凝胶过滤层析

凝胶过滤层析原理凝胶过滤层析原理是一种生物化学技术，常用于对蛋白质、核酸等生物大分子的分离和纯化。

它基于凝胶的选择性，通过分子大小和形状的差异来实现生物大分子的分离。

凝胶是一种多孔结构的凝胶体，通常由聚丙烯酰胺或琼脂糖等高分子物质组成。

凝胶过滤层析的原理就是将待分离样品加入到一层固定在糖凝胶基质上的膜中，再通过注入缓冲液使其在凝胶中进行迁移。

不同大小和形状的分子会在凝胶中通过不同的速度、途径和距离进行移动和分离。

在凝胶层析中，分子的迁移受到凝胶孔隙大小的限制。

孔隙越小，分子迁移的速度就越慢，分子会在凝胶中停留更长的时间。

因此，分子的分离程度取决于其分子大小和凝胶孔隙大小之间的差异。

凝胶层析可以分为两种类型：凝胶过滤层析和凝胶渗透层析。

凝胶过滤层析是利用凝胶基质孔隙大小的差异实现不同分子的过滤和分离。

较大的分子被阻挡在凝胶中，而较小的分子可以通过凝胶基质的孔隙，从而实现分离。

凝胶渗透层析则是利用凝胶基质孔隙中水合盖层的形成来实现分离。

分子在凝胶中形成水合物，而较大的分子受到水合盖层的阻挡，不能通过凝胶孔隙，从而停留在凝胶中。

较小的分子则可以通过凝胶孔隙，由于不形成水合物，迅速透过凝胶，实现分离。

凝胶层析可以通过调节凝胶孔隙大小来实现对不同大小分子的选择分离。

通过改变凝胶基质的组成、交联程度和浓度，可以调节凝胶的孔隙结构。

此外，还可以根据分子的分子量进行凝胶层析的选择性分离。

在凝胶层析中，常用的缓冲液是通过控制pH和离子浓度来维持凝胶中分子的稳定迁移。

较小的分子通常迁移速度较快，而较大的分子迁移速度较慢。

根据样品的性质，可以调节缓冲液的pH和离子浓度，以改变分子的迁移速度，实现更好的分离效果。

总之，凝胶层析通过凝胶基质的孔隙大小和水合盖层的形成来实现对生物大分子的分离和纯化。

凝胶过滤层析和凝胶渗透层析是其中两种常用的方法。

通过调节凝胶基质的孔隙结构和缓冲液的组成，可以实现对不同大小分子的选择性分离。

凝胶过滤层析进行蛋白纯化的流程引言：蛋白纯化是研究蛋白质结构和功能的关键步骤之一。

凝胶过滤层析是一种常用的蛋白纯化方法，通过分子大小的差异来分离和纯化目标蛋白。

本文将介绍凝胶过滤层析的流程及其应用。

一、凝胶过滤层析的原理凝胶过滤层析是基于分子大小的差异来分离蛋白的一种方法。

该方法利用特定的凝胶材料，通过将待纯化的蛋白溶液加入凝胶柱中，较大分子的蛋白无法渗透进入凝胶内部，而较小分子的蛋白则可以通过凝胶孔道进入凝胶内部。

通过这种方式，可以实现对蛋白的分离和纯化。

二、凝胶过滤层析的步骤1. 准备凝胶柱：选择适当的凝胶材料和柱子，根据待纯化蛋白的分子大小选择合适的孔径。

2. 杂质去除：使用缓冲液预先洗脱凝胶，去除其中的杂质和阻塞物。

3. 样品加载：将待纯化的蛋白溶液加载到凝胶柱中，注意保持柱子的垂直姿势，防止样品泄漏。

4. 洗脱：使用缓冲液进行洗脱，以去除非目标蛋白和杂质。

5. 收集纯化蛋白：将目标蛋白收集，可以使用分级洗脱或直接洗脱的方法。

三、凝胶过滤层析的优势和应用凝胶过滤层析具有以下优势：1. 无需特殊设备：相较于其他蛋白纯化方法，凝胶过滤层析不需要昂贵的设备，操作简单方便。

2. 高分辨率：凝胶过滤层析可以实现对不同分子大小的蛋白进行高效分离，得到高纯度的目标蛋白。

