免疫亲和纯化和免疫沉淀
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蛋白质分离纯化
蛋白质分离纯化是用生物工程下游技术从混 合物之中分离纯化出所需要得到的目的蛋白质的 方法。蛋白质分离纯化技术是当代生物产业和生 命科学研究当中的核心技术。该技术难度和成本 均高；例如一个生物药品的成本75%都花在下游 蛋白质分离纯化当中。
生物工程上游技术:是理论的研究, 技术的开发等, 如：基因工程、蛋白质结构和功能研究等。
免疫亲和纯化技术
亲和纯化(affinity purification)是基 于目标分子与固定化配体的特异性 相互作用(如：抗原-抗体)。亲和技 术可用来从混和物中分离特定分子。 捕获目标分子用于相互作用研究, 或 从反应体系中去除某一成分。
免疫亲和纯化原理
免疫亲和纯化是一种分离各种生物大分子最有效的方法
生物工程下游技术：一般包括产物（一般为蛋白质） 的预处理及分离纯化；产品的成型加工和质量监控等一 系列单元操作和过程中的主要技术,其中生化产物及发 酵产物的分离纯化是其核心内容。下游技术是生物工程 重要组成部分,是生物高科技技术实现产业化的关键， 如：酶工程 , 发酵工程等（提取干扰素、胰岛素和酶 等）。
7、不能用于定量测定。
免疫亲和纯化技术发展历史：最早是将抗体作为一种结合剂 用于免疫亲和纯化，根据其自身交联产生大量多聚体和不 溶性基质原理收集抗原。随后利用抗体与惰性微珠共价结 合，虽然这是一种简单的结合，但抗体的许多反应性因缺 乏定位作用或抗体的过量结合而丧失。通过研究发现，抗 体与蛋白A和蛋白G微珠共价连接后更容易与抗原结合。将 具有良好抗原结合特性且来源广泛的各种单克隆抗体制成 免疫亲和层析柱，已成为一种最适用和有效的纯化方法。 亲和层析技术最先是由Cuatrecasas等人建立（1968年）。 BCX2003P2.PPT
影响免疫亲和层析纯化效果的因素
抗原初始相对浓度（即纯度）：是决定最终产物纯度 极为重要的因素。
抗原与抗体的亲和力：是免疫亲和纯化层析过程中最 麻烦的问题。高亲和力抗体（>10-8 mol/L)能在1 h以内 达到有效的分离，而低亲和力的抗体(﹤10-6 mol/L）即 使在高浓度时也不能结合溶液中的全部抗原。使用针 对同一抗原多个表位的多克隆抗体以增强亲和力的方 法固然可结合较多的抗原，但增加了洗脱的困难性。 只有当所需的最终产物为变性蛋白时，才选用识别多 个表位的抗体。
免疫亲和纯化和免疫沉淀技术
20010年4月
亲和层析及沉淀的用途
亲和层析及沉淀被认为是分离纯化酶及 蛋白质的强有力的技术手段，这种方法可 以较经济有效地使用配基，能够大规模、 快速、特异性地分离、纯化酶及蛋白质。
蛋白质的功能
蛋白质（酶）存在于一切生物体中，是 非常重要的生物大分子。蛋白质是生物功能 的执行者，担负着生物催化、物质运输、运 动、防御、调控及记忆、识别等多种生理功 能。
特点： 1、高纯化率，通常为常规纯化的1,000-10,000倍以上。 2、由于内在的背景限制，如目标抗原量非常稀少，需与其他方法结 合才能获得均质性产物。 3、快速纯化抗原，层析柱常可重复使用。可按照不同规模进行，半 天内即可完成。 4、不仅适用于纯化抗原，也可用来分离经过初步纯化的抗体，乃至 所有能与相应配体有效结合的生物分子。 5、抗体与其相应抗原结合具有高度亲和力和特异性，能大量分离天 然状态或近似天然状态的抗原。 6、需要适当纯化的抗体，不是所有的抗体都适用于免疫亲和层析， 但一旦获得一种性能良好的抗体，纯化过程就简单、快速、可靠 。
加入浓酸和浓碱是不行的，苛性的环境将使蛋白质变性。
凝胶过滤和离子交换层析
凝胶过滤又称凝胶柱层析、分子筛层析，利用微孔凝 胶，将不同分子量的成分分离。离子交换层析是利用一 些带离子基团的纤维素或凝胶，吸附带相反电荷的蛋白 质，将蛋白质按带电荷不同或量的差异分成不同的组分。 这两种层析如能共同应用或者反复应用其中的一种，皆 可将某一蛋白质从一复杂的组分中纯化出来。
超速离心 是分离亚细胞及蛋白质大分子的有效手
段，往往是进一步纯化的第一次过筛。超速离心又分 差速离心和梯度离心。用超速离心或梯度离心分离和 纯化抗原只是一种根据蛋白的比重特点分离的方法， 除个别成分外，极难将某一抗原成分分离出来。目前 仅用于少部分大分子抗原，如IgM、C1q、甲状腺球蛋 白等，以及一些比重较轻的抗原蛋白如载脂蛋白A、B 等。对于大量的中、小分子量蛋白质，多不适宜用超 速及梯度密度离心作为纯化手段。
