第二章 沉淀法..

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因此,一般控制样品液蛋白浓度在0.2%-2%为 宜。


(5) 其它

在溶液中加1mmo1/L的EDTA-Na2盐,以除去沉 淀剂中带入的金属离子。 或控制加硫酸铵沉淀的时间,一般二小时左右。

4.脱盐
常用方法:凝胶过滤法和透析法 具体操作:是把待脱盐溶液装入有一定孔径的透析袋,扎紧袋 口(袋内留适当的空间)。漂在水或适当的透析液中。要防 止透析液从袋口进入,以免引起透析袋胀裂。 盐离子和小分子物质将穿过半透膜由高向低进行扩散渗透,而 蛋白质等则留在袋内。 不断更新透析液,若用温和搅动的办法则效果较好;为了避免 蛋白质或酶类破坏,在低温下进行。

1. 盐的分级沉淀

(1)盐类的选择 常选用:硫酸铵 优点: a. 溶解度大,对温度不敏感,当水温25℃时, 硫酸铵的饱和溶解度(即每升溶剂可溶解盐 的克数)为769克。当水的温为0℃时,其饱 和溶解度679克。
b. 分级效果好,有些抽提液经过加入适量硫 酸铵的一次性可除杂蛋白75%以上
c. 有稳定蛋白质结构的作用,将2-3mol/L硫酸 铵盐析的蛋白质置低温下保存一年,其性质没 有变化 d. 价格低廉,废液可肥田 缺点:即得到的样品欲继续纯化时,需花一定 时间脱盐
第二节 沉淀的类型与操作
一、盐析法
原理:是蛋白质在稀盐溶液中,溶解度会随盐浓 度的增高而上升(盐溶),但当盐浓度增高到 一定数值时,其溶解度又逐渐下降,直至蛋白 质析出(盐析)。
原因:盐浓度增高到一定数值时,使水活度降低, 导致蛋白质分子表面电荷逐渐被中和,水化膜 逐渐被破坏,最终引起蛋白质分子间相互聚集 并从溶液中析出。

③ 透析盐析法
将盛蛋白质溶液的透析袋放入一定浓度的大体积 盐溶液中,通过透析作用来改变蛋白质溶液中的 盐浓度。
特点:盐浓度是以连续的状态变化,可以避免盐 浓度局部升高产生的不良影响,分离效果好。 缺点:只用于要求较精确、样品体积小的试验。
2.盐析曲线的制作 用盐析法沉淀欲分离样品时所需盐浓度范围要通 过实验确定。 具体步骤: 取一定体积已测含量的蛋白质或酶待分离溶液, 调节pH至稳定范围,分6-10次加入不同量的硫 酸铵:第一次加硫酸铵到溶液出现微弱混浊状 态时,静置一段时间,离心或过滤即得到第一 个分级沉淀部分。接着以同样的操作加硫酸铵 到上清液或过滤液中,则得到第二个分级沉淀 部分。

原理:等电点、热变性、酸碱变性和特殊 的可逆沉淀作用 优点:选择性较强,方法简单,种类较多
缺点:应用范围较窄 应用范围:各种生物大分子物质的沉淀



六、 结晶

—改变溶解度产生沉淀的方法
蛋白质沉淀:晶体沉淀和无定形沉淀 结晶过程是纯化过程。在提纯阶段,当某一纯蛋白质 溶液的浓度达到较高(5%-30%)水平时,若条件适合, 就能产生一定形ຫໍສະໝຸດ Baidu的结晶。当蛋白质溶液中混有杂质 时,即使条件适合,也得不到整齐的结晶,或无结晶 形成。 用显微镜观察结晶的有无及形状,为判断提纯物质纯 化程度的一种方法。
(1)盐析常数(Ka) 蛋白质在溶液中的溶解度和该溶液的盐浓度 的关系为:溶解度(S,以mg/ml表示)的对 数值与溶液中盐的浓度(M)成反比例关系, 可用公式表示: lgS=β-Ka·M 式中β表示有效成分在水中溶解度的对数值;M 表示克分子浓度; Ka表示有效成分在特定条 件下的数值,即表示有效成分的溶解度降低 的速率是随着盐浓度的增加而增加的。
盐脱是否彻底,要经常检查:
除去硫酸铵,可用10%氯化钡检查 除去氯化钠,可用10%硝酸银检查 透析液中检测不出现硫酸钡或氯化银沉淀, 即透析完成。
二、有机溶剂沉淀法
有机溶剂能降低蛋白质溶解度的原因:
(1)与盐溶液一样具有脱水作用 (2)有机溶剂的介电常数比水小,导致溶剂 的极性减小
常用的有机溶剂:甲醇、乙醇和丙酮
四、聚乙二醇沉淀作用

