蛋白质和酶的分离与纯化
蛋白质的分离纯化
蛋白质的分离纯化蛋白质是生命体中最基本的分子之一，它在细胞内发挥着重要的功能。
由于蛋白质的复杂性和多样性，研究人员通常需要从复杂的混合物中分离和纯化蛋白质。
蛋白质的分离纯化是生物化学和生物技术领域中非常重要的一项工作，它为我们深入研究蛋白质的结构和功能提供了必要的条件。
蛋白质的分离纯化可以通过多种不同的方法实现，这些方法包括离心法、凝胶过滤法、电泳法、层析法等。
在选择合适的方法时，研究人员需要考虑到蛋白质的特性以及实验的要求。
离心法是最常用的分离方法之一，在离心过程中，通过调整离心力和离心时间，可以实现不同密度的蛋白质的分层。
这种方法适用于分离大分子量的蛋白质。
凝胶过滤法是利用孔径不同的凝胶将蛋白质分离开来。
通常使用的凝胶有琼脂糖凝胶和聚丙烯酰胺凝胶，这些凝胶具有不同的孔径，可以根据蛋白质的分子量选择合适的凝胶进行分离。
电泳法是基于蛋白质的电荷和分子量差异而进行分离的方法。
最常用的电泳方法是SDS-PAGE电泳，通过使用SDS（十二烷基硫酸钠）对蛋白质进行解性和蛋白质间的形成复合物，使得蛋白质在电泳过程中仅仅受到电场力的影响，从而实现蛋白质的分离。
层析法是一种利用物质在载体上的分配和吸附性质进行分离的方法。
常见的层析方法有凝胶层析、亲和层析、离子交换层析等。
凝胶层析是通过利用载体颗粒的孔径进行分离，亲和层析是将特定配体固定在载体上，与目标蛋白质结合，从而实现分离，而离子交换层析是利用载体表面电荷与目标蛋白质的电荷相互作用进行分离。
在进行蛋白质的分离纯化时，需要注意以下几个关键步骤。
首先是样品制备，通常样品要经过细胞破碎、蛋白质提取等步骤，使得目标蛋白质从复杂的混合物中提取出来。
其次是样品的处理，包括去除杂质、调整蛋白质的溶液环境等。
然后是选择合适的分离方法，根据蛋白质的特性和实验要求来确定最适合的方法。
最后是纯化过程中的监测和分析，通过使用各种蛋白质分析方法，如SDS-PAGE、Western blot等，来确定目标蛋白质的纯化程度和鉴定其存在。
蛋白质的分离纯化和表征
蛋白质的分离纯化和表征
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2. 盐析 在蛋白质水溶液中，加入大量高浓度强
电解质盐如硫酸铵、氯化钠、硫酸钠等， 可破坏蛋质分子表面水化层，中和它们电 荷，因而使蛋白质沉淀析出，这种现象称 为盐析。
而低浓度盐溶液加入蛋白质溶液中，会 造成蛋白质溶解度增加，该现象称为盐溶。
盐析机理：破坏蛋白质水化膜，中和表面 净电荷。
灵敏度高，能检测1微克蛋白，重复性好。
蛋白质的分离纯化和表征
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蛋白质纯度判定
各种层析单峰，电泳单带，双向电泳单点， 末端氨基酸测定一个，溶解度曲线单转折。
蛋白质的分离纯化和表征
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盐溶盐溶—盐析
• 等电点沉淀蛋白质溶液中加入NaCl后沉淀 溶解—盐溶
• 原因？
分子在等电点时，相互吸引，聚合沉淀，加入少
许盐离子后破坏了这种吸引力，使分子分散，溶
于水中 蛋白质的分离纯化和表征
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盐析 盐析（（NH4）2SO4）
• 向蛋白质溶液中加入大量硫酸铵后蛋白质 会沉淀析出
• 原因？
蛋白质脱去水化层而聚集沉淀
蛋白质的分离纯化和表征
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蛋白质含量测定Ⅱ
3．Folin-酚法（Lowry法） 蛋白质中酪氨酸或半胱氨酸，能与Folin-酚试
剂起氧化还原反应，生成蓝色化合物，500nm比 色测定。
Folin-酚试剂配制比较复杂。 4．BCA法
蛋白质还原Cu2 +成Cu+，与4,4’-二羧基-2,2’-二 喹啉（BCA）形成配合物，显紫色，比色测定。
到达最高值。
蛋白质的分离纯化和表征
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三、蛋白质分离纯化普通标准
总目标：增加制品纯度或比活 1.前处理：因动/植物/细菌而异 2.粗分级分离：采取盐析/等电点沉淀/有 机溶剂分级分离等方法 3.细分级分离：采取凝胶过滤、离子交换 层析、吸附层析以及亲和层析等 4.结晶
分离纯化一种酶的方法
分离纯化一种酶的方法分离纯化一种酶是生物工程领域的一个重要研究课题，有多种方法可以用来实现这一目标。
下面将介绍几种常用的分离纯化酶的方法。
1.固定相吸附色谱法固定相吸附色谱法是最常用的酶纯化方法之一。
在这种方法中，通过对酶进行吸附，然后使用缓冲溶液洗脱的方式分离纯化酶。
为了实现这一目标，可以选择一种适合酶吸附的固定相，例如亲和树脂、离子交换树脂或凝胶等。
通过在不同的条件下洗脱，可以逐步去除非目标蛋白质，最终得到纯化的酶。
