离子交换层析原理步骤详细

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离子交换层析原理步骤详细

※带电荷量少，亲和力小的先被洗脱下来 ※带电荷量多，亲和力大的后被洗脱下来
三、操作注意点
（一）离子交换剂的选择
原则：根据被分离物质的性质选择—同一性质离子交换剂中选用对被分离物质各组分之间结合力差异大的型号交换剂
考虑因素：
1.被分离物质带何种电荷 2.被分离物质分子的大小大分子物质选用凝胶，其次选用纤维素
三、结果要求：
指出2个洗脱峰分别出现在几号管？
分别是哪个氨基酸？
弱酸型羧基阴离子交换树脂强碱季胺基团 [-N+(CH3)3] 弱碱
叔胺、仲胺、伯胺基团
（4）离子交换树脂对离子的亲和力 ■ 离子取代顺序：
电荷高者
离子大者浓度大者
++ +
+ + + + ++ + + + + + +
> > >
+ + +
（4）离子交换树脂对离子的亲和力
①阳离子树脂 + ++ +++<Ti++++ 电价数：Na <Ca <Al 原子价数相同，原子序数 Li+<Na+<K+<Pb+ ②阴离子强碱性交换树脂 CH3COO-<F-<OH-<HCOO-<CL-<SCN-<Br-<CrO4=<NO3-<I<C2O4=<SO4= 弱碱性交换树脂 F-< CL-< Br-= I- =CH3COO<Mo4=<PO4=<NO3-<酒石酸根< 柠檬酸根<C2O4=<SO4=<OH

离子交换层析原理步骤详细

离子交换层析原理步骤详细离子交换层析 (Ion Exchange Chromatography, IEC) 是一种常见的分离和纯化技术，广泛应用于生物科学、医药、环境和化学工业等领域。

本文将详细介绍离子交换层析的原理和步骤，并提供相关操作注意事项。

原理离子交换层析是基于离子交换剂与待分离物中的离子之间的相互作用来实现分离纯化的。

离子交换剂通常是一种带有功能基团的固体材料，如离子交换树脂。

当待分离物溶液通过离子交换层析柱时，待分离物中的离子与离子交换剂上的功能基团发生相互作用，使得不同离子具有不同的保留时间，进而实现分离纯化。

离子交换层析可以通过两种模式进行操作：阳离子交换和阴离子交换。

在阳离子交换中，离子交换剂具有负电荷的功能基团，可以吸附带有正电荷的离子，而排斥带有负电荷的离子。

在阴离子交换中，离子交换剂具有正电荷的功能基团，可以吸附带有负电荷的离子，而排斥带有正电荷的离子。

步骤离子交换层析通常包括以下几个步骤：1. 样品预处理在进行离子交换层析之前，需要对待分离样品进行预处理。

这包括将待分离物从其他成分中纯化或富集，并调整其pH值和离子浓度。

2. 选择合适的离子交换剂根据待分离物中的离子类型和性质，选择合适的离子交换剂。

如果待分离物中的离子是带正电荷的，则选择阴离子交换剂；如果待分离物中的离子是带负电荷的，则选择阳离子交换剂。

此外，还需要考虑离子交换剂的大小、形状、孔径和稳定性等因素。

3. 准备离子交换柱将选择的离子交换剂装填到离子交换柱中。

通常，离子交换剂以干燥的形式存在，因此在装填离子交换柱之前需将其充分湿润或反应活化。

4. 样品加载将经过预处理的待分离样品加载到离子交换柱中。

样品溶液会在离子交换柱中与交换剂的功能基团发生相互作用，从而实现分离纯化。

5. 洗脱通过改变洗脱缓冲液的条件，如改变pH值或离子浓度，来洗脱已经吸附在离子交换柱上的离子。

洗脱的条件需要根据待分离物和交换剂之间的相互作用来进行调节。

药师考试辅导：离子交换层析法

离⼦交换层析(ionexchangechromatography)是利⽤离⼦交换剂上的可交换离⼦与周围介质中被分离的各种离⼦间的亲和⼒不同，经过交换平衡达到分离的⽬的的⼀种柱层析法。

