生物大分子的提取
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生物大分子分离与纯化技术是生物学、生物医学和生物工程领域中非常重要的技术之一。
它可以用于提取和分离生物大分子,从而达到纯化的目的。
本文将着重探讨的原理、方法和应用。
一、原理在生物细胞中,不同的生物大分子有着不同的形态、结构和性质。
为了分离和纯化这些生物大分子,需要利用它们的理化性质差异。
例如,蛋白质可以通过电泳分离,根据电荷、分子量等差异分离出不同的成分;核酸则可以通过浓度梯度离心分离,根据密度差异分离出单独的成分。
还有一些生物大分子,如多肽、糖类、脂质等,可以通过其他特殊方法分离。
二、方法1. 柱层析法柱层析法是中常用的重要方法之一。
它利用固定相(柱子中的树脂)和流动相(洗脱缓冲液)之间的相互作用来分离和纯化生物大分子。
根据固定相和洗脱缓冲液的不同性质,可以选择不同的柱层析方法,例如离子交换层析、凝胶过滤层析和亲和层析等。
2. 电泳法电泳法是基于生物大分子的电荷差异和分子量差异的原理,将不同的生物大分子分离并捕获的技术。
根据电泳介质、运行方式以及电场的不同条件,可以选择不同的电泳方法,如蛋白质电泳、DNA电泳、脂质电泳等。
3. 超滤法超滤法是利用微孔过滤膜的不同截留分子量,将生物大分子按照大小分离纯化的技术。
超滤法分为正压式和负压式,正压式是通过液体压力将生物大分子向膜孔内压缩,从而分离得到小分子;负压式是通过负压将大分子向膜孔内吸附,难以通过的是大分子。
4. 溶剂萃取法溶剂萃取法是将生物大分子从混合物中溶解到特定的有机溶剂中,然后通过反萃取、扩散等工艺,使它在不同相中转移、分离和纯化的方法。
5. 其他方法生物大分子的分离和纯化方法还有一些其他方法,例如磁性珠法、浓缩法、冷冻干燥法等。
三、应用在生物医学、生物工程、食品工业、环境保护和新能源开发等领域中有广泛的应用。
具体来说,1. 生物医学领域生物医学领域的应用主要是分离和纯化蛋白质和多肽类物质,如酶、抗体、激素、血浆蛋白等。
这些物质可以作为药物、诊断试剂、生物治疗的原材料等。
生物大分子的纯化与结晶生物大分子是一些大分子组合,包括蛋白质、核酸、多糖等,它们在生物体中起着复杂的功能。
在分子生物学领域中,我们经常需要从原始的混合物中分离出目标生物大分子,进行纯化和结晶,以便进行后续的研究。
一、生物大分子的纯化生物大分子的纯化是将混合物中的目标物质(通常是蛋白质)从其他混合物中分离出来的过程。
这一过程可以分为以下几个步骤。
1. 研究目标大分子在进行纯化之前,需要对目标大分子进行研究,了解其特性和性质。
例如,了解其分子量、同工酶、pI 值、疏水性质等,有助于选择合适的纯化方法。
2. 选择适当的纯化方法生物大分子可以通过多种不同的方法进行纯化,包括离子交换层析、凝胶过滤层析、亲和层析、氢氧化铝吸附层析、逆流层析等。
选择合适的纯化方法需要考虑目标大分子的性质、产量和纯化程度等因素。
3. 提取和分离目标大分子在纯化过程中,我们需要使用溶液提取目标大分子,通常使用“冰冻‐离心‐洗涤”技术。
在这个过程中,我们通常使用不同的缓冲液、离子浓度和 pH 值等参数来优化纯化效果。
4. 检测和确定纯度在纯化过程中,需要检测分离出的目标大分子的纯度,并选择适当的检测方法。
常用的方法包括凝胶电泳、酶活性测定、光谱法和染料结合法等。
二、生物大分子的结晶结晶是将生物大分子从纯化溶液中分离出来的过程。
这一过程可以分为以下几个步骤。
1. 产生合适的结晶条件通过调整生物大分子的溶液条件(如 pH、盐浓度、温度、配体、添加剂等),可以使生物大分子形成晶体。