2.亲和层析法亲和层析法是常用的可以选择性地与酶相互作用的方法。
在亲和层析法中，可以通过与酶相互作用的特定亲和剂将酶从复杂混合物中分离出来。
例如，可以根据酶与金属离子的亲和性，使用金属离子柱进行层析。
亲和层析法通常需要先对亲和剂进行固定，然后通过加载样品和适当的洗脱剂来纯化酶。
3.凝胶过滤法凝胶过滤法是一种基于酶的大小差异来分离纯化的方法。
这是一种较为简单的方法，适用于分离不同分子量的酶。
在凝胶过滤法中，通过将混合物通过一系列的凝胶分离层来分离不同大小的分子。
酶分子会在凝胶中被阻止，而较小的分子可以通过凝胶透析孔隙。
通过控制凝胶的孔隙大小，可以选择性地纯化酶。
4.电泳法电泳法是一种常用的酶分离纯化方法，尤其适用于具有不同电荷的酶。
在电泳法中，通过在电场中施加电压，根据不同酶的迁移速度将酶分离出来。
根据酶的等电点和电荷性质，可以选择凝胶电泳或者等电聚焦电泳来分离纯化酶。
电泳法的一个重要应用是SDS-PAGE，它从凝胶中获得酶的纯化和分析。
5.超滤法超滤法是一种可以根据酶的分子量选择性地分离纯化酶的方法。
在超滤法中，通过将混合物通过一系列合适孔径的滤膜，可以将酶与其他较小分子分离开来。
较大分子（包括酶）会被限制在滤膜上方，而较小分子则可以通过滤膜，从而实现分离纯化酶的目的。
综上所述，分离纯化酶的方法有很多种。
选择适用的方法取决于酶的性质、目标和需求。
常用的方法包括固定相吸附色谱法、亲和层析法、凝胶过滤法、电泳法和超滤法。
酶分离纯化的步骤主要原理
酶分离纯化的步骤主要原理
酶的纯化和分离是通过一系列步骤实现的，其主要原理包括以下几点：
1. 细胞破碎：首先需要将含有酶的细胞破碎，以释放酶分子。
这可以通过物理方法（如超声波或搅拌）或化学方法（如溶解细胞膜）实现。
2. 酶的特异性沉淀：根据酶的特性和条件，选择适当的方法使酶与其他杂质分子分离。
常用的方法包括沉淀、沉降和离心。
例如，可以通过加入特定的沉淀剂或改变pH值来使酶沉淀，从而将其与其他溶液中的物质分离。
3. 过滤和超滤：利用不同孔径的滤膜，可以通过过滤和超滤方法去除较大分子，如蛋白质碎片和细胞残渣。
4. 离子交换层析：离子交换层析是利用酶与离子交换树脂之间的相互作用进行分离的方法。
树脂上的离子可吸附酶，而其他杂质则被洗脱。
5. 亲和层析：亲和层析是通过酶与特定配体之间的亲和力实现分离的方法。
配体可以是酶的底物、抗体或其他具有与酶特异性结合的小分子。
酶与配体结合后，可以用洗脱剂将酶从亲和层析柱上洗脱。
6. 凝胶过滤层析：凝胶过滤层析是根据酶的分子大小和形状实现分离的方法。
通过选择合适孔径的凝胶、调节操作条件，可以将酶与其他分子分开。
7. 高效液相层析：高效液相层析（HPLC）是一种高效的液相分离技术。
通过调节流动相和固定相的性质，利用酶与固定相之间的相互作用进行分离。
8. 琼脂糖凝胶电泳：琼脂糖凝胶电泳是一种常用的方法，通过电泳平台上的电场作用下，根据酶的电荷、形状和大小进行分离。
以上步骤和原理可以根据酶的特性和所需纯度的要求进行组合和调整，以实现酶的有效纯化和分离。
蛋白质的分离纯化
蛋白质的分离纯化一，蛋白质（包括酶）的提取大部份蛋白质都可溶于水、稀盐、稀酸或碱溶液，少数与脂类结合的蛋白质那么溶于乙醇、丙酮、丁醇等有机溶剂中，因些，可采纳不同溶剂提取分离和纯化蛋白质及酶。
（一）水溶液提取法稀盐和缓冲系统的水溶液对蛋白质稳定性好、溶解度大、是提取蛋白质最常用的溶剂，通常用量是原材料体积的1-5倍，提取时需要均匀的搅拌，以利于蛋白质的溶解。
提取的温度要视有效成份性质而定。
一方面，多数蛋白质的溶解度随着温度的升高而增大，因此，温度高利于溶解，缩短提取时间。
但另一方面，温度升高会使蛋白质变性失活，因此，基于这一点考虑提取蛋白质和酶时一般采用低温（5度以下）操作。
为了避免蛋白质提以过程中的降解，可加入蛋白水解酶抑制剂（如二异丙基氟磷酸，碘乙酸等）。
下面着重讨论提取液的pH值和盐浓度的选择。
1、pH值蛋白质，酶是具有等电点的两性电解质，提取液的pH值应选择在偏离等电点两侧的pH 范围内。
用稀酸或稀碱提取时，应防止过酸或过碱而引起蛋白质可解离基团发生变化，从而导致蛋白质构象的不可逆变化，一般来说，碱性蛋白质用偏酸性的提取液提取，而酸性蛋白质用偏碱性的提取液。
2、盐浓度稀浓度可促进蛋白质的溶，称为盐溶作用。
同时稀盐溶液因盐离子与蛋白质部分结合，具有保护蛋白质不易变性的优点，因此在提取液中加入少量NaCl等中性盐，一般以摩尔。
升浓度为宜。
缓冲液常采用磷酸盐和碳酸盐等渗盐溶液。
（二）有机溶剂提取法一些和脂质结合比较牢固或分子中非极性侧链较多的蛋白质和酶，不溶于水、稀盐溶液、稀酸或稀碱中，可用乙醇、丙酮和丁醇等有机溶剂，它们具的必然的亲水性，还有较强的亲脂性、是理想的提脂蛋白的提取液。
但必需在低温下操作。
丁醇提取法对提取一些与脂质结合紧密的蛋白质和酶专门优越，一是因为丁醇亲脂性强，专门是溶解磷脂的能力强；二是丁醇兼具亲水性，在溶解度范围内（度为10%，40度为%）可不能引发酶的变性失活。
