上所要蛋白是与细胞膜或膜质细胞器结合的,则必须利用超声波或去污剂使膜结构解聚,然后用适当介质提取。
2. 粗分级分离:当蛋白质提取液(有时还杂有核酸、多糖之类)获得后,选用一套适当的方法,将所要的蛋白与其他杂蛋白分离开来。
一般这一步的分离用盐析、等电点沉淀和有机溶剂分级分离等方法。
这些方法的特点是简便、处理量大,既能除去大量杂质,又能浓缩蛋白溶液。
有些蛋白提取液体积较大,又不适于用沉淀或盐析法浓缩,则可采用超过滤、凝胶过滤、冷冻真空干燥或其他方法进行浓缩。
3.细分级分离:样品经粗分级分离以后,一般体积较小,杂蛋白大部分已被除去。
进一步纯化,一般使用层析法包括凝胶过滤、离子交换层析、吸附层析以及亲和层析等。
关于胶原蛋白纯化几种方法的论述胶原蛋白是一种在组织修复和再生中起关键作用的蛋白质。
纯化胶原蛋白对于研究其结构、生物学功能以及制备相关生物材料是必不可少的。
在胶原蛋白的纯化过程中,可以采用多种方法,包括离心、电泳、柱层析和亲和纯化等。
首先,离心是最常用的初步分离方法之一、胶原蛋白的提取通常从组织样品中开始,通过机械方法破碎组织,然后对混合物进行高速离心,以分离胶原蛋白。
这种方法可以消除非溶解的细胞碎片和其他杂质,但无法将胶原蛋白与其他蛋白质分离。
其次,电泳是一种常用的纯化方法。
传统电泳分离方法依靠蛋白质分子在电场中的电荷和尺寸差异来进行分离。
胶原蛋白的特定pH值和分子量使得其迁移速度与其他蛋白质不同,因此可以通过电泳方法进行纯化。
然而,由于胶原蛋白的水溶性较低,它常常以多聚体形式存在,因此电泳分离时容易形成聚集体,导致分离效果不佳。
柱层析是一种常见的高效液相层析技术,也是胶原蛋白纯化中常用的方法之一、通过将样品在柱层析填料中与填料上的固定相相互作用,将胶原蛋白与其他蛋白质分离。
柱层析可以根据分子大小、电荷、亲和力等选择不同的层析填料,以实现目标蛋白质的有效分离。
对于胶原蛋白的纯化,常用的柱层析方式包括凝胶过滤层析、离子交换层析和亲和层析等。
其中凝胶过滤层析常用于分离胶原蛋白与其他蛋白质之间的大小差异,离子交换层析则利用胶原蛋白的电荷差异进行分离,而亲和层析则通过特定配体与胶原蛋白结合来实现分离。
综上所述,胶原蛋白的纯化方法包括离心、电泳、柱层析和亲和纯化等多种方法。
通过选择合适的纯化方法,可以有效地分离纯化目标胶原蛋白,并为后续的研究和应用提供高质量的样品。
然而,每种方法都有其优缺点,因此在选择纯化方法时需要综合考虑实验目的和样品特性。
在未来的研究中,还有待进一步发展更高效、更精确的胶原蛋白纯化方法。
一.分子筛(凝胶层析)原理:用一般的柱层析方法使相对分子质量不同的溶质通过具有分子筛性质的固定相(凝胶),从而使蛋白质分离。
优点:1.洗脱条件简单,往往只需要一种缓冲溶液,可以使用任何缓冲液。
2.实验操作相对简单3.条件温和,对蛋白活性保持率高4.既可以对标签蛋白纯化也可以对非标签蛋白纯化。
缺点:1. 工艺放大困难:分子筛层析无法遵循线性放大原则,即使遵循柱床高度不变的原则,工艺流速如何进行调整,也是需要面临的问题。
2. 层析柱装填困难3.对上样量有要求4.测定柱效困难5.反复使用层析柱困难二.亲和层析原理:亲和层析是一种吸附层析,亲和层析利用固相介质中的配基与混合生物分子之间亲和能力不同而进行分离,当蛋白混合液通过层析柱时,与配基能够特异性结合的蛋白质就会被吸附固定在层析柱中,其他的蛋白质对配体不具有特异性的结合能力,将通过柱子洗脱下来,这种结合在一定条件下是可逆的,选用适当的洗脱液,改变缓冲液的离子强度和pH 值或者选择更强的配体结合溶液将结合的蛋白质洗脱下来,而无亲和力的蛋白质最先流出层析柱。
优点:1. 亲和层析法是分离蛋白质的一种极为有效的方法,它经常只需经过一步处理即可使某种待提纯的蛋白质从很复杂的蛋白质混合物中分离出来,而且纯度很高。
2. 是最有效的生物活性物质纯化方法,它对生物分子选择性的吸附和分离,可以取得很高的纯化倍数。