水溶性非离子型聚合物,可使蛋白质发生沉淀作用。
沉淀作用较满意的聚合物是分子量在400-6000之间的聚 乙二醇。 优点:条件温和,不易引起蛋白质变性,沉淀较完全, 应用范围广。 缺点:易受各种因子如pH、离子强度、蛋白质浓度及聚 合物分子量的影响。



五、选择性沉淀法
根据各种蛋白质在不同物理化学因子(如温度、 酸碱度和有机溶剂等)作用下稳定性不同的特 点,用适当的选择性沉淀法,即可使杂蛋白变 性沉淀,而欲分离的有效成分则存在于溶液中 (或者发生可逆性沉淀),从而达到纯化有效 成分的目的。
例如,伴刀豆球蛋白与含有葡萄糖、甘露糖等分子的 糖蛋白能发生特异的凝集沉淀作用,通过离心操作可 把糖蛋白和一般蛋白质分开,获得的凝集素-糖蛋白复 合物用单糖作抑制剂就能使其解离。 优点:反应条件较温和,专一性强
3.重金属 重金属盐如铅盐、汞盐作为蛋白质沉淀剂能使 蛋白质或酶纯化。 重金属会使蛋白质变性,因此控制在较温和的 条件下进行,并要及时通过透析方法把蛋白质 和重金属尽快分开。
V=需加入硫酸铵溶液的体积(毫升);V0=原来溶剂 的体积(毫升);S1=原来溶液的百分饱和度;S2=要 求达到的百分饱和度;S3=需要加入硫酸铵溶液的饱和 度(一般用100%的)。

优点:比加入固体硫酸铵沉淀法温和。
缺点:对于大体积样品不适用。因为硫酸 铵溶液的大量加入,将导致样品溶液体积 增加。
(2)硫酸铵盐析的操作 ① 固体加入法:在溶液中逐步加入固体硫酸 铵,加到一定饱和度时,蛋白质可沉淀出 来。
注意:控制加入的速度,在搅拌下、以少 量多次方式缓慢地加入,待先加的硫酸铵 溶解后再加入少量的硫酸铵。
② 饱和溶液加入法

是使蛋白质脱水沉淀比较温和的方法
蛋白质溶液中逐步加入预先调好pH的饱和硫酸铵溶液, 不同饱和度所需的硫酸铵量可用计算:
Ka值大,则意味着有效成分溶解度降低的速率 快。 因此,对一种有效成分而言,Ka值越大,分级范 围越窄。盐析效果就越好。 某一蛋白质的Ka值: 与蛋白质本身的性质有关 与溶液的pH、温度和盐的种类等有关
(2)盐的分级范围的差异性 当分离两种以上蛋白质时,若每一种蛋白质 的Ka值都很大,而且盐析范围(盐离子强度) 差异明显,则分离效果好;若Ka值很大,但 盐析范围差异较小,则分离效果不好。
需要指出:
(1)低温下操作
由于有机溶剂加入水溶液时产生放热反应会引 起蛋白质变性 有机溶剂预冷至-10℃,在低温下进行
(2)中性盐的作用
少量的中性盐能增加蛋白质在有机溶剂中的溶 解度,降低有机溶剂对蛋白质的变性作用,提 高分级效果。
若加入过多,可引起蛋白质析出,影响有机溶 剂的分级作用。 中性盐的离子强度在0.05以下时,能防止蛋白 质变性。用有机溶剂沉淀蛋白质时,宜在稀盐 溶液或低浓度缓冲液中进行。
(2) 选用适当的透析液
一般选用:低离子强度的中性缓冲液 对含有辅基的酶透析时,在透析液中宜加入适 量的辅基或保护辅基的试剂。 为了防止微生物生长,透析应在4℃进行或在 透析液中添加0.02%叠氮化钠。
(3) 掌握透析时间
搅拌下进行,样品液与透析液体积之比以1:10 较好,一般三小时。 在静止状态下过夜进行时,则比例应扩大到 1:20以上。
碱性蛋白质 多价阳离子的碱性蛋白质,如鱼精蛋白,除能 有效地沉淀核酸类物质外,还能沉淀某些蛋白 质。 缺点: (1)反应不可逆,应用受到限制 (2)在应用多价阳离子物质时,因其水溶液 pH值为2-3,所以要小心地中和后,再加到蛋 白质溶液中
2.凝集素
植物中特殊的蛋白质,对糖蛋白中糖链的末端糖序列 具有明显、特异的凝集力。