另外，丁醇提取法的pH及温度选择范围较广，也适用于动植物及微生物材料。
蛋白质纯化常用方法
蛋白质纯化常用方法蛋白质纯化是一种分离高纯度蛋白质的过程，可用于研究物种的功能和结构。
蛋白质纯化可以是一个繁琐的过程，通常需要多步骤的分离和纯化。
以下是一些常见的蛋白质纯化方法。
一、离心分离离心分离是根据蛋白质的分子量和密度差异来分离不同的成分。
高速离心法可分离细胞质组分、胞器、膜蛋白和核酸等。
低速离心法可从混合物中净化纤维蛋白、酶、酰化酶等。
二、盐析盐析是将溶液中的蛋白质与一定饱和度的盐混合后，通过离子间作用而使蛋白质发生沉淀的过程。
盐的浓度、pH值、离子类型和温度等因素会影响到沉淀的生成和纯度。
盐析也可以通过凝胶过滤或离子交换等方法来提高效果和纯度。
三、凝胶柱层析凝胶柱层析是一种将混合物缓慢地通过一个由多种凝胶材料组成的列的过程。
该列可根据蛋白质大小、电荷、亲疏水性等特性进行选择。
通过这种方法，可以净化蛋白质并快速消除杂质、缓解蛋白结构等。
四、亲和层析亲和层析是一种利用配体与蛋白质间的特定的结合进行选择性分离的技术。
配体通常被共价结合在凝胶上, 一些常见的配体包括金属离子、抗体和亲和素等。
通过这种方法，可以高效且选择性地纯化蛋白质，并减少染料、盐和杂质的存在。
五、电泳电泳是根据蛋白质的电荷大小将充电的蛋白质分离开的过程。
根据电泳类型不同，可以区分不同细胞蛋白、酶、抗体等。
蛋白质电泳在生物化学实验室中广泛应用，是一种可视化分离的传统方法。
六、共沉淀共沉淀是基于化合物的亲和性，在溶液中同时存在的两种蛋白质之间发生非共价结合的过程。
通过共沉淀获得的纯化蛋白质收率较高但一般会伴随着蛋白质活性的损失。
总之，纯化蛋白质的过程需要结合样品的特性和分离纯化方式的优点和局限性，选择合适的技术来获得高纯度和活性的蛋白质。
蛋白质的分离、纯化
胰岛素的分离纯化
胰岛素是一种由胰腺分泌的激素， 具有降低血糖的作用。胰岛素的 分离纯化通常采用离子交换色谱
和结晶法。
胰岛素的分离纯化对于治疗糖尿 病具有重要意义。纯化的胰岛素 可以用于注射，帮助糖尿病患者
控制血糖水平。
在胰岛素的分离纯化过程中，需 要特别注意避免蛋白质的聚集和 变性，以确保产品的安全性和有
利用半透膜，根据不同物质之间的分 子大小和形状差异进行分离。
色谱分离
利用不同物质在固定相和流动相之间 的吸附、分配等作用力差异进行分离。
蛋白质的纯度鉴定
化学分析
电泳分析
利用蛋白质中的特定化学基团进行定量分 析，如测定氨基酸组成和序列、测定肽键 等。
利用不同蛋白质在电场中的迁移率差异进 行分离，再通过染色或放射自显影等技术 进行检测。
有机溶剂沉淀法
利用有机溶剂降低水的介电常数，使 蛋白质发生沉淀。常用的有机溶剂有 乙醇、丙酮等。
离心法
高速离心法
利用高速旋转产生的离心力使溶液中 的悬浮颗粒沉降，从而实现蛋白质的 分离。
超速离心法
在高速离心的基础上，利用密度梯度 离心技术，将不同密度的蛋白质进行 分离。
膜分离法
微滤
利用微孔滤膜，将溶液中的悬浮颗粒和微生物截留，从而实现蛋白质的分离。
蛋白质在水中的溶解度 受pH、离子强度、温度 等因素影响。不同蛋白 质具有不同的溶解度。
蛋白质的分离纯化方法
沉淀法
利用蛋白质的溶解度差异，通过改变 某些条件（如pH、离子强度、温度 等）使蛋白质沉淀析出。
离心分离
利用离心机的高速旋转产生的离心力， 根据不同物质之间的密度和沉降系数 差异进行分离。
膜分离
血红蛋白的分离纯化通常采用色谱技术，如凝胶过滤色谱和离子交换色谱。这些技术可以根据蛋白质 的大小、电荷和疏水性等性质进行分离。
蛋白质分离纯化的一般程序
蛋白质分离纯化的一般程序可分为以下几个步骤：（一）材料的预处理及细胞破碎分离提纯某一种蛋白质时，首先要把蛋白质从组织或细胞中释放出来并保持原来的天然状态，不丧失活性。
所以要采用适当的方法将组织和细胞破碎。
常用的破碎组织细胞的方法有：1. 机械破碎法这种方法是利用机械力的剪切作用，使细胞破碎。
常用设备有，高速组织捣碎机、匀浆器、研钵等。
2. 渗透破碎法这种方法是在低渗条件使细胞溶胀而破碎。
3. 反复冻融法生物组织经冻结后，细胞内液结冰膨胀而使细胞胀破。
这种方法简单方便，但要注意那些对温度变化敏感的蛋白质不宜采用此法。
4. 超声波法使用超声波震荡器使细胞膜上所受张力不均而使细胞破碎。
5. 酶法如用溶菌酶破坏微生物细胞等。
(二) 蛋白质的抽提通常选择适当的缓冲液溶剂把蛋白质提取出来。
抽提所用缓冲液的pH、离子强度、组成成分等条件的选择应根据欲制备的蛋白质的性质而定。
如膜蛋白的抽提，抽提缓冲液中一般要加入表面活性剂（十二烷基磺酸钠、tritonX-100等），使膜结构破坏，利于蛋白质与膜分离。
在抽提过程中，应注意温度，避免剧烈搅拌等，以防止蛋白质的变性。
（三）蛋白质粗制品的获得选用适当的方法将所要的蛋白质与其它杂蛋白分离开来。
比较方便的有效方法是根据蛋白质溶解度的差异进行的分离。
常用的有下列几种方法：1. 等电点沉淀法不同蛋白质的等电点不同，可用等电点沉淀法使它们相互分离。