在这个过程中,我们需要不断地调整条件,探索最合适的结晶条件。
2. 建立结晶种子种子是晶体生长的先导因素,是生物大分子结晶的一个关键因素。
种子的形成可以通过添加一些外源因素,如微晶、配位邻基和长链脂肪酸等。
3. 监控结晶的质量和速率在晶体生长期间,需要不断监测晶体的质量和生长速率。
为了使晶体不断生长,在晶体生长的过程中,我们需要不断添加新的母液,并适时调整母液的条件。
生物大分子提取液浓缩定义
生物大分子提取液浓缩是将生物样品中的大分子物质(如蛋白质、核酸等)从大量的水相液体中提取出来并浓缩至一定体积的过程。
通过浓缩,可以使得大分子物质的浓度增加,从而方便后续的分离、纯化和检测。
生物大分子提取液浓缩通常使用离心、膜分离和干燥等方法。
其中,离心法是最常用的方法之一,可通过高速离心将生物样品中的大分子物质沉淀到管底,再将上清液去除,以达到浓缩的目的。
膜分离则是将生物样品通过微孔膜,使得大分子物质无法通过,从而在膜的一侧集中浓缩。
干燥法则是将生物样品在低温下干燥,使得水分蒸发,从而达到浓缩的效果。
生物大分子提取液浓缩对于生命科学研究具有重要意义,因为它可以从复杂的生物样品中提取到目标大分子物质,为后续的实验研究提供了必要的材料基础。
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生物大分子材料的构筑与应用生物大分子材料是指由生物大分子(如蛋白质、核酸、多糖)构成的一类材料。
这种材料不仅具有良好的生物相容性和生物活性,而且还具有一系列独特的物理和化学性质,使得它们在医药、生物科学和材料科学等领域具有广泛的应用前景。
一、生物大分子材料的构筑生物大分子材料的构筑是一个复杂的过程,需要从分子水平逐步组装起来。
具体构筑过程如下:1. 生物大分子的提取首先需要从生物体中提取出具有特定功能的生物大分子,如胶原蛋白、纤维素等。
这个过程需要经过多个步骤进行化学或生物学处理。
2. 大分子的改性为了满足不同应用领域的需求,生物大分子需要进行一定程度的改性。
例如化学修饰或生物修饰,使其具有不同的物理和化学性质。
3. 组装材料接下来将改性后的生物大分子组装成所需的形态,如薄膜、微球、纤维等。
这个过程通常通过物理或化学方法进行。
4. 材料的后处理最后还需要对组装好的生物大分子材料进行后处理,以确保其在应用中的稳定性和生物相容性。
例如消毒、固化等。
二、生物大分子材料的应用生物大分子材料在生物医学、生物工程、食品科学和材料科学等领域都有广泛的应用。
一些具体应用如下:1. 生物医学领域生物大分子材料在生物医学领域应用最为广泛。
例如,胶原蛋白和明胶可以用于伤口愈合和软组织修复等,因为它们具有良好的生物相容性和生物活性;纤维素和壳聚糖等材料可以用于药物传递、组织工程等领域,因为它们具有良好的可控性和生物相容性。
2. 生物工程领域生物大分子材料在生物工程领域也有广泛的应用。
例如,由天然生物大分子构成的基质可以用于细胞培养、培养基等;纳米级的生物大分子材料可以用于裹包住药物、修饰油水界面等。
3. 食品科学领域近年来,随着人们对健康食品的需求增加,生物大分子材料在食品科学领域的应用也越来越广泛。
例如,生物大分子材料可以用于缓释能量、改善食品质感、保护食品营养成分等等。
4. 材料科学领域生物大分子材料在材料科学领域也有着独特的应用。
生物大分子分离提取操作的基本流程1.生物大分子分离提取操作是生物化学领域中的一项重要实验技术。
Biological macromolecule separation and extraction is an important experimental technique in the field of biochemistry.2.首先,需要将生物样品进行破碎和细胞裂解。