该法可以同时分析多种离⼦化合物，具有灵敏度⾼，重复性、选择性好，分析速度快等优点，是当前最常⽤的层析法之⼀。

(⼀)基本原理离⼦交换层析对物质的分离通常是在⼀根充填有离⼦交换剂的玻璃管中进⾏的。

离⼦交换剂为⼈⼯合成的多聚物，其上带有许多可电离基团，根据这些基团所带电荷不同，可分为阴离⼦交换剂和阳离⼦交换剂。

含有欲被分离的离⼦的溶液通过离⼦交换柱时，各种离⼦即与离⼦交换剂上的荷电部位竞争性结合。

任何离⼦通过柱时的移动速率决定于与离⼦交换剂的亲和⼒、电离程度和溶液中各种竞争性离⼦的性质和浓度。

离⼦交换剂是由基质、荷电基团和反离⼦构成，在⽔中呈不溶解状态，能释放出反离⼦。

同时它与溶液中的其他离⼦或离⼦化合物相互结合，结合后不改变本⾝和被结合离⼦或离⼦化合物的理化性质。

离⼦交换剂与⽔溶液中离⼦或离⼦化合物所进⾏的离⼦交换反应是可逆的。

假定以RA代表阳离⼦交换剂，在溶液中解离出来的阳离⼦A+与溶液中的阳离⼦B+可发⽣可逆的交换反应，反应式如下：RA+B+ RB+A+该反应能以极快的速率达到平衡，平衡的移动遵循质量作⽤定律。

离⼦交换剂对溶液中不同离⼦具有不同的结合⼒，结合⼒的⼤⼩取决于离⼦交换剂的选择性。

离⼦交换剂的选择性可⽤其反应的平衡常数K表⽰：K＝[RB][A+]/[RA][B+]。

如果反应溶液中[A+]等于[B+]，则K＝[RB]/[RA]。

若K>I，即[RB]>[RA]，表⽰离⼦交换剂对B+的结合⼒⼤于A+；若K=1，即[RB]＝[RA]，表⽰离⼦交换剂对A+和B+的结合⼒相同；若K<1，即[RB]<[RA]，表⽰离⼦交换剂对B+的结合⼒⼩于A+。

K值是反映离⼦交换剂对不同离⼦的结合⼒或选择性参数，故称K值为离⼦交换剂对A+和B+的选择系数。

离子交换层析讲解

三、离子交换剂的种类和性质 1.离子交换剂的基质
• 其中：聚苯乙烯离子交换剂（又称为聚苯乙烯树脂）是以
苯乙烯和二乙烯苯合成的具大、流速快。但它与水的亲和力较小，具有较强的疏水性，容易引起蛋白的变性。故一般常用于分离小分子物质，如无机离子、氨基酸、核苷酸等。以纤维素（Cellulose）、球状纤维素（Sephacel）、葡聚糖（Sephadex）、琼脂糖（Sepharose）为基质的离子交换剂都与水有较强的亲和力，适合于分离蛋白质等大分子物质，葡聚糖离子交换剂一般以Sephadex G－25和G－50 为基质，琼脂糖离子交换剂一般以Sepharose CL－6B为基质。关于这些离子交换剂的性质可以参阅相应的产品介绍。
离子交换层析
原理及应用
一、简介
• 1、定义：
离子交换层析（Ion Exchange Chromatography简称为IEC）是以离子交换剂为固定相，依据流动相中的组分离子与交换剂上的平衡离子进行可逆交换时的结合力大小的差别而进行分离的一种层析方法
2、发展历程
• 1848年，Thompson等人在研究土壤碱性物质交
二、基本原理阴离子交换
• 通过选择合适的洗脱方式和洗脱液，如增加离子
强度的梯度洗脱。随着洗脱液离子强度的增加，洗脱液中的离子可以逐步与结合在离子交换剂上的各种负电基团进行交换，而将各种负电基团置换出来，随洗脱液流出。与离子交换剂结合力小的负电基团先被置换出来，而与离子交换剂结合力强的需要较高的离子强度才能被置换出来，这样各种负电基团就会按其与离子交换剂结合力从小到大的顺序逐步被洗脱下来，从而达到分离目的。
X+ Y-↔ A-
二、基本原理
• 从上面的反应式中可以看出，如果A离子与离子交 •

离子交换柱层析及其原理

离子交换柱层析及其原理离子交换层析介质的应用离子交换层析分离纯化生物大分子的过程，主要是利用各种分子的可离解性、离子的净电荷、表面电荷分布的电性差异而进行选择分离的。

现已成为分离纯化生化制品、蛋白质、多肽等物质中使用最频繁的纯化技术之一。

子交换层析(Ion Exchange Chromatography 简称为IEC)是以离子交换剂为固定相，依据流动相中的组分离子与交换剂上的平衡离子进行可逆交换时的结合力大小的差别而进行分离的一种层析方法。

