生物技术综合实验

金属螯合亲和层析
a. 许多蛋白分子上带有金属离子，则此蛋白质可 能会吸附该金属。 b. 若把某金属固定到固相载体上，则此载体将会 专一性地吸附需要此金属的蛋白质。 c. 基因操作时，经常在表达蛋白质的末端加上一 段含有六个 His 的片段；则此表达蛋白质，可以 吸附到含有镍的吸著剂上，可以用咪唑流洗出 来。 d. 这种载体上结合有某些可与金属产生配位键 的基团 (如 nitrilotriacetic acid)，这些基团与金 属离子结合 (如镍离子)后，即可成为亲和吸附剂。
特异性配体亲和层析法与通用性配 体亲和层析法
特异性配体亲和层析法：配体一般为复杂的生 命大分子物质（如抗体、受体和酶的类似底物 等），它具有较强的吸附选择性和较大的结合 力。
通用性配体亲和层析法：配体则一般为简单的 小分子物质（如金属、染料，以及氨基酸等）， 它成本低廉、具有较高的吸附容量，通过改善 吸附和脱附条件可提高层析的分辨率。
两大类离子交换介质
由介质带电基团的不同，可分为两大类： 介质－带电基团(counter ion) (1) 阳离子交换介质 (cation exchanger)： 载体-阴离子基团 ..... 阳离子 (2) 阴离子交换介质 (anion exchanger)： 载体-阳离子基团 ..... 阴离子
1 表达蛋白质的分离沉淀
蛋白质分离
培养基
收集菌体 洗涤
上清液
破碎细胞
超声破碎 化学法 溶菌酶
分级沉淀
等电沉淀 盐析沉淀 高分子物 质
1.1 凝胶过滤层析
凝胶过滤又叫分子筛层析，其原因是凝 胶小球具有网状结构，小分子物质能进 入其内部，而大分子物质却被排除在外 部。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。
and Western Blot
六、基因文库和cDNA文库的构建 Construction of cDNA Library
and DNA Library
七、外源基因的克隆与表达 Heterogenic Gene Cloning and
Expression
八、蛋白质的分离、纯化技术 Isolation and Purification of Protein
胶球大小-介质离子粗细影响流动
二、 离子交换层析
离子交换层析是在以离子交换剂为固定相， 液体为流动相的系统中进行的。离子交换 剂是由基质、电荷基团和反离子构成的。 离子交换剂与水溶液中离子或离子化合物 的反应主要以离子交换方式进行，或借助 离子交换剂上电荷基团对溶液中离子或离 子化合物的吸附作用进行。
生物技术综合实验
Comprehensive experiments of biotechnology
主要内容 Contents：
一、课程简介 核酸的分离与纯化 Isolation and Purification of
Nucleic Acid
二、电泳技术 Agarose Gel Elrctrophoresis and SDS-PAGE 三、聚合酶链式反应技术 Polymerase Chain Reaction 四、DNA序列测定 DNA Sequencing 五、分子杂交技术 Molecular Hybridization － Southern,Northern
离子交换层析
树脂材质
疏水性：聚苯乙烯-苯二乙烯 亲水性：纤维素（cellulose）、葡聚糖凝 胶 （ Sephadex gel ） 和 琼 脂 糖 凝 胶 （Sepharose） 特性是具有亲水性和较大的表面积，对生 物活性物质而言，是一个较为温和的环境， 同時也是大分子所适用的分离纯化材质
疏水性层析法
(1) 蛋白质分子表面有部份疏水性区域，若在一极 性很强的环境中，则会被吸附在非极性的固定相载 体上；若环境的极性降低，则可被洗脱出来，即为 疏水性层析法 (hydrophobic interaction chromatography, HIC)。
(2) HIC 没有亲和层析析法那么强的专一性，较似 离子交换法，但所根据的作用力，则是非极性基团 间的疏水性引力。
反相层析法
(1) 是 HIC 及离子交换法的综合体，但属于一种 partition 层析；可使用离子交换 (或类似 HIC) 的介质。 (2) 混合极性及非极性溶液为流动相，当流动相 通入介质后，介质表面可固定其中的极性溶液 (若使用 HIC 介质则固定非极性者)，样本分子会 在此二相中进行 partition 分离。 (3) 因固定相及流动相的极性刚好相反，故名 reverse phase。
凝胶过滤层析柱
ຫໍສະໝຸດ Baidu
胶球大小-介质离子粗细影响流动
(1) 胶球颗粒有一定大小，一般可分为 corse, medium, fine, super fine 四种粗细 (grade)；越粗的胶体，流率越好，但分 辨率越差。 因胶球外面的缓冲液是由胶球表面向内扩散， 样本蛋白质也是以扩散方式进入胶球，再由中心向外扩散 出来。胶球半径越大，扩散距离越大，效果越差。 (2) 下图说明这种扩散介质的机制。 而近年来因材料科学的 进步，发展出通透性特强的胶球，缓冲液可直接浸润而进 入胶球，不需经过扩散作用，是为dispersion弥散式的胶体， 效果较好且快速。商品化称为 perfusion chromatography。
阳离子： 两价阳离子 > NH4+ > K+ > Na+ > H+ > Li+ 阴离子： I - > Br - > Cl - > HCO3- > CH3COO-, OH-
四、 亲和层析
亲和层析的原理与众所周知的抗原一抗体、激 素一受体和酶一底物等特异性反应的机理相类 似，每对反应物之间都有一定的亲和力。在亲 和层析中是特异的配体才能和一定的生命大分 子之间具有亲和力，并产生复合物。 实质上亲和层析是把具有识别能力的配体L（对 酶的配体可以是类似底物、抑制剂或辅基等） 以共价键的方式固化到含有活化基团的基质M （如活化琼脂糖等）上，制成亲和吸附剂M－L， 或者叫做固相载体。而固化后的配体仍保持束 缚特异物质的能力。