First, the biological sample needs to be broken and the cells need to be lysed.3.破碎和裂解的方法可以是超声波破碎、高速离心或化学裂解。
Methods for breaking and lysing can include ultrasonic disruption, high-speed centrifugation, or chemical lysis.4.接着,利用差速离心或超速离心将混合物进行沉淀分离。
Then, the mixture is separated by differential centrifugation or ultra-speed centrifugation to precipitate.5.沉淀后的物质可以通过离心、过滤或柱层析进一步分离提取。
The precipitated material can be further separated and extracted through centrifugation, filtration, or column chromatography.6.不同的分子大小和性质可以采用不同的分离技术。
Different separation techniques can be used for molecules of different sizes and properties.7.一些生物大分子需要进行蛋白质酶消化或聚合酶链式反应后再进行分离提取。
生物大分子的分离与分析技术生物大分子是生命体系中不可或缺的组成部分,如DNA、RNA、蛋白质等。
它们的结构复杂,分子量高,充满了不同的功能和生物活性。
因此,对这些生物大分子的研究成为了当今生命科学领域的一个热点。
而要进行这样的研究,首先就需要对这些生物大分子进行分离与分析,以便更深入地了解其性质和功能。
分离技术1.凝胶电泳凝胶电泳是一种广泛应用于生物大分子分离与分析的技术。
其基本原理是将待分离的生物大分子样品被限制在凝胶基质中,然后通过电场将分子向着电极移动,根据大小、形态、电荷密度等特性将分子分离出来。
其中最常用的凝胶基质包括聚丙烯酰胺凝胶、琼脂糖凝胶和聚丙烯酰胺-琼脂糖双层凝胶等。
凝胶电泳可以有效分离DNA、RNA、蛋白质或其他生物大分子,且成本低、可重复性好,因此在生命科学研究中得到了广泛应用。
2.离心离心技术是一种通过重力势能的差异用于分离生物分子的技术。
在离心过程中,待分离的生物分子样品可被置于离心管中,借助离心机的高速旋转,生物分子会在离心管中沉淀或浮起来,从而在不同位置分离出来。
针对不同的生物分子,可选择不同的离心条件,如离心速度和时间等。
离心技术广泛应用于细胞分离以及蛋白质等生物分子纯化的过程中。
分析技术1.质谱分析质谱分析是一种用于分析生物分子共价和非共价结构的技术,主要是将待分析样品分子通过鉴定质量-电荷比(m/z)的德技术,得到该分子的分子量以及结构信息。
在生命科学中,常用的质谱分析技术包括飞行时间质谱、电喷雾质谱和基质辅助激光解吸电离质谱等。
质谱分析技术可进行非常精确的定量分析和离子结构分析,因此在生物分子研究的分析过程中得到了广泛应用。
2.核磁共振核磁共振(NMR)是一种常用于分析与结构生化过程相关的生物分子的技术。
通过将待分析样品暴露在恒定的磁场下,然后利用外界的电磁波辐射的方式来激发样品内原子的核自旋,进而和分析核自旋之间的相互作用信息,在检测器中得到相应的能谱,最终得到该分子的结构信息。