2. 盐析法不同蛋白质盐析所需要的盐饱和度不同，所以可通过调节盐浓度将目的蛋白沉淀析出。
被盐析沉淀下来的蛋白质仍保持其天然性质，并能再度溶解而不变性。
3. 有机溶剂沉淀法中性有机溶剂如乙醇、丙酮，它们的介电常数比水低。
能使大多数球状蛋白质在水溶液中的溶解度降低，进而从溶液中沉淀出来，因此可用来沉淀蛋白质。
此外，有机溶剂会破坏蛋白质表面的水化层，促使蛋白质分子变得不稳定而析出。
由于有机溶剂会使蛋白质变性，使用该法时，要注意在低温下操作，选择合适的有机溶剂浓度。
酶的提取和分离纯化
酶分离纯化的工艺流程设计
设计时需要考虑的因素：
酶源材料 前期工艺过程 产品对纯度的要求 酶存在的状态 设备条件 动力、原料成本及工时费用
酶分离纯化的工艺流程设计
合理的工艺应以降低成本，提高效能，同时 又提高产品纯度和质量为前提。
对一个方法好坏的评价标准是： 1.酶的回收率 2.酶产品的比活力
此法效率较低
机械破碎法
3.匀浆法
利用匀浆器所产生的剪切力将组织细胞破 碎。匀浆器一般由硬质磨砂玻璃制成，也 可由硬质塑料可不锈钢等制成。通常用来 破碎那些易于分散，比较柔软，颗粒细小 的组织细胞。
此法细胞破碎程度较高，对酶的破坏也较 少，但难于在工业生产上应用。
11.2.2 物理破碎法
通过温度、压力、声波等各种物理因素的 作用，使组织细胞破碎的方法，统称为物 理破碎法。此法多用于微生物细胞的破碎
所以在纯化前往往须先加以浓缩。沉淀法 可浓缩并去除部分杂质，此外，浓缩的方 法有 （1）蒸发法 （2）反复冻融法 （3）胶过滤 （4）超滤法
2.初步提纯
除去大分子的核酸和粘多糖 （1）加硫酸链霉素、聚乙烯亚胺、鱼精蛋白或
MnCl2可使核酸沉淀移去。必要时使用核酸酶。 （2）常用醋酸铅、乙醇、单宁和离子型表面活性
材料选择及其前处理
动物材料：事先剔除结缔组织、脂肪组织 植物材料：果实种子事先去皮壳，油质种
子用乙醚等脱脂 微生物发酵物：先将菌体和发酵物分离 胞外酶
酶 胞内酶 结酶 溶酶
11.2 细胞破碎
除了动植物体液中的酶和微生物胞外酶之 外，大多数酶都存在于细胞内，因此提取和分 离纯化前须将进行细胞的破碎。 破碎细胞的方法有:
剂等处理解决，有时也用酶。
经过初步提纯，余下来的大分子为酶与杂蛋白， 分离纯化的主要工作，同时也是比较困难的工作， 就是将酶从杂蛋白中分离出来。
蛋白质的分离纯化--有机溶剂分离纯化法
蛋白质的分离纯化--有机溶剂分离纯化法蛋白质的分离纯化--有机溶剂分离纯化法蛋白质的分离纯化--有机溶剂分离纯化法文章出处：朱敏蛋白质的分离纯化--有机溶剂分离纯化法有机溶剂能降低溶液的介电常数，从而增加蛋白质分子上不同电荷的引力，导致溶解度降低。
有机溶剂与水作用能破坏蛋白质的水化膜，使蛋白质在一定浓度的有机溶剂中沉淀析出。
常用的有机溶剂是乙醇和丙酮，由于有机溶剂的加入易引起变性失活，尤其乙醇和水混合释放热量，操作一般宜在低温下进行，且在加入有机溶剂时注意搅拌均匀以免局部浓度过大。
用此法所析出的沉淀一般比盐析法易过滤或离心沉降。
分离后的蛋白质沉淀应立即用水或缓冲液溶解，以降低有机溶剂的浓度。
操作时的pH 值大多数控制在待沉淀蛋白质等电点附近。
有机溶剂在中性盐存在时能增加蛋白质的溶解度，减少变性和提高分离的效果。
一般在有机溶剂沉淀时添加中性盐的浓度在0.05mol 左右, 过多不仅耗费有机溶剂, 而且可能导致沉淀不好. 沉淀的条件一经确定, 就必须严格控制, 才能得到重复性结果. 有机溶剂浓度通常以有机溶剂和水容积比或用百分浓度素示. 故操作条件比盐析法严格。
许多有机溶剂，如碳链较长的醇，它溶于水，但有限度。
其量大到一定程度后则分成两相，一相以水为主，一相以有机溶剂为主。
某些第3组分的存在可以改变两相的比例和组成。
有许多蛋白质在两相中均能溶解，形成分配。
在同一个两相的溶剂系统中，不同的蛋白质有不同的分配系数。
根据这一原理，操作全部机械化的有逆流分溶。
因要求实验室温度恒定且操作也繁杂，虽一直有人在用但很不普遍。
分配层析也是应用这一原理，但在分离纯化蛋白质工作中用得不多，主要是因为多数蛋白质在有机溶剂中，特别是在易与水分相的溶剂中溶解度小且易变性。
疏水层析是近年发展的新方法。
它利用蛋白质表面有一部分疏水性，与带有疏水性的载体在高盐浓度时结合。
洗脱时将盐浓度逐渐降低，蛋白质因疏水性不同而逐个地先后被洗脱而纯化。
蛋白质分离技术1
• 5) 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内或分子间的 二硫键，导致酶活性的丧失。在提取液中加入 少量巯基乙醇或二硫苏糖醇以防止巯基氧化。
+
带正电荷蛋白质 （疏水胶体）
带负电荷蛋白质 （疏水胶体） 蛋白质聚集沉淀
⑵ 中性盐的选择
• 常用的中性盐中最重要的是 (NH4 ) 2SO4，因 为它与其他常用盐类相比有十分突出的优点： • 1) 溶解度大：尤其是在低温时仍有相当高 的溶解度，这是其他盐类所不具备的。由于 酶和各种蛋白质通常是在低温下稳定，因而 盐析操作也要求在低温下（0～4℃）进行。 由下表可以看到， 硫铵在0℃时的溶解度， 远远高于其它盐类：