3. 适用范围广：凝胶过滤层析适用于各种类型的蛋白，包括酶、抗体、细胞因子等。

凝胶过滤层析在生物学研究中有广泛的应用，主要包括以下方面：1. 蛋白纯化：凝胶过滤层析是常用的蛋白纯化方法之一，可以用于从复杂的混合物中纯化目标蛋白。

2. 质量控制：凝胶过滤层析可以用于检测蛋白样品的分子大小和纯度，对蛋白质的质量进行评估。

3. 蛋白互作研究：凝胶过滤层析可以用于研究蛋白与其他分子（如核酸或小分子化合物）的相互作用。

4. 蛋白结构分析：凝胶过滤层析可以为蛋白的结构分析提供高纯度的样品。

结论：凝胶过滤层析是一种简单、快速且高效的蛋白纯化方法，通过分子大小的差异实现对目标蛋白的分离和纯化。

凝胶过滤层析的原理
凝胶过滤层析是用一定大小的凝胶柱作为分离介质，在固定相（吸附剂）和流动相之间加入适当的溶液，使两种组分通过柱时发生不同的作用而分离开来的一种分离方法。

凝胶是一种高分子聚合物，它具有多孔结构，大分子间可相互接触并可相互渗透，由于大分子间有氢键和离子键等相互作用，因此它们在溶液中很容易扩散。

大分子在流动相中是分散的，因此在流动相中它们很容易受到洗脱。

凝胶层析利用凝胶中所含的高分子聚合物（如蛋白质、多糖等）能吸附溶质分子而使其不能通过而在另一种溶液中析出的特性进行分离。

凝胶过滤层析是分离技术中最复杂、最难的方法之一，也是研究得最多、应用最广的方法之一。

蛋白质、多糖等大分子物质在流动相（如NaOH）中不能快
速通过大分子间的作用力而被吸附在柱上。

但当蛋白或多糖等大分子物质达到一定浓度时，大分子间的作用力就会减弱或消失，这时它就会通过柱，但这时由于上柱过程中水和溶质不能完全洗脱，所以就会有部分蛋白质或多糖留在柱上。

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凝胶过滤层析技术原理讲解凝胶过滤层析技术原理讲解(附动画)原创作者;gfzhang凝胶过滤层析(Gel Filtration Chromatography，GFC)又称尺寸排阻层析(Size Exclusion Chromatography，SEC)凝胶渗透层析(Gel Permeation Chromatography，GPC)分子筛层析(Molecular Sieve Chromatography，MSC)注:在高效液相色谱分析中，用GFC或SEC表示凝胶过滤色谱或尺寸排阻色谱，流动相通常是水溶液;在有机高分子分析中，常用GPC表示凝胶渗透色谱，流动相通常是有机溶剂;在蛋白质分离纯化中用GFC或SEC表示凝胶过滤层析或尺寸排阻层析;本文以下内容均针对蛋白质分离，因此均以凝胶过滤层析(GFC)表示。

(1)分离机理GFC填料是由高分子交联而成、内部具有网状筛孔的固体颗粒，利用球状凝胶内的筛孔的大小，不同水力学半径的分子在通过填料时运行路径存在差异，利用该差异将不同大小的蛋白质进行分离。

蛋白质分子流过填充凝胶的管柱时，大分子无法进入凝胶筛孔，而只流经凝胶及管柱间的孔隙，因此总体运行路径较短，从层析柱入口到出口所需时间较短;较小的分子因为进入凝胶内的筛孔，总体运行路径较长，故在管柱内的停留时间较长;基于此原理可以区分大小不同的分子，亦可与已知大小的分子作比较而确定未知样品的分子量。