离子交换层析是目前生物化学领域中常用的一种层析方法，广泛的应用于各种生化物质如氨基酸、蛋白、糖类、核苷酸等的分离纯化。

1.离子交换层析的基本原理:离子交换层析是通过带电的溶质分子与离子交换层析介质中可交换离子进行交换而达到分离纯化的方法，也可以认为是蛋白质分子中带电的氨基酸与带相反电荷的介质的骨架相互作用而达到分离纯化的方法。

离子交换层析法主要依赖电荷间的相互作用，利用带电分子中电荷的微小差异而进行分离，具有较高的分离容量。

几乎所有的生物大分子都是极性的，都可使其带电，所以离子交换层析法已广泛用于生物大分子的分离、中等纯化及精制的各个步骤中。

由于离子交换层析法分辨率高，工作容量大，并容易操作，因此它不但在医药、化工、食品等领域成为独立的操作单元，也已成为蛋白质、多肽、核酸及大部分发酵产物分离纯化的一种重要的方法。

目前，在生化分离中约有75%的工艺采用离子交换层析法。

2.离子交换层析介质:离子交换层析的固定相是离子交换剂，它是由一类不溶于水的惰性高分子聚合物基质通过一定的化学反应共价结合上某种电荷基团形成的。

离子交换剂可以分为三部分:高分子聚合物基质、电荷基团和平衡离子。

电荷基团与高分子聚合物共价结合，形成一个带电的可进行离子交换的基团。

平衡离子是结合于电荷基团上的相反离子，它能与溶液中其它的离子基团发生可逆的交换反应。

平衡离子带正电的离子交换剂能与带正电的离子基团发生交换作用，称为阳离子交换剂;平衡离子带负电的离子交换剂与带负电的离子基团发生交换作用，称为阴离子交换剂。

离子交换层析法

五、缓冲液的选择
缓冲液酸碱度的选择，决定于被分离物质的等电点、稳定性、溶解度和交换剂离子的pK值。使用阴离子交换纤维时要选用低于pK值的缓冲液，若欲分离的物质属于酸性，则缓冲液的 pH值要高于该物的等电点；用阳离子交换纤维时要选用高于 pK值的缓冲液，目的物属于碱性物质的话，缓冲液要低于该物等电点的pH值。缓冲液离子以不干扰分离物活性测定、不影响待测物溶解度、不发生沉淀为原则，如使用UV吸收法测样品，那么 pyridine或barbital这类会吸收UV的物质就不适用。
三、树脂的选择
最常见的离子交换树脂材质是聚苯乙烯苯二乙烯（polystyrenedivinylbenzene），它是由苯乙烯（styrene）和苯二乙烯（divinylbenzene）聚合产生的三维网状结构，举例来说，Dow化学公司所生产的树脂 Dowex 50×8，表示含8%苯二乙烯。具体的，根据交换树脂的性能，树脂可分为阳离子与阴离子交换树脂：
1. 阳离子交换树脂分为强酸型、中强酸型和弱酸型三类，强酸型树脂含有－R－ SO3H，中强酸型树脂含有－PO3H2、－PO2H2或－O－PO2H2，弱酸型树脂含有－COOH或－OH。阳离子交换树脂进行的反应如下：
2. 阴离子交换树脂分为强碱型、中强碱型和弱碱型三类，含有铵盐，四级铵盐 [ － N+(CH3)3] 为强碱型树脂，三级以下铵盐 [－N(CH3)2]、[ － NHCH3]、[ －NH2] 都属弱碱型树脂；同时具有强碱和弱碱型基团的，为中强碱型的树脂。阴离子交换树脂进行的反应如下：
洗脱馏份的分析按一定体积（5-10ml/管）收集的洗脱液可逐管进行测定，得到层析图谱。依实验目的的不同，可采用适宜的检测方法（生物活性测定、免疫学测定等）确定图谱中目的物的位置，并回收目的物。

离子交换柱层析原理

离子交换层析介质得应用离子交换层析分离纯化生物大分子得过程,主要就是利用各种分子得可离解性、离子得净电荷、表面电荷分布得电性差异而进行选择分离得。

现已成为分离纯化生化制品、蛋白质、多肽等物质中使用最频繁得纯化技术之一。

离子交换层析(IｏｎExcｈａnｇｅChromatｏgraphｙ简称为IＥC)就是以离子交换剂为固定相,依据流动相中得组分离子与交换剂上得平衡离子进行可逆交换时得结合力大小得差别而进行分离得一种层析方法。