生物大分子的分离与鉴定生物大分子的分离与鉴定是生物学领域中一项重要的实验技术,它能够帮助科学家们研究生物体内的分子结构、功能和相互作用。
本文将介绍常用的生物大分子分离与鉴定技术,包括蛋白质的分离与鉴定、核酸的分离与鉴定以及多糖的分离与鉴定。
一、蛋白质的分离与鉴定1. SDS-PAGE凝胶电泳法SDS-PAGE凝胶电泳法是一种常用的蛋白质分离技术,它通过不同蛋白质在凝胶中的迁移速度来进行分离。
首先,将待测样品与SDS缓冲液混合,使蛋白质被SDS包裹成带有负电荷的复合物;然后,将混合物加载到预制的聚丙烯酰胺凝胶槽中进行电泳。
之后,使用染色剂(如Coomassie蓝)染色,可直观地观察到蛋白质谱带。
最后,可以通过比对标准谱带的相对迁移距离来估算待测蛋白质的分子量。
2. 免疫印迹法免疫印迹法是一种常用于蛋白质鉴定的技术,它可以检测特定蛋白质的存在及其相对丰度。
首先,将待测样品进行SDS-PAGE凝胶电泳分离,并将蛋白质转移到聚乙烯吡咯烷酮(PVDF)或硝酸纤维素(NC)膜上;然后,使用特异性的一抗与待测蛋白质发生免疫反应;最后,使用与第一抗体结合的二抗进行信号增强,再通过显色剂观察蛋白质带的强度。
通过比对分子量标准品的相对迁移距离,可以确定待测蛋白质的分子量。
二、核酸的分离与鉴定1. 碱基对应法碱基对应法是一种常用的核酸序列分离与鉴定方法,它是通过测定核酸链的碱基组成来确定其序列。
首先,将目标核酸进行PCR扩增,得到待测样品;然后,将PCR产物进行电泳分离,通过比对已知序列的标准品,推断待测样品中所含核酸的碱基组成及其序列。
2. Southern印迹法Southern印迹法是一种用于检测DNA序列的方法,它可以检测特定DNA序列在复杂混合物中的存在及其相对丰度。
首先,将DNA进行限制性内切酶酶切,得到不同大小的DNA片段;然后,将DNA片段进行电泳分离,并转移到NC或PVDF膜上;之后,使用同源性探针与待测DNA片段发生杂交反应,通过探针与DNA的互补配对来检测目标序列。
生物大分子的纯化与鉴定技术生物大分子是生命体内最基本的组成元素之一,包括蛋白质、核酸、多糖和脂质等。
它们的结构和功能对于生物体的发育、代谢、传递遗传信息等方方面面都有着非常重要的作用。
因此,对它们进行纯化和鉴定是生物学和生命科学研究中不可或缺的重要步骤。
一、蛋白质的纯化与鉴定技术1. 活性层析技术活性层析是从混合样品中纯化蛋白质的一种常用技术。
它基于蛋白质与特定配体之间的互相作用,利用这种相互作用把想要纯化的蛋白质从混合物中分离出来。
这种方法不仅可以分离出单一种类的蛋白质,还可以根据蛋白质与配体的亲和性进行分层次纯化。
同时,利用不同的配体也能够分离出不同功能的酶,从而进一步扩大了对蛋白质的纯化范围。
2. 离子交换层析技术离子交换层析是一种基于蛋白质电荷的分离方法。
它利用固定在树脂表面上的离子,通过与蛋白质表面的离子相互作用,将蛋白质从混合物中分离出来。
这种方法常常用于分离带有不同电荷的蛋白质,以及酸性和碱性细胞因子等物质。
3. 尺寸排除层析技术尺寸排除层析技术是一种基于蛋白质大小的分离方法。
它通过让大分子在固定相中的孔隙中滞留时间长,从而将大分子和小分子分离出来。
这种方法通常用于分离相对分子质量较大的蛋白质,如重组蛋白、抗体等。
4. 逆相高效液相色谱技术逆相高效液相色谱是一种基于蛋白质亲水性的分离方法。
它利用逆相柱的反相作用,将亲水性较小的蛋白质从混合物中分离出来。
这种方法常常被用于提纯高表达体系中的蛋白质。
5. SDS-PAGE和Western Blotting技术SDS-PAGE是一种基于蛋白质质量和电荷的分离技术,通过在凝胶中加入SDS(十二烷基硫酸钠)和还原剂,可以使不同电荷和大小的蛋白质变得相同,从而进行准确的大小分离。