注1:球形蛋白与线性分子在凝胶过滤层析中的保留行为存在差异，因此使用球形蛋白制作的分子量标准曲线不能用于明胶多肽、淀粉或其它聚合物。

(2)应用范围A蛋白质分离，基于混合中不同蛋白质分子尺寸大小进行分离;B分子量测定，蛋白质分子量(球形)的对数与其在凝胶过滤层析时的保留时间呈线性关系; C样品脱盐或溶剂置换。

(3)填料要求一般状况下，用于制备凝胶过滤层析的填料应不吸附目标成份，所有欲分离物质均被洗脱出，这是凝胶层析法与其它层析法不同的地方。

凝胶过滤层析的分类
凝胶过滤层析是一种常用的生物制剂分离和纯化技术，主要用于生物大分子的精细纯化和结构研究。

它是利用小孔隙的凝胶纤维或颗粒作为固定相，在其内部通过物质的分子筛选和分散作用，实现对混合物中生物大分子的分离和纯化。

根据其分离原理、凝胶基质和实现机制，可以将凝胶层析分为以下几类：
1. 分子筛层析
分子筛层析是利用具有一定孔径分布的凝胶基质分离混合物中分子大小差异较大的生物大分子。

该技术通常使用具有不同孔径大小的凝胶柱，较小的分子可透过凝胶孔道而较大的分子则被阻滞并在凝胶孔道内停留，从而实现克隆、富集和大分子的纯化。

2. 逆流层析
逆流层析是将混合物中组分与凝胶基质相互作用后，通过逆向流动，选择性地读出不同组分。

该技术主要利用大分子与凝胶基质的亲和作用，通过连续返流溶液在凝胶柱内的往复流动，将具有亲和性的分子迅速疏水排放，从而实现分离和纯化。

离子层析是基于凝胶基质与某些离子的亲和性而实现分离纯化的技术。

离子层析通常采用常见的阴离子或阳离子的亲和柱，利用空间分离、分子交互作用和高效分离的特性。

离子层析是分离、富集和分析各种生物大分子分子的重要技术手段之一。

4. 亲和层析
亲和层析是基于凝胶基质与生物大分子之间的特异性结合而实现分离纯化的技术。

该技术利用富集目标大分子与凝胶基质亲和性较高的特点，通过配对反应的选择性结合，进一步提高其纯化效率和选择性。

综上所述，凝胶过滤层析的分类主要包括分子筛层析、逆流层析、离子层析和亲和层析。

随着生物制剂的应用不断扩大和完善，各类凝胶层析的应用和发展将日趋重要。

凝胶过滤层析实验凝胶过滤作为实验室最常用的层析方法之一，无疑是众多层析方法中最娇贵的存在。

原理凝胶过滤层析是根据蛋白质分子大小不同而达到分离效果的，凝胶过滤填料中含有大量微孔，只允许缓冲液及小分子量蛋白质通过，而大分子蛋白质及一些蛋白复合物则被阻挡在外。

因此，高分子量的蛋白质在填料颗粒间隙中流动，比低分于量蛋白更早地被洗脱下来。

最大的蛋白质分子最早流出柱子，因为它们在到达柱底前经过的体积最小。

中等大小的蛋白质可以进入填料分子中较大的孔内，因此它们晚一些到达柱底，而小蛋白质可以逬入所有填料的孔内，有最大的通过体积，故最后到达柱底。

材料与仪器蛋白质溶液缓冲液、蓝色葡聚糖溶液、乙醇、乙腈、乙酸、胃蛋白酶低压层析系统操作步骤1.凝胶的填装1.1凝胶的溶胀如果凝胶是脱水的干粉（例如Sephadex）在使用前需要溶胀。