如此连续进行,便可得到6-10个分级沉淀部分。 然后将每个分级沉淀部分分别重新溶解于一定体 积的适宜pH的缓冲液中,根据其蛋白质或酶含量 和相对应的硫酸铵浓度之间的关系作图,即可得 到典型盐析曲线。 在此曲线基础上,参照分级试验方法,可找出有 利于提高收得率和纯化倍数的精细盐析范围。

3. 盐析的影响因子
(3)多价阳离子的作用 蛋白质和多价阳离子(如Zn2+和Cu2+等)能 结合形成复合物,使蛋白质在有机溶剂中的 溶解度降低。这对在高浓度溶剂中才能沉淀 的蛋白质特别有益。 例如,在某些蛋白质溶液中只要加入0.0050.02nmol/L Zn2+,就可大大减少有机溶剂的 用量,而将蛋白质沉淀出来。
三、 蛋白质沉淀剂
第二章 沉淀法
沉淀法(溶解度法)—是纯化生物大分子物 质常用的一种经典方法
优点:操作简单,成本低廉
分类:盐析沉淀 有机溶剂沉淀 选择性沉淀
第一节 基本原理
原理: 根据各种物质的结构差异性(如蛋白质 分子表面疏水性基团和亲水基团之间的 差异性)来改变溶液的某些性质(如pH、 极性、离子强度、金属离子等),进而 导致有效成分的溶解度发生变化。
(3) pH和盐浓度

溶解度与pH和盐浓度有密切关系。当这两种因 子变动时,溶解度将发生明显的变化。 选择适当pH的盐溶液,可提高对有效成分的盐 析效果。 另外,硫酸铵水溶液显酸性,为防止其对某些 蛋白质的破坏,应及时用氨水调pH至中性或视 有效成分的pH而定。


(4) 蛋白质的纯度和浓度

蛋白质存在的形式和浓度不同,盐析范围和溶 解度也不同。 在混合的蛋白质溶液中,不同分子间的相互作 用会发生共沉淀现象。蛋白浓度越高,这种现 象越明显,盐析分离效果则越差。
透析时注意:
(1)透析袋的处理
新的透析袋用蒸馏水洗净,无漏洞时,即可使用。 除去透析袋中所含盐类时,处理方法: 将透析袋置500毫升含1mmo1/L EDTA-Na2的2%碳酸氢钠 溶液中煮沸10分钟,用干净镊子或戴橡皮手套取出,蒸 馏水煮沸、漂洗后,可使用。用过的透析袋同样处理后, 能重复使用。 保存:泡在蒸馏水中置低温(4℃)或泡在70%的乙醇中 保存。
一般操作步骤(蛋白质分级沉淀时常用)

1)选择一定浓度范围的盐溶液(如0-25%饱和 度硫酸铵),使部分杂质呈“盐析”(沉淀) 状态,有效成分呈“盐溶”(溶解)状态。
2) 经离心后得到上清液,再选择一定浓度范围 的盐溶液(如25%-60%饱和度的盐溶液),使 有效成分等物质呈盐析状态,而另一部分杂质 呈盐溶状态,用离心法收集的沉淀物即为初步 纯化的有效成分物质。
用有机溶剂沉淀蛋白质,需加入的有机溶剂量,一般 以体积为单位计算:
V=需加入有机溶剂的体积 V0=蛋白溶液的原始体积 S1=蛋白溶液中有机溶剂的浓度(体积百分浓度) S2=蛋白溶液中欲达到的溶剂浓度(体积百分浓度) 如果使用的有机溶剂含量不是100%而是95%,则公式中 的100应改95,余此类推。



对难结晶的物质,有时采用加入少量 “晶种”引子,或进行适当搅拌,或在 容器壁上用玻棒轻轻摩擦等办法,对结 晶形成有加速作用。
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