Western Blotting是一种检测蛋白质表达的方法,它利用特异性抗体将蛋白质分子分离出来,并将其转移到膜上,然后通过特异性抗体进一步检测目标蛋白质的表达量。
二、核酸的纯化与鉴定技术1. 常规离心技术常规离心技术是一种对复杂混合物进行分离和预纯化的方法,通过调整离心速度和离心时间,将不同大小和形状的细胞组分分离出来。
最佳答案2.1 概述在自然科学,尤其是生命科学高度发展的今天,蛋白质、酶和核酸等生物大分子的结构与功能的研究是探求生命奥秘的中心课题,而生物大分子结构与功能的研究,必须首先解决生物大分子的制备问题,有能够达到足够纯度的生物大分子的制备工作为前题,结构与功能的研究就无从谈起。
然而生物大分子的分离纯化与制备是一件十分细致而困难的工作。
λ与化学产品的分离制备相比较,生物大分子的制备有以下主要特点:λ⑴生物材料的组成极其复杂,常常包含有数百种乃至几千种化合物。
λ⑵许多生物大分子在生物材料中的含量极微,分离纯化的步骤繁多,流程长。
λ⑶许多生物大分子一旦离开了生物体的环境时就极易失活,因此分离过程中如何防止其失活,就是生物大分子提取制备最困难之处。
λ⑷生物大分子的制备几乎都是在溶液中进行的,温度、pH值、离子强度等各种参数对溶液中各种组成的综合影响,很难准确估计和判断。
λ生物大分子的制备通常可按以下步骤进行:λ①确定要制备的生物大分子的目的和要求,是进行科研、开发还是要发现新的物质。
λ②建立相应的可靠的分析测定方法,这是制备生物大分子的关键。
λ③通过文献调研和预备性实验,掌握生物大分子目的产物的物理化学性质。
λ④生物材料的破碎和预处理。
λ⑤分离纯化方案的选择和探索,这是最困难的过程。
λ⑥生物大分子制备物的均一性(即纯度)的鉴定,要求达到一维电泳一条带,二维电泳一个点,或HPLC和毛细管电泳都是一个峰。
λ⑦产物的浓缩,干燥和保存。
λλ分析测定的方法主要有两类:λ即生物学和物理、化学的测定方法。
λ生物学的测定法主要有:酶的各种测活方法、蛋白质含量的各种测定法、免疫化学方法、放射性同位素示踪法等;λ物理、化学方法主要有:比色法、气相色谱和液相色谱法、光谱法(紫外/可见、红外和荧光等分光光度法)、电泳法、以及核磁共振等。
λ实际操作中尽可能多用仪器分析方法,以使分析测定更加快速、简便。
λ要了解的生物大分子的物理、化学性质主要有:①在水和各种有机溶剂中的溶解性。
λ②在不同温度、pH 值和各种缓冲液中生物大分子的稳定性。
λ③固态时对温度、含水量和冻干时的稳定性。
λ④各种物理性质:如分子的大小、穿膜的能力、带电的情况、在电场中的行为、离心沉降的表现、在各种凝胶、树脂等填料中的分配系数。
λ⑤其他化学性质:如对各种蛋白酶、水解酶的稳定性和对各种化学试剂的稳定性。
λ⑥对其他生物分子的特殊亲和力。
λ制备生物大分子的分离纯化方法多种多样,主要是利用它们之间特异性的差异,如分子的大小、形状、酸碱性、溶解性、溶解度、极性、电荷和与其他分子的亲和性等。
λ各种方法的基本原理可以归纳为两个方面:λ①利用混合物中几个组分分配系数的差异,把它们分配到两个或几个相中,如盐析、有机溶剂沉淀、层析和结晶等;λ②将混合物置于某一物相(大多数是液相)中,通过物理力场的作用,使各组分分配于不同的区域,从而达到分离的目的,如电泳、离心、超滤等。
λ目前纯化蛋白质等生物大分子的关键技术是电泳、层析和高速与超速离心。
λ2.2 生物大分子制备的前处理λ2.2.1 生物材料的选择λ制备生物大分子,首先要选择适当的生物材料。
材料的来源无非是动物、植物和微生物及其代产物。