1.1.1一份凝胶加10份的缓冲液，原则上应将凝胶颗粒放入洗脱缓冲液中。

1.1.2在摇床上或手动搅拌混合，避免使用电力搅拌器。

因为机械搅拌力会导致凝胶颗粒破裂成碎片，这些细小的碎片将干扰层析。

如果出现细小的凝胶碎片可将凝胶浆悬浮，待凝胶颗粒沉降后，去除上清，重复几次，直到液相不再混浊为止。

1.1.3自然溶胀需要24 h至数天，为了加速溶胀，可用热法溶胀。

即在沸水浴中将凝胶浆逐渐升温至近沸，这样可加速溶胀平衡，通常1～2 h即可完成。

这种方法不但省时，还可以排除气泡和消毒。

1.1.4无论凝胶是否需要溶胀，为了防止气泡影响层析，需用水泵或真空泵对凝胶浆抽气1 h。

1.2装柱1.2.1将层析柱垂直安装在无直接光照、无空气对流处，以防止由于温度变化使层析柱内产生气泡。

通常放在专用的层析冷柜中；1.2.2装柱前取3/4体积的凝胶和1/4体积的缓冲液制成凝胶浆；1.2.3对于经常使用的层析柱，建议使用一个商品化的流动相接头（flow adaptors）。

它对柱床表面有保护作用，还可以避免样品中的大颗粒混入凝胶中，从而延长层析柱的寿命；1.2.4将缓冲液加入层析柱，当有缓冲液流出时关闭柱的出口。

不同分子量蛋白质的分离—凝胶过滤层析法一、实验目的1. 了解凝胶柱层析的原理及应用。

2. 掌握凝胶柱层析的基本操作技术。

二、实验原理凝胶层析又称凝胶过滤，是一种按分子量大小分离物质的层析方法。

该方法是把样品加到充满着凝胶颗粒的层析柱中，然后用缓冲液洗脱。

大分子不能进入凝胶颗粒中的静止相中，只留在凝胶颗粒之间的流动相中，因此以较快的速度首先流出层析柱，而小分子则能自由出入凝胶颗粒中，并很快在流动相和静止相之间形成动态平衡，因此就要花费较长的时间流经柱床，从而使不同大小的分子得以分离。

凝胶过滤柱层析所用的基质是具有立体网状结构、筛孔直径一致，且呈珠状颗粒的物质。

这种物质可以完全或部分排阻某些大分子化合物于筛孔之外，而对某些小分子化合物则不能排阻，但可让其在筛孔中自由扩散、渗透。

任何一种被分离的化合物被凝胶筛孔排阻的程度可用分配系数Kav（被分离化合物在内水和外水体积中的比例关系）表示。

Kav值的大小与凝胶床的总体积（Vt）、外水体积（Vo）及分离物本身的洗脱体积（Ve）有关，即：Kav= (Ve-Vo)/(Vt-Vo)在限定的层析条件下，Vt和Vo都是恒定值，而Ve值却是随着分离物分子量的变化而变化的。

分离物分子量大，Kav值小；反之，则Kav值增大。

通常选用蓝色葡聚糖2000作为测定外水体积的物质。

该物质分子量大（为200万），呈蓝色，它在各种型号的葡聚糖凝胶中都被完全排阻，并可借助其本身颜色，采用肉眼或分光光度仪检测（210nm或260nm或620nm）洗脱体积（即Vo）。

但是，在测定激酶等蛋白质的分子量时，宜用蓝色葡聚糖2000测定外水体积，因为它对激酶有吸附作用，所以有时用巨球蛋白代替。

测定内水体积（Vi）的物质，可选用硫酸铵、N-乙酰酪氨酸乙酯，或者其它与凝胶无吸附力的小分子物质。

本实验使用血红蛋白（分子量64,500左右）和二硝基氟苯－鱼精蛋白（DNP－鱼精蛋白分子量12,000左右）的混合物，通过Sephadex G－25层析后达到分离。