此外蛋白在纯化过程中得到浓缩,结合到亲和配基后,性质更加稳定,其结果提高了活性回收率。
此外它可以减少纯化步骤,缩短纯化时间,对不稳定蛋白的纯化十分有利。
缺点:1.除特异性的吸附外,仍然会因分子的错误认别和分子间非选择性的作用力而吸附一些杂蛋白质,另洗脱过程中的配体不可避免的脱落进入分离体系。
2. 载体较昂贵,机械强度低,配基制备困难,有的配基本身要经过分离纯化,配基与载体耦联条件激烈等。
三.离子交换层析原理:离子交换层析根据样品表面电荷不同进行分离纯化的技术,根据不同蛋白样品在同一Ph条件下所带电荷正负以及带电荷量不同而将不同蛋白样品分离。
蛋白质层析原理
蛋白质层析是一种常用的分离和纯化蛋白质的技术。
其原理基于蛋白质在不同条件下与固定相之间的相互作用差异。
层析柱内填充有具有特定性质的固定相,通常为聚合物凝胶或亲和性树脂。
当样品溶液通过层析柱时,蛋白质会根据其相互作用类型和特性与固定相发生不同程度的相互作用,从而实现分离和纯化。
根据蛋白质与固定相的相互作用类型不同,蛋白质层析可分为几种常见的类型,包括离子交换层析、凝胶过滤层析、亲和性层析和逆向相层析。
离子交换层析利用蛋白质对固定相上带电离子交换作用的差异进行分离。
凝胶过滤层析则是根据蛋白质的大小选择性通过凝胶网孔的大小进行分离。
亲和性层析则利用蛋白质与特定配体之间的特异性结合作用进行分离。
逆向相层析则是根据蛋白质与固定相之间的亲水或疏水性质差异进行分离。
层析过程中,样品溶液先经过等离子体预处理以去除杂质物质,然后通过进样器加入层析柱。
通过改变流动相(即溶剂体系)、温度和pH等条件,可以调节蛋白质与固定相之间的相互作用,从而实现目标蛋白质的分离和纯化。
蛋白质可以通过梯度洗脱或者洗涤缓慢地从固定相中洗脱出来,不同分子量或特性的蛋白质被分离开来。
蛋白质层析是一种灵活、高效的蛋白质纯化技术,可以根据蛋白质的特性和需求选择不同的层析类型和条件,获得高纯度的蛋白质样品。
同时,与其他蛋白质纯化方法相比,层析技术对
蛋白质产量和质量的影响相对较小,因此广泛应用于生物医学、生物工程和生物化学等领域中的蛋白质研究和工业生产中。
蛋白质分离和纯化技术的研究和应用蛋白质是生物体内最基本的分子,其担负着细胞结构与功能、物质转运、信号传递等重要生理功能。
由于生物样品中蛋白质种类众多、含量差异较大,为了深入揭示蛋白质的生物学功能和结构特性,必须对蛋白质进行精确分离和纯化。
本文将介绍蛋白质分离和纯化技术的研究和应用。
一、蛋白质分离技术蛋白质分离是指将复杂的蛋白质混合物进行分离,得到不同种类的纯化蛋白质的过程。
在蛋白质分离的基础上,再进行进一步纯化,能够更好地揭示蛋白质的生物学特性。
(一)凝胶电泳凝胶电泳是当前最常用的蛋白质分离技术之一。
它基于蛋白质的电荷、大小、形状和亲疏水性等性质,利用电场将蛋白质分子沿着凝胶移动,实现分子大小的分离。
凝胶电泳具有分离效果好、操作简单易行、样品消耗量小以及可视化等优点。
(二)液相色谱液相色谱(Liquid chromatography)是一种通过化学亲和性、分子大小、极性与非极性等属性分离物质的分离技术。
常用的液相色谱有透析液相色谱、醚基、硅烷基、反相、离子交换、凝胶过滤等类型。
其中反相色谱在蛋白质分离中尤为重要,它基于不同蛋白质在疏水性基质表面的分配系数不同,以蛋白质的亲水性为基础进行分离。
二、蛋白质纯化技术蛋白质纯化是指在获得蛋白质的基础上,通过不同的纯化技术去除其中的杂质,得到纯度高的蛋白质分子。
蛋白质的纯化技术主要分为两类:非特异性纯化和特异性纯化。
(一)非特异性纯化非特异性纯化是指利用物理化学性质对样品进行分步纯化,将目标分子与混杂物质逐步分离开来的方法。
常用的非特异性纯化技术有盐析、凝胶过滤和透析等。
其中,盐析技术是常用的一种非特异性纯化技术,它利用富集目标蛋白质对盐的结合能力高于混杂蛋白质的特性,将混杂蛋白质和目标蛋白质分离。
