酶的分离纯化第四节 沉淀法
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酶的分离纯化方法介绍酶的分离纯化一般包括三个基本步骤:即抽提、纯化、结晶或制剂。
首先将所需的酶从原料中引入溶液,此时不可避免地夹带着一些杂质,然后再将此酶从溶液中选择性地分离出来,或者从此溶液中选择性地除去杂质,然后制成纯化的酶。
关键词:酶抽提纯化结晶制剂细胞破碎cell disruption 盐析亲和沉淀有机溶剂沉淀生物细胞产生的酶有两类:一类由细胞内产生后分泌到细胞外进行作用的酶,称为细胞外酶。
这类酶大都是水解酶,如酶法生产葡萄糖所用的两种淀粉酶,就是由枯草杆菌和根酶发酵过程中分泌的。
这类酶一般含量较高,容易得到;另一类酶在细胞内产生后并不分泌到细胞外,而在细胞内起催化作用,称为细胞内酶,如柠檬酸、肌苷酸、味精的发酵生产所进行的一系列化学反应,就是在多种酶催化下在细胞内进行的,在类酶在细胞内往往与细胞结构结合,有一定的分布区域,催化的反应具有一定的顺序性,使许多反应能有条不紊地进行。
酶的来源多为生物细胞。
生物细胞内产生的总的酶量虽然是很高的,但每一种酶的含量却很低,如胰脏中期消化作用的水解酶种类很多,但各种酶的含量却差别很大。
因此,在提取某一种酶时,首先应当根据需要,选择含此酶最丰富的材料,如胰脏是提取胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、淀粉酶和脂酶的好材料。
由于从动物内脏或植物果实中提取酶制剂受到原料的限制,如不能综合利用,成本又很大。
目前工业上大多采用培养微生物的方法来获得大量的酶制剂。
从微生物中来生产酶制剂的优点有很多,既不受气候地理条件限制,而且动植物体内酶大都可以在微生物中找到,微生物繁殖快,产酶量又丰富,还可以通过选育菌种来提高产量,用廉价原料可以大量生产。
由于在生物组织中,除了我们所需要的某一种酶之外,往往还有许多其它酶和一般蛋白质以及其他杂质,因此为制取某酶制剂时,必须经过分纯化的手续。
酶是具有催化活性的蛋白质,蛋白质很容易变性,所以在酶的提纯过程中应避免用强酸强碱,保持在较低的温度下操作。
第四章沉淀法在分离制备中,沉淀主要用于浓缩目的,或用于除去留在液相或沉淀在固相中的非必要成分。
沉淀:流体中分散悬浮的固体或液体,在重力、离心力、静电力等各种力场内,将粒子互相或自流体分离的作业。
例:澄清(clarification)、稠化(thickening)、类析(classification)、浮选(floatation)、重液分离(heavy liquid separation)、集尘(dust collection)。
其中使用离心力场的特称为离心分离。
一、沉淀的类型沉淀按其物理性质不同,可粗略分成两类:晶形沉淀和无定形沉淀 ( 又称非晶形沉淀或胶状沉淀 ) 。
晶形沉淀如:BaSO4,MgNH4PO4, CaC2O4·2H2O , PbSO4其颗粒直径约0.1 ~ 1 μ m 。
非晶形沉淀: Fe2O3·nH2O , ZnS ,Al2O3·nH2O[Al(OH)3] 其颗粒直径一般 <0.02 μ m 。
晶形沉淀:内部排列较规则,结构紧密,整个沉淀所占体积较小,易沉降于容器底部。
无定形沉淀,由许多疏松聚集在一起的微小沉淀颗粒组成,排列杂乱无章,有时又包含大量数目的 H2O ,所以是疏松的絮状沉淀。
介于晶形沉淀与无定形沉淀之间的为凝乳状沉淀,颗粒大小 0.1>d>0.02 μ m ,如 AgCl 。
二、沉淀的形成沉淀的形成一般经过晶核形成和晶核长大两个过程。
将沉淀剂加入试液中,当形成沉淀的离子浓度乘积大于其 KSP ,离子通过静电引力结合成一定数目的离子群,即为晶核。
晶核形成后,构晶离子向晶核表面沉积,晶核就逐渐长大成微粒。
聚集速度 V :由离子聚集成晶核,再进一步积集成沉淀颗粒的速度。
定向速度 V ′:在聚集的同时,构晶离子又按一定晶格排列,这种定向排列速度。
若聚集速度 V 大,而定向排列速度 V ′小,即离子很快聚集来生成沉淀微粒,却来不及进行晶格排列,则得到的是非晶形沉淀。
第三章酶的分离纯化第三章酶的分离纯化第一节酶分离纯化工作的基本原则及步骤第二节细胞破碎第三节酶的抽提第四节酶的纯化第五节酶的纯度与产量第六节酶的剂型与保存第一节酶分离纯化工作的基本原则及步骤1926年Summer制备了第一个结晶酶,自此以后,酶分离纯化工作进展很快,现已有数以百计的酶制成了结晶,相当数量的酶达到了高度纯净,并根据酶的作用特点,理化性质、发展了各种类型的分离纯化方法、试剂和设备。
一、基本原则二、酶分离纯化的基本步骤为了能成功地进行酶的分离纯化,需注意以下两个基本原则:1. 防止酶变性失效防止酶变性失效是酶分离纯化工作很重要的问题,这一点在纯化后期尤为突出。
一般地,凡是用以预防蛋白质变性的方法与措施,都可考虑用于酶分离纯化工作中。
常见的措施有:(1)低温:除少数例外,所有操作应在低温下进行,有有机溶剂存在时,更应注意。
二、酶分离纯化的步骤酶分离纯化时,一般要经过如下步骤:1. 细胞破碎:除在体液中提取酶或胞外酶,一般都要进行细胞破碎,促使胞内酶溶出,以利于抽提。
2. 抽提3. 纯化下面分节对这三个基本环节加以介绍第二节细胞破碎细胞破碎的方法很多,有机械破碎法、物理破碎法、化学破碎法和酶学破碎法。
一、机械破碎法二、物理破碎法三、化学破碎法四、酶学破碎法:通过机械运动所产生的剪切力作用,使细胞破碎的方法,称为机械破碎法,常用的有如下几种。
1. 机械捣碎法:利用高速组织捣碎机的高速旋转叶片所产生的剪切力,将组织细胞破碎,转速可高达10000r/min。
常用于动物内脏、植物叶芽等脆嫩组织细胞破碎,也可用于微生物,尤其是细菌的细胞破碎。
此法在实验宝和生产规模均可采用。
通过温度、压力、声波等各种物理因素作用,使组织细胞破碎的方法,该称为物理破碎法。
物理破碎法包括如下几种方法;1. 温度差破碎法:通过温度的突然变化使细胞破碎。
即将冷冻的细胞突然放进较高温度的水中,或将在较高温度中的细胞突然冷冻都可使细胞破坏。