离子交换层析就是目前生物化学领域中常用得一种层析方法,广泛得应用于各种生化物质如氨基酸、蛋白、糖类、核苷酸等得分离纯化。

1、离子交换层析得基本原理:ﻫ离子交换层析就是通过带电得溶质分子与离子交换层析介质中可交换离子进行交换而达到分离纯化得方法,也可以认为就是蛋白质分子中带电得氨基酸与带相反电荷得介质得骨架相互作用而达到分离纯化得方法。

离子交换层析法主要依赖电荷间得相互作用,利用带电分子中电荷得微小差异而进行分离,具有较高得分离容量。

几乎所有得生物大分子都就是极性得,都可使其带电,所以离子交换层析法已广泛用于生物大分子得分离、中等纯化及精制得各个步骤中。

由于离子交换层析法分辨率高,工作容量大,并容易操作,因此它不但在医药、化工、食品等领域成为独立得操作单元,也已成为蛋白质、多肽、核酸及大部分发酵产物分离纯化得一种重要得方法。

目前,在生化分离中约有75%得工艺采用离子交换层析法。

2、离子交换层析介质:离子交换层析得固定相就是离子交换剂,它就是由一类不溶于水得惰性高分子聚合物基质通过一定得化学反应共价结合上某种电荷基团形成得。

离子交换剂可以分为三部分:高分子聚合物基质、电荷基团与平衡离子。

电荷基团与高分子聚合物共价结合,形成一个带电得可进行离子交换得基团。

平衡离子就是结合于电荷基团上得相反离子,它能与溶液中其它得离子基团发生可逆得交换反应。

平衡离子带正电得离子交换剂能与带正电得离子基团发生交换作用,称为阳离子交换剂;平衡离子带负电得离子交换剂与带负电得离子基团发生交换作用,称为阴离子交换剂。

离子交换层析法的原理

离子交换层析法的原理
离子交换层析法是一种根据物质带电性质差异，从而实现分离纯化的层析技术。

该方法的原理是以离子交换剂为固定相，以特定的含离子的溶液为流动相，利用离子交换剂对需要分离的各种蛋白质结合力的差异，而将混合物中不同蛋白质进行分离。

离子交换的本质是目标物和介质功能配基之间的静电相互作用，蛋白质的带电性是由蛋白质多肽中带电氨基酸决定的，而蛋白质中氨基酸的电性又取决于介质中的pH，所以蛋白质的带电性也就依赖于介质的pH。

层析时，离子交换树脂的分子中有活性基并带有阴、阳电荷，在水溶液中可与其它阴、阳离子起交换作用，这种交换作用是可逆的，遵循化学平衡原理。

通过连续添加洗脱液，溶液平衡向右进行，可以把原有离子交换树脂上的活性离子洗脱下来，而带有相同电荷的离子被交换吸附在树脂上，然后被吸附的物质又可用另一种洗脱液洗下来，从而达到分离提取的目的。