凝胶过滤层析
凝胶过滤层析法是一种常用的实验室分析技术，它可以将混合溶液分离成不同的成分。

该方法主要利用一种含有疏水性的底物的结构性聚合物（凝胶）作为滤床，通过滤床上物
质的比较灵活的空间配比，利用物质的大小、形状、电荷、形态等分子特性的不同，进行
凝胶过滤层析，实现它们的分离和分离富集提纯加离。

凝胶过滤层析实验室分析中，根据物质与凝胶分子相互作用方式不同，分为离子交换
层析和非离子交换层析两种方式。

离子交换层析中，常用的凝胶有Amberlite XAD-2、Amberlite IR-120等；而非离子交换层析中，常用凝胶有Sephadex G-50、Sepharose 4B、Flysorb V、ComboGel等。

凝胶过滤层析实验属于实验离子交换，首先应正确配置实验设备，然后将原混合胶固
化成凝胶颗粒，最后将混合溶液放入过滤室中，并以规定的渗透速率和浓度进行过滤，
实现各成分的分离和分离技术的提纯。

通过此技术，不仅能有效地分离和提纯高浓度的有
用物质，而且可以获得具有不同性质的物质，获得较高纯度的有用物质。

凝胶过滤层析作为一种相对简单、快捷、可操作性强的实验方法，已广泛应用于药用
植物材料及药物分析、环境污染物实验分析、食品分析、细胞培养分析等领域，可满足实
验研究中分离富集提纯加离的需要。

【实验目的】掌握凝胶过滤层析的原理及操作方法【实验原理】凝胶过滤层析也称分子筛层析、排阻层析。

是利用具有网状结构的凝胶的分子筛作用，根据被分离物质的分子大小不同来进行分离。

层析柱中的填料是某些惰性的多孔网状结构物质，多是交联的聚糖(如葡聚糖或琼脂糖)类物质，小分子物质能进入其内部，流下时路程较长，而大分子物质却被排除在外部，下来的路程短，当一混合溶液通过凝胶过滤层析柱时，溶液中的物质就按不同分子量筛分开了。

1、器材：核酸蛋白检测仪、层析柱、水浴锅、真空泵2、试剂：SephadexG-25【实验步骤】（1）凝胶的选择：在经过膜分离后，分子量<5000。

本次实验选用G-25葡聚糖凝胶（分离范围1000-5000）。

（2）柱子的选择：分子量<5000，膜分离后玉米肽中不同的小肽分子量比较接近，属于分级分离，所以选用50*1.6规格的柱子。

（3）干凝胶用量的计算：柱子体积/膨胀度，G-25膨胀度是4~6。

（4）凝胶的预处理：将干胶颗粒悬浮于5-10倍量的蒸馏水或洗脱液中充分溶胀，溶胀之后将极细的小颗粒倾泻出去。

可以用玻璃棒搅拌，但是不能剧烈，防止凝胶破裂。

多洗几次，尽量洗干净。

自然溶胀费时较长，加热可使溶胀加速，即在沸水浴中将湿凝胶浆逐渐升温至近沸，1-2小时即可达到凝胶的充分胀溶。

充分溶胀后，进行真空脱气。

（5）洗脱液的选择：本实验采用蒸馏水做洗脱液。

（6）凝胶的填充：将层析柱与地面垂直固定在架子上，然后将处理好的凝胶倒入柱子里，不能有气泡，要防止干柱。

（7）柱平衡：装柱完成后，用洗脱液来平衡柱子，直至核酸蛋白检测系统基线保持水平半个小时以上。

（8）上样：上样量在5%~10%。

（9）标准曲线的制作：本次实验用到还原型谷胱甘肽、氧化型谷胱甘肽、杆菌肽（氧化型谷胱甘肽（GSSG），M=612.63；还原型谷胱甘肽（GSH），M=307.33；杆菌肽M=1422.69）。

三种肽各称取0.03g 配成2ml，进行层析，在恒定流速下进行凝胶过滤层析。