（三）分离纯化的一般程序
生物大分子的分离纯化一般可分为 以下几个阶段： ①材料的选择和预处理 ②破碎细胞及提取（有时还需要进 行细胞器的分离） ③分离纯化：包括粗分级分离和细 分级分离 其中前两个阶段为生物大分子分离 纯化的前处理。
选择材料 破碎细胞 提取 分离纯化 分析及鉴定
二、 蛋白质（酶） 分离纯化的前处理
• 4) 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。
（三）细胞器的分离
• 细胞器包括细胞核、线粒体、核糖体、内质网，植物细胞 还有叶绿体。 • 如果要分离制备分布在这些细胞器中的生物大分子，为了 防止其他细胞组分中的物质对制备物的干扰或污染，还需 先将细胞器分离出来，然后在某一细胞器中分离某一物质。 • 细胞器的分离一般采用差速离心法，即将破碎后的细胞在 适当的介质中进行离心，常用的介质有蔗糖、甘露醇、柠 檬酸、聚乙二醇等。各种细胞组分按质量大小的不同，经 过不同速度的离心后，沉降于离心管的不同部位，经多次 分步离心后，即可获得所需组分。
蛋白质与酶的分离与纯化
蛋白质与酶的分离与纯化摘要本文主要介绍蛋白质与酶的分离与纯化方法，包括一些常用的技术和步骤。
首先介绍蛋白质和酶的定义和特性，然后探讨蛋白质与酶分离和纯化的重要性。
接着分析了三种常用的分离与纯化方法，包括盐析、层析和电泳。
最后总结了每种方法的特点和适用范围，并对未来的研究方向进行了展望。
1. 引言蛋白质和酶是生物体内最重要的分子之一，参与了生命体的许多重要生物学过程。
为了研究和了解蛋白质和酶的功能和结构，分离和纯化方法至关重要。
2. 蛋白质与酶的定义和特性蛋白质是由氨基酸残基组成的大分子化合物，具有多种功能，如催化反应、传递信号和提供结构支持等。
酶是一类特殊的蛋白质，能够催化生物体内的化学反应。
3. 蛋白质与酶分离和纯化的重要性蛋白质与酶的分离和纯化是研究其功能、结构和性质的基础。
只有纯化后的蛋白质和酶才能够进行进一步的研究和分析。
4. 盐析方法盐析是利用蛋白质和酶与盐的相互作用进行分离的方法。
通过控制溶液中的盐浓度，可以使蛋白质和酶从溶液中沉淀出来。
5. 层析方法层析是利用分离剂在固定的层析材料上进行分离的方法。
根据蛋白质和酶的性质和大小，可以选择不同类型的层析材料进行分离。
6. 电泳方法电泳是利用蛋白质和酶在电场中的迁移率差异进行分离的方法。
根据蛋白质和酶的电荷、大小和形状等特性，可以选择不同类型的电泳方法进行分离与纯化。
7. 方法比较与应用盐析、层析和电泳方法各有其优势和适用范围。
根据具体的实验目的和条件，可以选择合适的方法进行蛋白质与酶的分离与纯化。
8. 未来展望随着科学技术的不断发展，蛋白质与酶的分离与纯化方法也在不断改进和创新。
未来的研究方向包括开发更高效、更精确的方法和技术，以及应用新的纯化剂和材料等。
结论蛋白质与酶的分离与纯化是研究其结构和功能的基础，对于深入理解生物体内重要的生物学过程具有重要意义。
盐析、层析和电泳等方法可以有效地分离和纯化蛋白质与酶，并根据实验的需要选择合适的方法。
蛋白质分离与纯化的方法
蛋白质分离与纯化的方法一、蛋白质的粗分离破碎细胞后，所得的蛋白质混合液中除含有目的蛋白质外，还含有其他蛋白质、脂类、多糖及核酸等成分，利用简易、快速的方法除去这些杂质即为蛋白质的粗分离。
(一)盐析法蛋白质在低盐浓度下其溶解度随盐浓度的增加而增加，此现象为盐溶。
但随着盐浓度的继续升高，蛋白质的溶解度又会以不同程度下降，并先后析出，此现象为盐析。
此现象是由于当水中加入少量盐类时，盐离子与水分子对蛋白质分子上的极性基团产生影响，使其溶解度增大。
但当盐浓度增加到一定程度时，蛋白质所带的电荷被大量中和，水化膜被破坏，分子间相互聚集，而发生沉淀析出。
因此，可根据不同蛋白质在一定浓度的盐溶液中溶解度降低的程度不同，而将各种蛋白质彼此分离。
常用的中性盐有硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等。
(二)有机溶剂分段沉淀法通过有机溶剂降低溶液的介电常数，破坏蛋白质的水化膜，导致溶解度的降低而发生沉淀析出，利用不同蛋白质在不同浓度的有机溶剂中的溶解度存在差异而分离的方法，称为有机溶剂分段沉淀法。
常用的有机溶剂有乙醇、丙酮、甲醇等。
(三)超速离心法超速离心法是利用物质的沉降系数、质量浮力等方面的差异，用强离心力使其分离的技术。
蛋白质在高达5000kg的重力作用下，在溶液中逐渐沉淀，直至其浮力与离心所产生的力相等，才停止沉降。
不同蛋白质其密度与形态各不相同，故应用离心的方法可将它们分开。
二、蛋白质的细分离待提纯的样品经过破碎及粗分离后，还难以达到纯品的要求时，则需进一步对其进行纯化处理。
(一)透析法利用蛋白质不能通过半透膜这一性质将大分子量蛋白质与小分子量化合物分开。
用具有超小微孔的膜制成透析袋，微孔可允许分子量为10000以下的化合物通过。