离子交换层析的原理

离子交换层析的原理
离子交换层析是一种常见的分离技术，它可以用来把一种溶液中的某种离子从其他离子中分离出来。

离子交换层析是一种物理离子分离技术，它不同于化学反应形成的离子交换，而是利用物理作用将离子从溶液中分离出来。

这种技术是利用离子交换树脂（也称为离子交换膜）的特性来实现离子的分离。

离子交换树脂由某种吸附性的有机分子组成，有一定的离子交换能力。

树脂内的离子可以与外界的离子交换，从而达到分离离子的目的。

离子交换树脂有不同的类型，如离子交换树脂、质子交换树脂、碱性离子交换树脂和阴离子交换树脂等。

这些树脂的性质决定了它们可以交换和分离的离子类型。

离子交换树脂可以对溶液中的离子进行分离，如金属离子、有机离子和无机离子等。

主要的离子分离过程可以分为三个步骤：活化、离子交换和洗涤。

在活化阶段，通常用离子交换树脂的阳离子形式来活化离子交换树脂，从而使离子交换树脂具有离子交换能力。

在离子交换阶段，离子交换树脂强制把溶液中的离子以离子形式从溶液中分离出来，这种过程也被称为离子交换。

最后，在洗涤阶段，我们可以利用饱和盐水来洗涤离子交换树脂，从而达到更高的离子分离效果。

离子交换层析是一种非常有效的分离技术，它可以用来分离复杂的溶液中的离子，为化学分析提供了非常可靠的结果。

它的应用广泛，
可以用于矿物质的分离、污染物的测定以及生物体中的某些离子的测定等。

离子交换层析技术在许多领域中都具有重要的作用，它在化学分析、环境保护和食品安全等方面都发挥着重要作用。

离子交换层析的原理

离子交换层析的原理
离子交换层析是一种常用的分离和富集离子的方法，其原理是利用离子交换树脂对样品中的离子进行选择性吸附和解吸，从而实现离子的分离和富集。

离子交换层析广泛应用于环境监测、生物医药、食品安全等领域，具有操作简便、分离效果好、适用范围广等优点。

离子交换层析的原理主要包括离子交换树脂的特性、吸附和解吸过程以及影响分离效果的因素。

首先，离子交换树脂是一种具有离子交换基团的高分子材料，其特性决定了对不同离子的选择性吸附能力。

树脂上的离子交换基团能够与样品中的离子发生离子交换反应，形成固定相和流动相之间的平衡状态。

在离子交换层析过程中，样品溶液通过离子交换柱时，目标离子被选择性吸附在树脂上，而其他离子则被排除。

随着流动相的不断流动，离子逐渐被解吸并被洗脱出来，从而实现了离子的分离和富集。

这一过程需要根据目标离子的特性和树脂的选择性进行合理的流动相配制和洗脱条件的控制，以达到最佳的分离效果。

离子交换层析的分离效果受多种因素的影响，包括树脂类型、流动相pH值、离子浓度、温度等。

不同类型的离子交换树脂具有不同的选择性和吸附容量，选择合适的树脂对于提高分离效果至关重要。

流动相pH值的调节可以影响离子的解吸速率和选择性，而离子浓度和温度则会影响吸附和解吸的平衡状态，从而影响分离效果。

总的来说，离子交换层析是一种基于离子交换原理的有效分离和富集方法，其原理包括离子交换树脂的特性、吸附和解吸过程以及影响分离效果的因素。

合理选择树脂类型、优化流动相条件以及控制分离过程中的影响因素，可以实现对目标离子的高效分离和富集，为后续分析和检测提供可靠的样品处理方法。

离子交换柱层析原理

现已成为分离纯化生化制品、蛋白质、多肽等物质中使用最频繁得纯化技术之一。

离子交换层析（IonＥｘｃhange Chromａtography简称为IEＣ）就是以离子交换剂为固定相,依据流动相中得组分离子与交换剂上得平衡离子进行可逆交换时得结合力大小得差别而进行分离得一种层析方法。

离子交换层析就是目前生物化学领域中常用得一种层析方法，广泛得应用于各种生化物质如氨基酸、蛋白、糖类、核苷酸等得分离纯化。

1、离子交换层析得基本原理：离子交换层析就是通过带电得溶质分子与离子交换层析介质中可交换离子进行交换而达到分离纯化得方法，也可以认为就是蛋白质分子中带电得氨基酸与带相反电荷得介质得骨架相互作用而达到分离纯化得方法.离子交换层析法主要依赖电荷间得相互作用,利用带电分子中电荷得微小差异而进行分离,具有较高得分离容量。

几乎所有得生物大分子都就是极性得，都可使其带电,所以离子交换层析法已广泛用于生物大分子得分离、中等纯化及精制得各个步骤中。

由于离子交换层析法分辨率高，工作容量大,并容易操作，因此它不但在医药、化工、食品等领域成为独立得操作单元,也已成为蛋白质、多肽、核酸及大部分发酵产物分离纯化得一种重要得方法.目前，在生化分离中约有75％得工艺采用离子交换层析法。

2、离子交换层析介质:离子交换层析得固定相就是离子交换剂，它就是由一类不溶于水得惰性高分子聚合物基质通过一定得化学反应共价结合上某种电荷基团形成得。

离子交换剂可以分为三部分:高分子聚合物基质、电荷基团与平衡离子.电荷基团与高分子聚合物共价结合，形成一个带电得可进行离子交换得基团。

平衡离子就是结合于电荷基团上得相反离子，它能与溶液中其它得离子基团发生可逆得交换反应。

平衡离子带正电得离子交换剂能与带正电得离子基团发生交换作用,称为阳离子交换剂；平衡离子带负电得离子交换剂与带负电得离子基团发生交换作用，称为阴离子交换剂。

离子交换层析的纯化原理

离子交换层析的纯化原理离子交换层析是一种常用的分离纯化技术，它基于离子交换作用原理，通过离子交换树脂将混合物中的离子进行吸附和释放，从而实现对目标离子的纯化。

离子交换层析在生物分子的分离纯化、水处理、药物纯化等领域具有广泛的应用。

离子交换层析的纯化原理包括离子的吸附和释放步骤，具体过程如下：1. 吸附阶段：在离子交换层析中，选择具有离子交换基团的树脂作为固定相，常见的有阴离子交换树脂和阳离子交换树脂。