(二)特异性纯化特异性纯化是指通过蛋白质与配体、抗体等生物学活性团之间的特异作用进行分离纯化的方法。
常用的特异性纯化技术包括亲和层析、免疫亲和层析等。
其中,亲和层析是一种重要的特异性纯化技术,它通过识别目标蛋白质与固定于固相材料上的亲和基团之间的特异性互作来分离纯化蛋白质。
蛋白质的纯化的方法及原理蛋白质的纯化是从其来源中去除其他有机物和无机物,使其成为纯净的蛋白质样品的过程。
蛋白质纯化的方法可以根据需要选择,其中常用的方法包括盐析、凝胶过滤、电泳、金属柱层析、亲和层析、离子交换层析、逆相高效液相色谱等。
下面将详细介绍这些方法及其原理。
一、盐析盐析是利用不同浓度的盐溶液对蛋白质溶液进行逐渐稀释,从而使蛋白质发生沉淀的过程。
纯化蛋白质的关键是利用蛋白质与溶剂中离子之间的相互作用来控制蛋白质的溶解和沉淀过程。
在盐析中,通过选择离子强度和种类可以调整蛋白质溶液中所需溶剂化离子的浓度,达到沉淀和纯化蛋白质的目的。
二、凝胶过滤凝胶过滤是一种分子筛分离方法,利用不同孔径的凝胶进行分离。
凝胶的孔径能够排除较大分子,如核酸和细胞碎片,而较小分子,如蛋白质则能通过孔隙,实现纯化。
该方法简单易行,不需要任何特殊设备,适用于中小分子量的蛋白质纯化。
三、电泳电泳是利用蛋白质在电场中的移动性差异进行分离和纯化的方法。
常用的电泳方法有平板电泳、SDS-PAGE(聚丙烯酰胺凝胶电泳)和Western blotting (免疫印迹法)等。
电泳能够根据蛋白质的电荷、分子大小和不同的电场力,在凝胶中分离蛋白质,使其形成带状。
通过切割所需蛋白质的带状区域,可以实现对目标蛋白质的纯化。
四、金属柱层析金属柱层析是利用金属离子与蛋白质之间的亲和性进行分离的方法。
金属柱通常被配制成金属离子亲和基质,并固定在柱子上。
目标蛋白质通过与金属离子发生亲和作用而被保留在柱中,其他杂质则从柱中流出。
通过调节洗脱缓冲液的离子浓度和pH值,可实现对目标蛋白质的纯化。
五、亲和层析亲和层析是利用配体与其特异性结合的蛋白质进行分离和纯化的方法。
通常将配体固定在柱子上,待蛋白质样品通过柱子时,目标蛋白质与配体结合,其他杂质则流失。
通过改变洗脱缓冲液的条件,如离子浓度、pH值和络合剂的添加,可以实现目标蛋白质的纯化。
六、离子交换层析离子交换层析是一种利用蛋白质与离子交换基质之间的相互作用进行分离和纯化的方法。
蛋白质分离纯化的方式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(如果做不到呢?比如蛋白以包涵体形式存在),不丢失生物活性。
为此,动物材料应先提出结缔组织和脂肪组织,种子材料应先去壳甚至去种皮以免手单宁等物质的污染,油料种子最好先用低沸点(为什么呢)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。
破碎细菌细胞壁的常用方法有超声波破碎,与砂研磨、高压挤压或溶菌酶处理等。
组织和细胞破碎后,选择适当的缓冲液把所要的蛋白提取出来。
细胞碎片等不溶物用离心或过滤的方法除去。
如果所要的蛋白主要集中在某一细胞组分,如细胞核、染色体、核糖体或可溶性细胞质等,则可利用差速离心的方法将它们分开,收集该细胞组分作为下步纯化的材料。
如果碰上所要蛋白是与细胞膜或膜质细胞器结合的,则必须利用超声波或去污剂使膜结构解聚,然后用适当介质提取。
2.粗分级分离:当蛋白质提取液(有时还杂有核酸、多糖之类)获得后,选用一套适当的方法,将所要的蛋白与其他杂蛋白分离开来。
一般这一步的分离用盐析、等电点沉淀和有机溶剂分级分离等方法。
这些方法的特点是简便、处理量大,既能除去大量杂质,又能浓缩蛋白溶液。
有些蛋白提取液体积较大,又不适于用沉淀或盐析法浓缩,则可采用超过滤、凝胶过滤、冷冻真空干燥或其他方法进行浓缩。
3.细分级分离:样品经粗分级分离以后,一般体积较小,杂蛋白大部分已被除去。