将蛋白质混合物装入袋中，再置于水中，则小分子物质如矿物质(无机盐)、单糖等可透过薄膜，不断更换袋外的水，可把袋内小分子物质全部去尽。
如在袋外放吸水剂，同时还可将袋内的水分去尽。
(二)层析法1.凝胶过滤层析凝胶过滤层析又称分子筛层析，是利用分子量的差异使物质彼此分离的方法。
蛋白质分离纯化的注意事项
蛋白质分离纯化的注意事项蛋白质分离纯化是生物学和生物化学研究中常用的一个步骤，它用于将混合的蛋白质溶液中的目标蛋白质分离出来并去除杂质。
蛋白质分离纯化的注意事项有很多，下面将详细介绍。
1. 样品的制备：蛋白质的分离纯化前，首先需要对样品进行合适的制备。
采集样品时要避免污染、破坏或降解蛋白质。
样品的pH、温度和离心速度等因素对蛋白质的稳定性有重要影响，因此需要根据实验需要进行适当的处理。
2. 分离纯化方法的选择：根据不同的蛋白质性质和研究目的，选择合适的分离纯化方法。
常用的方法包括离心法、沉淀法、过滤法、电泳法、层析法等。
在选择方法时要考虑到分离纯化的效果、时间、成本、操作难度等因素。
3. 分离纯化条件的优化：在选择分离纯化方法后，需要对实验条件进行优化。
例如，选择合适的缓冲液和pH，优化温度和离心速度，调整柱层析的流速和梯度，以及优化电泳条件等。
优化条件可以提高蛋白质的分离纯化效果。
4. 对蛋白质的保存和稳定性需小心处理：蛋白质容易受到温度、pH、氧化和降解等因素的影响而失活。
因此，在整个分离纯化的过程中，要注意进行低温处理，避免酶的降解和氧化反应的发生。
此外，还可以使用蛋白质稳定剂，如甘油、蔗糖或明胶等，来延长蛋白质的保存时间。
5. 删除杂质的步骤：蛋白质分离纯化的一个重要目标是去除杂质。
去除杂质的方法包括胶体沉淀、盐析、有机溶剂沉淀、离心沉淀等。
选择适当的去除杂质的方法，能够提高分离纯化的纯度。
6. 纯化后的保存：在完成蛋白质的分离纯化后，必须妥善保存纯化蛋白质。
纯化蛋白质容易受到冻融循环、氧化和结构变化等因素的影响，因此需要在低温下保存，并加入适当的保护剂以避免降解。
7. 纯度和活性的鉴定：对于蛋白质分离纯化后的样品，需要进行纯度和活性的鉴定。
常用的鉴定方法包括SDS-PAGE凝胶电泳、Western blotting、质谱分析、酶活分析等。
这些鉴定方法能够确定纯化蛋白质的纯度和活性，从而确定分离纯化的效果是否达到预期目标。
有机溶剂沉淀法分离与纯化蛋白质
有机溶剂沉淀法分离与纯化蛋白质有机溶剂能降低溶液的电解常数，从而增加蛋白质分子上不同电荷的引力，导致溶解度的降低；另外，有机溶剂与水的作用，能破坏蛋白质的水化膜，故蛋白质在一定浓度的有机溶剂中的溶解度差异而分离的方法，称“有机溶剂分段沉淀法”，它常用于蛋白质或酶的提纯。
使用的有机溶剂多为乙醇和丙酮。
高浓度有机溶剂易引起蛋白质变性失活，操作必须在低温下进行，并在加入有机溶剂时注意搅拌均匀以避免局部浓度过大。
由此法析出的沉淀一般比盐析容易过滤或离心沉降，分离后的蛋白质沉淀，应立即用水或缓冲液溶解，以降低有机溶剂浓度。
操作时的pH值大多数控制在待沉淀蛋白质的等电点附近，有机溶剂在中性盐存在时能增加蛋白质的溶解度，减少变性，提高分离的效果，在有机溶剂中添加中性盐的浓度为0.05mol/L左右，中性盐过多不仅耗费有机溶剂，可能导致沉淀不好。
沉淀的条件一经确定，就必须严格控制，才能得到可重复的结果。
有机溶剂浓度通常以有机溶剂和水容积比或用百分浓度表示。
有机溶剂沉淀蛋白质分辨力比盐析法好，溶剂易除去；缺点是易使酶和具有活性的蛋白质变性。
故操作时要求条件比盐析严格。
对于某些敏感的酶和蛋白质，使用有机溶剂沉淀尤其要小心。
有机溶剂沉淀法溶剂的选择原则就是：与水可以混溶，不与蛋白反应，沉淀效应良好，无毒等。
一般就是乙醇丙酮。
方法就是调节适当的pH，pH调节适当会使沉淀效果好很多，等电点附近比较好。
加入前将有机溶剂低温处理，缓慢加入，边加边缓慢搅拌（可以冰浴），静置15min后离心。
蛋白溶液浓度不要太低，否则蛋白容易变性，5mg/ml以上吧。
一般加丙酮的话，体积百分含量20~50%即可。
至于加盐的话，可以在加有机溶剂前加入，浓度不要太大，否则如你所说，沉淀太猛，失去分级的效果。
如果加NaCl，浓度0.05mol/L左右即可。
固相析出分离法改变溶液条件，使溶质以固体形式从溶液中分出的操作技术称为固相析出分离法。
析出物为晶体时称为结晶；析出物为无定形固体称为沉淀法。
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蛋白质和酶的分离纯化及鉴定蛋白质是生命体中的重要物质基础之一。
从分子水平上认识生命现象，已成为现代生物学发展的主要方向。
要研究蛋白质，首先要得到高度纯化的目的蛋白。
蛋白质在组织或细胞中一般都是以复杂的混合物形式存在，每种类型的细胞都含有上千种不同的蛋白质。
要想从成千上万种蛋白质混合物中纯化出目的蛋白，就要根据蛋白质的理化性质不同设计出合理的分离方法。