在混合物中，选择性地吸附目标离子，其他离子则通过树脂层析柱。

当混合物溶液通过层析柱时，目标离子与离子交换基团发生静电作用，被吸附在树脂上。

吸附过程可通过控制pH值、离子浓度和离子交换柱的选择来实现。

2. 洗脱阶段：吸附在树脂上的目标离子可以通过改变溶液性质来实现释放。

这可以通过改变pH值、离子浓度或添加竞争性离子等方式来实现。

当采用酸性洗脱时，通过调节pH值，使目标离子与交换基团结合的静电作用减弱或破坏，从而使目标离子从树脂上解吸下来。

类似地，碱性条件下发生的酸洗脱也可以通过调节pH值实现目标离子的解吸。

此外，还有一些特殊洗脱方法，如温度调控法、浓度梯度洗脱法等。

离子交换层析的纯化原理主要包括两个方面：选择性吸附和静电作用。

1. 选择性吸附：离子交换树脂的交换基团具有特定的亲和性和选择性，可以选择性地吸附目标离子。

交换基团通常是带电的官能团，如硫酸树脂的交换基团为SO3-，对应着可吸附阳离子。

这些交换基团与离子之间通过静电作用或化学键形成吸附结合，从而实现离子的选择性吸附。

通过调节交换基团的类型和性质，可以选择性吸附不同类型的离子。

2. 静电作用：离子交换主要通过静电作用来实现离子与交换基团的结合和解离。

当目标离子与交换基团发生静电作用时，会产生电荷之间的相互作用力。

离子交换树脂通常带有正电荷或负电荷，吸附的离子通常与树脂的电荷相反。

当pH值适当时，离子交换层析系统中溶液中的目标离子与交换树脂之间会出现较大的静电吸引力，从而实现目标离子的吸附。

第3章离子交换层析

4.被分离物质的洗脱与收集 4.被分离物质的洗脱与收集
在离子交换层析过程中，常用梯度溶液进行洗脱，而溶液的梯度则是由盐浓度或酸碱度的变化形成的。
梯度混合器
梯度溶液按组成来分，一般有二种：一种是增加离子强度的梯度溶液。是用一简单的盐(如NaCl或KCl)溶解于稀缓冲液制成的，习惯上不用弱酸或弱碱的盐类；另一种是改变pH值的梯度溶液。该溶液是用两种不同pH值或不同缓冲容量的缓冲液制成的。对于增加离子强度的梯度溶液，不管用于何种类型的离子交换剂，其离子强度绝大部分是增加的。而改变pH值的梯度溶液则不然，如果使用的是阳离子交换剂，pH值应从低到高递增；
例如：例如： RA + B+
RB + A+
离子交换剂应满足的基本条件：离子交换剂应满足的基本条件：
① 有高度的不溶性。即在各种溶剂中不发生溶解 ② 有疏松的多孔结构或巨大的表面积，使交换离子能在交换剂中进行自由扩散和交换； ③ 有较多的交换基团； ④ 有稳定的物理化学性质。在使用过程中，不因物理或化学因子的变化而发生分解和变形等现象。
特点：高交换量特点： pH<8 羧基不完全解离
（2）离子交换树脂的性质
① 一般离子交换剂的特性 • 多孔性：疏松、多孔网状，活性基团在网孔内多孔性：疏松、多孔网状， • 不溶性：不溶于稀酸、稀碱、有机溶剂不溶性：不溶于稀酸、稀碱、 • 稳定性：稳定性： • 离子交换性：具相当数量的可交换或带电基团离子交换性： ② 交换量：指交换剂中可交换的离子数交换量：
离子交换层析的原理
1.离子交换剂的处理、 1.离子交换剂的处理、再生和转型离子交换剂的处理
取适量的固体离子交换剂先用水浸泡，待充分膨胀后加大量的水悬浮除去细颗粒，尔后改用酸碱浸泡酸碱浸泡，以便除去杂质和酸碱浸泡使其带上需要的反离子。

离子交换层析实验报告

一、实验目的1. 掌握离子交换层析的实验原理及操作步骤。

2. 学习离子交换层析在蛋白质分离纯化中的应用。

3. 提高实验操作技能，培养严谨的科学态度。

二、实验原理离子交换层析（Ion Exchange Chromatography，IEC）是一种利用离子交换剂为固定相，根据流动相中的组分离子与交换剂上的平衡离子进行可逆交换时的结合力大小的差别而进行分离的层析方法。