λ选择的材料应含量高、来源丰富、制备工艺简单、成本低,尽可能保持新鲜,尽快加工处理。
λ动物组织要先除去结缔组织、脂肪等非活性部分,绞碎后在适当的溶剂中提取,如果所要求的成分在细胞,则要先破碎细胞。
λ植物要先去壳、除脂。
λ微生物材料要及时将菌体与发酵液分开。
λ生物材料如暂不提取,应冰冻保存。
动物材料则需深度冷冻保存。
λ2.2.2 细胞的破碎λ不同的生物体或同一生物体的不同部位的组织,其细胞破碎的难易不一,使用的方法也不相同,如动物脏器的细胞膜较脆弱,容易破碎,植物和微生物由于具有较坚固的纤维素、半纤维素组成的细胞壁,要采取专门的细胞破碎方法。
λ(1)机械法:λ1) 研磨:将剪碎的动物组织置于研钵或匀浆器中,加入少量石英砂研磨或匀浆。
λ2) 组织捣碎器:这是一种较剧烈的破碎细胞的方法,通常可先用家用食品加工机将组织打碎,然后再用10000r/min~20000r/min的刀式组织捣碎机(即高速分散器)将组织的细胞打碎。
λ(2)物理法:λ1) 反复冻融法:将待破碎的细胞冷至-15℃到-20℃,然后放于室温(或40℃)迅速融化,如此反复冻融多次,由于细胞形成冰粒使剩余胞液的盐浓度增高而引起细胞溶胀破碎。
λ2) 超声波处理法:此法是借助超声波的振动力破碎细胞壁和细胞器。
破碎微生物细菌和酵母菌时,时间要长一些。
λ3) 压榨法:这是一种温和的、彻底破碎细胞的方法。
在1000×105Pa~2000×105Pa 的高压下使细胞悬液通过一个小孔突然释放至常压,细胞将彻底破碎。
λ4) 冷热交替法:从细菌或病毒中提取蛋白质和核酸时可用此法。
在90℃左右维持数分钟,立即放入冰浴中使之冷却,如此反复多次,绝大部分细胞可以被破碎。
λ(3)化学与生物化学方法:λ1) 自溶法:将新鲜的生物材料存放于一定的pH和适当的温度下,细胞结构在自身所具有的各种水解酶(如蛋白酶和酯酶等)的作用下发生溶解,使细胞含物释放出来。
λ2) 溶胀法:细胞膜为天然的半透膜,在低渗溶液和低浓度的稀盐溶液中,由于存在渗透压差,溶剂分子大量进入细胞,将细胞膜胀破释放出细胞含物。
λ3) 酶解法:利用各种水解酶,如溶菌酶、纤维素酶、蜗牛酶和酯酶等,于37℃,pH8,处理15分钟,可以专一性地将细胞壁分解。
λ4) 有机溶剂处理法:利用氯仿、甲苯、丙酮等脂溶性溶剂或SDS(十二烷基硫酸钠)等表面活性剂处理细胞,可将细胞膜溶解,从而使细胞破裂,此法也可以与研磨法联合使用。
λλ2.2.3 生物大分子的提取λ“提取”是在分离纯化之前将经过预处理或破碎的细胞置于溶剂中,使被分离的生物大分子充分地释放到溶剂中,并尽可能保持原来的天然状态不丢失生物活性的过程。
λ影响提取的因素主要有:λ目的产物在提取的溶剂中溶解度的大小;λ由固相扩散到液相的难易;λ溶剂的pH值和提取时间等。
λ通常:λ极性物质易溶于极性溶剂,非极性物质易溶于非极性溶剂;λ碱性物质易溶于酸性溶剂,酸性物质易溶于碱性溶剂;λ温度升高,溶解度加大;λ远离等电点的pH值,溶解度增加。
λ提取时所选择的条件应有利于目的产物溶解度的增加和保持其生物活性。
λ⑴水溶液提取:λ蛋白质和酶的提取一般以水溶液为主。
稀盐溶液和缓冲液对蛋白质的稳定性好,溶解度大,是提取蛋白质和酶最常用的溶剂。
用水溶液提取生物大分子应注意的几个主要影响因素是:λ1) 盐浓度(即离子强度):λ离子强度对生物大分子的溶解度有极大的影响,有些物质,如DNA-蛋白复合物,在高离子强度下溶解度增加。
λ绝大多数蛋白质和酶,在低离子强度的溶液中都有较大的溶解度,如在纯水中加入少量中性盐,蛋白质的溶解度比在纯水时大大增加,称为“盐溶”现象。
盐溶现象的产生主要是少量离子的活动,减少了偶极分子之间极性基团的静电吸引力,增加了溶质和溶剂分子间相互作用力的结果。