目前研究为止酶除核酶外本质都是蛋白质，因此酶的分离纯化方法基本是采用蛋白质的分离纯化方法，但是酶的活性受到多种因素的影响，因此酶的分离纯化比一般的蛋白质要求更高。
一、质分离纯化的一般原则1. 原料的选择原则：来源方便，成本低，易操作、安全的原料。
蛋白分布：体液、组织、细胞定位2. 破碎方法：(1) 机械方法：通过机械运动产生的剪切力的作用，使细胞或组织破碎的方法。
如：捣碎法、研磨、匀桨法(2) 物理方法：通过温度、压力、声波等各种物理因素的作用，使组织细胞破碎的方法。
如：反复冻融、渗透压、超声破碎(3) 化学方法：通过各种化学试剂对细胞膜的作用，使细胞破碎的方法.如：甲苯、丙酮、氯仿和非离子型的表面活性剂（Triton和Tween）(4) 酶促法：溶菌酶、蜗牛酶等3. 目的蛋白或酶的特异、快速、精确的定性或定量方法4. 先粗后细，分级分离粗分：将得到的蛋白溶液先利用简单、快速、易处理的方法除去大部分杂蛋白。
如: 盐析、离心、有机溶剂沉淀等。
精制：利用蛋白质性质的差异，采用不同的方法，如:离子交换层析、分子筛、吸附层析、亲和层析、电泳、离心、结晶等方法进一步纯化。
5. 避免蛋白质的变性（pH、适合的温度和缓冲体系等）二、常用的蛋白质的分离纯化技术可以根据各种蛋白质的结构、理化性质不同设计分离方法。
（一）根据蛋白质的溶解度不同进行分离1. 蛋白质盐析蛋白质属于生物大分子之一，分子量从1万至100万之巨，其分子的直径可达1-100nm，为胶粒范围之内。
蛋白质的表面电荷和水化膜是其主要的稳定性因素。
大多数蛋白质都溶于水，在低盐条件下，蛋白的溶解度随着盐浓度的升高而增加，这称为蛋白质的盐溶现象，而盐浓度达到一定以后，蛋白质水化膜被破坏，电荷被中和，蛋白质的溶解度会随着盐浓度的升高而降低，并且析出，这就是盐析现象。
由于各种蛋白质分子的颗粒大小和亲水程度不同，故盐析所需的盐浓度也不一样。
调节盐的浓度可使不同的蛋白质沉淀从而达到分离的目的。
常用的中性盐：硫酸铵、醋酸钠、硫酸镁、硫酸钠、氯化钠、磷酸钠等。
其中最常用的是硫酸铵，它的优点是温度系数小，溶解度高（25℃时的饱和度为4.1mol/L，即767g/L；0℃时的饱和度为3.9mol/L，即676g/L）；在这一溶解度范围内，许多蛋白都可以盐析出来；另外，硫酸铵不容易引起蛋白质变性；不同浓度硫酸铵pH在4.5-5.5之间，可以结合等电点进行分离纯化，沉淀效果更好。
影响盐析的因素：①温度：②pH：③蛋白质浓度：盐析的缺点是蛋白质沉淀后要除盐，否则会影响后续的电泳或离子交换等相关实验。
2. 等电点沉淀法蛋白质在等电点时，也就是静电荷为零时，蛋白质颗粒之间的静电排斥力减小，蛋白的溶解度下降，容易发生沉淀，因此，可以调节溶液的pH，使其达到目的蛋白的等电点，使之沉淀而分离。
但是，此方法很少单独应用，一般与盐析法或后述的有机溶剂沉淀法联合应用效果更好。
3. 有机溶剂沉淀法有机溶剂可使溶液的介电常数降低，蛋白之间的静电引力增大，互相吸引而易于集聚；也可使水化膜破坏，蛋白的溶解度降低。
优点：易于进一步的分离，不用脱盐缺点：易引起蛋白的变性，所以沉淀后要尽快的分离常用的有机溶剂：乙醇、丙酮、异丙醇、甲醇等。
（二）根据蛋白质分子大小进行分离1. 透析与超滤透析就是利用透析膜将分子大小不同的蛋白质分开。
超滤是利用压力和离心力，促使大小不等的分子通过滤过膜，两者都是根据化合物的分子量进行分离的一种方法，可选择不同孔径的滤膜截留不同分子量的蛋白质。
2.凝胶过滤法是以各种多孔凝胶为固定相，对不同分子量的组分进行分离的一种层析方法。
也叫凝胶过滤，分子排阻层析，分子筛层析等。
常用的凝胶材料:① 葡聚糖凝胶（Sephadex)：是由葡聚糖交联而成，具有良好的化学稳定性，耐高温（>120℃）, 型号多，可用于各种物质的分离和纯化。
② 琼脂糖凝胶（Sepharose)：是一种天然多孔凝胶，孔径大，适用于大分子量分子的分离。
③ 聚丙烯酰胺凝胶：是人工合成的凝胶，交联度不同，孔径不同，可用于各种蛋白的分离。
缺点是强酸会使凝胶的酰胺键破坏。
（三）根据蛋白质带电性质进行分离 1. 电泳法各种蛋白质在同一pH 条件下，因为分子量和电荷数量不同而在电场中的迁移率不同而彼此分离。
2. 离子交换层析法是利用离子交换剂上可解离基团对各种离子的的亲和力不同而达到分离目的的一种层析分离方法。
离子交换剂：是含有可解离的阳离子或阴离子基团不溶性高分子化合物，这些基团能与溶液中的其它阳离子或阴离子进行可逆的交换。
按活性基团性质不同：阳离子交换剂 阴离子交换剂按母体物质种类不同：离子交换树脂：小分子量蛋白质分离 离子交换凝胶：各种分子量蛋白质分离离子交换纤维素：各种分子量蛋白质分离① 阳离子交换阳离子交换剂中含有酸性基团，能解离出氢离子，与样品溶液中的阳离子进行交换。
强酸型阳离子交换剂：磺酸（R-SO 3-H ）弱酸型阳离子交换剂：磷酸（R-HPO 3-H ）羧酸（R-COO-H ） 酚羟基（R-O-H ）② 阴离子交换阴离子交换剂中含有的碱性基团，能释放出阴离子，与样品溶液中的阴离子进行交换。