该方法广泛应用于蛋白质、核酸等生物大分子的分离纯化。

实验中，待分离的蛋白质溶液通过填充有离子交换剂的层析柱，蛋白质分子与离子交换剂上的离子发生可逆交换。

根据蛋白质分子所带电荷和离子交换剂选择性的不同，蛋白质在层析柱中的滞留时间不同，从而实现分离。

通过改变洗脱液的条件（如离子强度、pH值等），可以使蛋白质从层析柱中洗脱出来，收集各个洗脱峰，从而得到纯净的蛋白质。

三、实验材料与仪器1. 材料：蛋白质样品、离子交换树脂、洗脱液、缓冲液等。

2. 仪器：层析柱、恒流泵、紫外检测仪、记录仪、烧杯、移液管、滤纸等。

四、实验步骤1. 准备层析柱：将离子交换树脂用蒸馏水充分浸泡，去除杂质，然后用缓冲液平衡。

2. 样品处理：将蛋白质样品用缓冲液稀释，调节pH值至适宜范围。

3. 上样：将平衡好的层析柱垂直放置，用缓冲液冲洗层析柱，待柱床稳定后，将稀释后的蛋白质样品上柱。

4. 洗脱：改变洗脱液的条件（如离子强度、pH值等），使蛋白质从层析柱中洗脱出来。

5. 收集洗脱液：收集各个洗脱峰，分别检测蛋白质含量。

6. 蛋白质鉴定：对各个洗脱峰进行鉴定，确定目标蛋白质。

五、实验结果与分析1. 实验结果：通过实验，成功分离出目标蛋白质，并得到其纯化曲线。

2. 结果分析：（1）实验过程中，层析柱的平衡、样品的处理、洗脱液的配制等环节对实验结果影响较大，应严格控制。

（2）离子交换层析分离蛋白质的效果取决于离子交换剂的选择性、样品的预处理和洗脱条件等。

（3）实验中，通过改变洗脱液的离子强度和pH值，可以实现蛋白质的逐步洗脱，提高分离效果。

离子交换层析实验原理及步骤

离子交换层析实验原理及步骤离子交换层析实验方法阴离子交换剂与阳离子交换剂的装柱和层析过程基本相同。

交联葡聚糖的预处理只需充分溶胀和平衡，不需要除去细粒碎片和酸碱处理。

其他步骤也基本同离子交换纤维素。

1. 剂型的选择根据蛋白质在所用缓冲液pH值下带电荷的种类选择，如pH高于蛋白质等电点，应选阴离子交换剂，反之应选阳离子交换剂。

一般情况下，DEAE-纤维素用于分离酸性蛋白，而CM纤维素用于分离碱性蛋白质。

下面以DEAE-纤维素操作为例，介绍试验方法2. 膨胀活化此步的目的在于除去杂质，暴露DEAE-纤维素上的极性基团。

DEAE-纤维素的用量则根据柱容积的大小和所需过柱样品的量来决定。

一般是1.0g DEAE-纤维素相当于6ml～8ml柱床体积。

表1－4 分离的血清与所需DEAE—纤维素量及其他条件的大致关系血清样品量（ml）DEAE需用量（g）选层析柱规格（cm）选脱液量（ml）1~221×25100~150552×12200~30010102×20300~40020202×37400~800称取所需的量，撒于0.5Mol/L NaOH溶液中（1g DEAE—纤维素干粉约需15倍NaOH液），浸泡1h左右，不时搅拌。

抽滤（以布氏漏斗加两层滤纸或尼龙纱布抽滤），以蒸馏水洗涤，再抽滤，直至滤液近中性为止，再将纤维素浸泡于0.5Mol/L HCl中1h，同样抽滤液至近中性。

再将纤维素浸于0.5Mol/L NaOH液中，同样处理，洗至中性。

3. 平衡将DEAE—纤维素放入0.0lMol/L pH 7. 4 PB液中（即起始缓冲液），静止1h，不时搅拌，待纤维素下沉后，倾去上清液或抽滤除去洗液，如此反复几次至倾出液体的pH值与加入的PB液的pH值相近时为止。