λ为了提高提取效率,有时需要降低或提高溶剂的极性。
向水溶液中加入蔗糖或甘油可使其极性降低,增加离子强度(如加入KCl、NaCl、NH4Cl或(NH4)2SO4)可以增加溶液的极性。
λλ2) pH值:蛋白质、酶与核酸的溶解度和稳定性与pH值有关。
过酸、过碱均应尽量避免,一般控制在pH=6~8围,提取溶剂的pH应在蛋白质和酶的稳定围,通常选择偏离等电点的两侧。
λ3) 温度:为防止变性和降解,制备具有活性的蛋白质和酶,提取时一般在0℃~5℃的低温操作。
λ4) 防止蛋白酶或核酸酶的降解作用:加入抑制剂或调节提取液的pH、离子强度或极性等方法使相应的水解酶失去活性,防止它们对欲提纯的蛋白质、酶及核酸的降解作用。
λ5) 搅拌与氧化:搅拌能促使被提取物的溶解,一般采用温和搅拌为宜,速度太快容易产生大量泡沫,增大了与空气的接触面,会引起酶等物质的变性失活。
因为一般蛋白质都含有相当数量的巯基,有些巯基常常是活性部位的必需基团,若提取液中有氧化剂或与空气中的氧气接触过多都会使巯基氧化为分子或分子间的二硫键,导致酶活性的丧失。
在提取液中加入少量巯基乙醇或半胱氨酸以防止巯基氧化。
λ⑵有机溶剂提取λ一些和脂类结合比较牢固或分子中非极性侧链较多的蛋白质和酶难溶于水、稀盐、稀酸、或稀碱中,常用不同比例的有机溶剂提取。
λ常用的有机溶剂有乙醇、丙酮、异丙醇、正丁酮等,这些溶剂可以与水互溶或部分互溶,同时具有亲水性和亲脂性。
λ有些蛋白质和酶既溶于稀酸、稀碱,又能溶于含有一定比例的有机溶剂的水溶液中,在这种情况下,采用稀的有机溶液提取常常可以防止水解酶的破坏,并兼有除去杂质提高纯化效果的作用。
λ例如,胰岛素(见讲义p36)。
2.3 生物大分子的分离纯化λ由于生物体的组成成分是如此复杂,数千种乃至上万种生物分子又处于同一体系中,因此不可能有一个适合于各类分子的固定的分离程序,但多数分离工作关键部分的基本手段是相同的。
λ为了避免盲目性,节省实验探索时间,要认真参考和借鉴前人的经验,少走弯路。
常用的分离纯化方法和技术有:λ沉淀法(包括:盐析、有机溶剂沉淀、选择性沉淀等)、离心、吸附层析、凝胶过滤层析、离子交换层析、亲和层析、快速制备型液相色谱以及等电聚焦制备电泳等。
本章以介绍沉淀法为主。
λ2.3.1 沉淀法λ沉淀是溶液中的溶质由液相变成固相析出的过程。
沉淀法(即溶解度法)操作简便,成本低廉,不仅用于实验室中,也用于某些生产目的的制备过程,是分离纯化生物大分子,特别是制备蛋白质和酶时最常用的方法。
通过沉淀,将目的生物大分子转入固相沉淀或留在液相,而与杂质得到初步的分离。
λ其基本原理是根据不同物质在溶剂中的溶解度不同而达到分离的目的,不同溶解度的产生是由于溶质分子之间及溶质与溶剂分子之间亲和力的差异而引起的,溶解度的大小与溶质和溶剂的化学性质及结构有关,溶剂组分的改变或加入某些沉淀剂以及改变溶液的pH值、离子强度和极性都会使溶质的溶解度产生明显的改变。
λ在生物大分子制备中最常用的几种沉淀方法是:λ⑴中性盐沉淀(盐析法):多用于各种蛋白质和酶的分离纯化。
λ⑵有机溶剂沉淀:多用于蛋白质和酶、多糖、核酸以及生物小分子的分离纯化。
λ⑶选择性沉淀(热变性沉淀和酸碱变性沉淀):多用于除去某些不耐热的和在一定pH值下易变性的杂蛋白。
λ⑷等电点沉淀:用于氨基酸、蛋白质及其他两性物质的沉淀,但此法单独应用较少,多与其他方法结合使用。
λ⑸有机聚合物沉淀:是发展较快的一种新方法,主要使用PEG聚乙二醇(Polyethyene glycol)作为沉淀剂。
λ2.3.1.1 中性盐沉淀(盐析法)λ在溶液中加入中性盐使生物大分子沉淀析出的过程称为“盐析”。