强碱型阴离子交换剂：季胺 [R-N +(CH 3)3-OH -] 弱碱型阴离子交换剂：伯胺 (R-N +HH 2-OH -)R-SO -3-H ++Na +R-SO -3-Na ++H +H+H +H+基架活性基团仲胺 (R-N +HCH 3H-OH -) 叔胺 [R-N + (CH 3)2H-OH -]（四）根据蛋白质特异性进行分离-亲和层析亲和层析是利用生物分子与配体之间具有的专一而又可逆的亲和力，是生物分子分离纯化的技术。
固定相：上述提到的凝胶或树脂结合上配体。
优点：选择性好，纯化步骤简单，一次就可达到很高的纯化倍数。
缺点：价格昂贵，处理量少，不适合大规模应用，洗脱剂要求高，无通用性。
总之，根据拟分离的蛋白质的理化性质、防止变性以及样品情况和实验条件选择最佳方法。
有时往往不止用一种方法进行分离纯化，而是选择几种适当的方法进行分离，力求达到纯化和高产的目的。
OH -OH -OH -基架活性基团R-N +(CH 3)3-OH -+Cl -R-N +33-+OH -实验一 -球蛋白的分离纯化一、实验目的掌握蛋白质分离纯化的基本方法和步骤。
二、原理γ-球蛋白是一组结构相似但又有差异的蛋白质，统称为免疫球蛋白（immunoglobin, Ig）。
按其结构和免疫化学性质的差异分为五类。
分别为IgG，IgA，IgM，IgD，IgE，其中IgG占70%。
血清中有70余种蛋白质，本实验的目的是要从70余种血清蛋白中分离出γ-球蛋白。
1. 粗分，采用饱和硫酸铵盐析法，如果蛋白质溶液体积大，要求达到的硫酸铵饱和度在50%以上时，可在蛋白质混合溶液中直接加入硫酸铵试剂如果蛋白质溶液体积小，要求达到的硫酸铵饱和度在50%以下时，可采用饱和硫酸铵溶液法，饱和硫酸铵溶液的加入量按下式计算：V=V0（C2-C1）/(100-C2) 或者是V=V0（C2-C1）/(1-C2)V: 应加入饱和硫酸铵溶液的体积；V0：蛋白质溶液的原始体积；C1：原溶液的硫酸铵饱和度；C2：要达到的硫酸铵饱和度。
硫酸铵盐析法可使蛋白质纯度提高5倍，而且可以除去核酸等杂质。
2. 除盐：采用透析法使硫酸铵除去。
3. 精制：采用阴离子交换层析法利用阴离子交换纤维素层析其优点是：具有开放性支持骨架，大分子可以自由进入和迅速扩散，吸附量大；具有亲水性，用温和的条件可以洗脱，不易引起蛋白质的变性或酶的失活；具有多孔性，表面积大，交换容量大，回收率高，可用于分离和制备。
4. 纯度鉴定：采用醋酸纤维素薄膜电泳。
三、试剂和器材1.试剂①正常血清（人、兔、狗）②饱和硫酸铵溶液③0.0175mol/L磷酸缓冲液1.0ml（pH6.3）④DEAE-纤维素⑤纳氏试剂：碘化汞和碘化钾的碱性溶液，与氨氮反应生成淡红棕色的化合物（410-425nm)。
⑥20%磺柳酸试剂2. 器材①层析柱及支架②白色和黑色比色板③透析袋及细线④烧杯2个、试管20支⑤吸管1个四、操作步骤1.取少许血清作为A样。
2.盐析：取2ml血清加2ml生理盐水于离心管中，混匀后缓慢滴加饱和硫酸铵溶液4ml，边加边混，室温放置10min，3000 rpm，离心10min，小心除去上清，沉淀加0.0175mol/L 磷酸缓冲液1.0ml（pH6.3）复溶。
3.透析除盐：用细线扎住透析袋一端，将溶解的 -球蛋白溶液倒入透析袋内，用线扎紧透析袋另一端，放入一大烧杯中，加入蒸馏水进行透析，每隔10min用纳氏试剂在白板上检测烧杯中的NH4+，并更换蒸馏水直至检测不到NH4+为止，留取透析袋内液体2滴，作为B样。
4.DEAE-纤维素离子交换层析：①装柱：取层析柱加入蒸馏水，观察水流是否通畅，然后将层析柱垂直固定到支架上，关闭下端出口，将处理再生后的DEAE-纤维素悬液搅拌均匀后缓慢倒入层析柱，使柱床高度达到10-15cm。
②平衡：打开柱的下端出口，用3个柱床体积的0.0175mol/L磷酸缓冲液（pH6.3）平衡后关闭柱的下端出口。
③上样：将透析脱盐后的蛋白质溶液缓慢加到DEAE-纤维素柱床上，开下端出口，使样品进入柱床。
④洗脱：用0.0175mol/L磷酸缓冲液（pH6.3）洗脱蛋白，并且立即收集洗脱液，流速为10滴/min，每2min收集1管，按顺序排列。
⑤洗脱液中蛋白质的检测：取黑色比色板或干净的试管一个，按洗脱管顺序分别取1滴于其中，然后加入20%磺柳酸试剂1滴，出现白色浑浊或沉淀即为蛋白质析出，记录并估计各管的蛋白质浓度，取浓度最高的一管作为C样。
五、实验注意事项1.硫酸铵缓慢滴加，避免形成瞬间高浓度，导致杂蛋白共沉。
2.离心前试管要平衡，对称放入离心机内，开机和关机要缓慢加速和减速。
3.透析时两端要扎紧，不要扎段，10min左右换水一次，否则容易导致透析袋内样品稀释。
4.装柱时不能分层，不能进入气泡，转好后用上样缓冲液平衡。
5.样品进入柱床后再加洗脱缓冲液，否则会导致样品稀释。
6.洗脱时流速不要太快，否则也会导致洗脱液中的蛋白质稀释而检测不出。
实验二 -球蛋白的鉴定一、实验目的掌握蛋白质的电泳鉴定方法和步骤。
二、原理电泳是在外界电场的作用下，带电物质向所带电荷相反电极方向的移动，由于蛋白质所带电荷不同，迁移速度不同而彼此分离。