4. 装柱层析柱的选择要大小、长度适当。

一般而言，柱长和柱直径之比为10∶1～20∶1，柱的内径上下要均匀一致。

用前将层析柱在清洁液内浸泡处理24h，然后依次用常水、蒸馏水、起始缓冲液充分洗涤。

生物化学实验：离子交换层析

四、应用
分离多肽蛋白、氨基酸、核酸及其他带电的生物分子。
实验：离子交换层析分离纯化蛋白质
• 器材与试剂：阳离子交换树脂（CM-纤维素）样品：BSA（牛血清白蛋白， pI～ 4.7）、 Lysozyme（溶解酶，pI～11.0） 0.2MNaAC-HAC缓冲液（pH=5.0) 不同浓度NaCl洗脱液紫外分光光度计玻璃层析柱等
苯乙烯母体
二乙烯苯交联剂
聚苯乙烯
（2）离子交换树脂的性质
①、一般离子交换剂的特性 • 多孔性：疏松、多孔网状，活性基团在网孔内 • 不溶性：不溶于稀酸、稀碱、有机溶剂 • 稳定性： • 离子交换性：具相当数量的可交换或带电基团 ②、交换量：指交换剂中可交换的离子数
③ 、交联度：
合成树脂时所用的交联剂在原料总重量中所占的百分比
根据分离过程的实验条件强酸强碱—应用广泛弱酸型—只能在碱性范围内使用弱碱型—只能在酸性范围内使用
3.被分离物质所处的环境 4.被分离物质的物理化学性质 5.被分离物质的大概数量
（二）缓冲液的选择
原则：不能发生化学反应，避免使样品变性
(三)洗脱剂
原则：所用洗脱液比吸着物质具有更活泼
的离子或基团改变pH或离子强度增强洗脱液与离子交换剂的结合力降低分离物与离子交换剂的结合力洗脱方式：梯度洗脱
离子交换层析
ion exchange chromatography
一、原理
离子交换层析是用离子交换剂（具有离子交换性能的物质）作固定相，利用它与流动相中的某种离子进行可逆的交换性质来分离子型混合物的层析方法。
分离结束
低
高
盐
盐
不同蛋白在特定pH值下有不同带电性质

化工专业实验-蛋白质的离子交换层析分离实验-2013

化工专业实验蛋白质的离子交换层析实验一、实验目的1．了解离子交换层析分离蛋白质的基本原理。

2．掌握离子交换层析分离操作的基本步骤及方法。

二、实验原理1. 离子交换层析蛋白质的基本原理离子交换层析（Ion Exchange Chromatography，简称为IEC）是以离子交换剂为固定相，依据流动相中的组分离子与交换剂上的平衡离子进行可逆交换时的结合力大小的差别而进行分离的一种层析分离方法。

离子交换层析中，基质是由带有电荷的树脂或纤维素组成，带负电荷能吸附正电荷的称之阳离子交换树脂，而带有正电荷能吸附负电荷的称之阴离子交换树脂。

蛋白质（protein）是生命的物质基础，它是与生命及与各种形式的生命活动紧密联系在一起的生物大分子物质。

蛋白质的种类很多，性质、功能各异，但都是由20多种氨基酸按不同比例组合而成的。

虽然蛋白质是大分子有机物，但由于蛋白质中含有氨基、羧基等亲水基团，蛋白质长链中的亲水基团向外而疏水基团向内，可以形成特定的三维结构，所以大部分蛋白质仍能较好的溶解在水溶液中。

在一定的离子强度范围内，溶液中的小分子离子在静电作用下吸附包裹在蛋白质表面亲水基团外侧，形成双电层结构，一定程度上有助于稳定蛋白结构及其水溶性。

但蛋白质在不同的pH条件下，其带电状况不同。

当pH较低时，蛋白质表面正电荷多于负电荷，总体电性为正；当pH较高时，蛋白质表面正电荷少于负电荷，总体电性为负；当蛋白质表面正电荷量与负电荷量相当时，蛋白质总体显示电中性，双点层结构解体，蛋白质亲水性降到最低，将表现出明显的疏水性，发生疏水性团聚和沉淀，此时的pH值即为蛋白质的等电点。

不同蛋白质结构不同，等电点亦不同，但大部分已知蛋白多属于阴离子蛋白，在中性溶液中显示出电负性。

离子交换层析可以用于蛋白质的分离纯化：阴离子交换基质能吸附带有负电荷的蛋白质，阳离子交换基质能结合带有正电荷的蛋白质。

一般而言，pH越低，蛋白质净正电荷数越多，pH越高，蛋白质净负电荷数越多；蛋白质分子个头越小，净电荷数越多，离子交换吸附作用越强，越难被洗脱；溶液中小分子离子含量越多，蛋白质可吸附量越少，但若小分子离子含量过低，蛋白质双电层结构不易形成，其水溶性会降低。

离子交换层析 原理 步骤 详细

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