蛋白质分离纯化的意义
①从生物材料中分离制备蛋白质，研究其结构与功能，对 于了解生命活动的规律，阐明生命现象的本质有重大意 义。
②工业生产的需要：食品、发酵、纺织、制革等工业，需 要大量的高活性的酶制剂。如用淀粉酶制造葡萄糖、麦 芽糖、糊精以及糖浆等。
③ 医疗的需要：如用猪胰岛素治疗糖尿病。 ④ 基因工程的需要：DNA合成酶、RNA逆转录酶等。
免疫亲和纯化的关键：高亲和力与容易洗脱的优 化组合。
常见错误是将低亲和力和容易洗脱等同看待。
凝胶过滤(分子筛层析)图示1
凝胶过滤(分子筛层析)图示2
离子交换层析柱
亲和层析
是利用生物大分子的生物学特异性，即生物分子 间所具有的专一性亲和力而设计的层析技术。 例如抗 原和抗体（免疫亲和层析）、 酶和酶抑制剂（或配 体）、酶蛋白和辅酶、激素和受体等之间有一种特殊 的亲和力，在一定条件下，它们能紧密地结合成复合 物。如果将复合物的一方固定在不溶性载体或共价结 合在一种惰性的微珠上，则可从溶液中专一地分离和 提纯另一方。与上述其他纯化方法相比，亲和层析能 产生相当高的纯化作用。另外，此法的优点是迅速， 有时仅一步即可达到纯化的目的。
盐析沉淀法 是最古老而又经典的蛋白质纯化 分离技术。由于方法简便、有效、不损害蛋白 抗原活性等优点，至今仍被广泛应用。
盐 析 法 原 理
盐析沉淀法的原理
因为蛋白质是亲水性大分子，所以在水溶液中有双电 层结构的水合膜，来保证分子的溶解度平衡并稳定存在。 当加入盐时，盐会电离成离子态，离子的电性破坏了蛋白 质的双电层的水合膜结构，从而使其沉降，析出。
蛋白质分离纯化
蛋白质分离纯化是用生物工程下游技术从混 合物之中分离纯化出所需要得到的目的蛋白质的 方法。蛋白质分离纯化技术是当代生物产业和生 命科学研究当中的核心技术。该技术难度和成本 均高；例如一个生物药品的成本75%都花在下游 蛋白质分离纯化当中。
生物工程上游技术:是理论的研究, 技术的开发等, 如：基因工程、蛋白质结构和功能研究等。
免疫亲和纯化技术
亲和纯化(affinity purification)是基 于目标分子与固定化配体的特异性 相互作用(如：抗原-抗体)。亲和技 术可用来从混和物中分离特定分子。 捕获目标分子用于相互作用研究, 或 从反应体系中去除某一成分。
免疫亲和纯化原理
免疫亲和纯化是一种分离各种生物大分子最有效的方法
生物工程下游技术：一般包括产物（一般为蛋白质） 的预处理及分离纯化；产品的成型加工和质量监控等一 系列单元操作和过程中的主要技术,其中生化产物及发 酵产物的分离纯化是其核心内容。下游技术是生物工程 重要组成部分,是生物高科技技术实现产业化的关键， 如：酶工程 , 发酵工程等（提取干扰素、胰岛素和酶 等）。
7、不能用于定量测定。
免疫亲和纯化技术发展历史：最早是将抗体作为一种结合剂 用于免疫亲和纯化，根据其自身交联产生大量多聚体和不 溶性基质原理收集抗原。随后利用抗体与惰性微珠共价结 合，虽然这是一种简单的结合，但抗体的许多反应性因缺 乏定位作用或抗体的过量结合而丧失。通过研究发现，抗 体与蛋白A和蛋白G微珠共价连接后更容易与抗原结合。将 具有良好抗原结合特性且来源广泛的各种单克隆抗体制成 免疫亲和层析柱，已成为一种最适用和有效的纯化方法。 亲和层析技术最先是由Cuatrecasas等人建立（1968年）。 BCX2003P2.PPT
影响免疫亲和层析纯化效果的因素
抗原初始相对浓度（即纯度）：是决定最终产物纯度 极为重要的因素。
抗原与抗体的亲和力：是免疫亲和纯化层析过程中最 麻烦的问题。高亲和力抗体（>10-8 mol/L)能在1 h以内 达到有效的分离，而低亲和力的抗体(﹤10-6 mol/L）即 使在高浓度时也不能结合溶液中的全部抗原。使用针 对同一抗原多个表位的多克隆抗体以增强亲和力的方 法固然可结合较多的抗原，但增加了洗脱的困难性。 只有当所需的最终产物为变性蛋白时，才选用识别多 个表位的抗体。
免疫亲和纯化和免疫沉淀技术
20010年4月
亲和层析及沉淀的用途
亲和层析及沉淀被认为是分离纯化酶及 蛋白质的强有力的技术手段，这种方法可 以较经济有效地使用配基，能够大规模、 快速、特异性地分离、纯化酶及蛋白质。
蛋白质的功能
蛋白质（酶）存在于一切生物体中，是 非常重要的生物大分子。蛋白质是生物功能 的执行者，担负着生物催化、物质运输、运 动、防御、调控及记忆、识别等多种生理功 能。
特点： 1、高纯化率，通常为常规纯化的1,000-10,000倍以上。 2、由于内在的背景限制，如目标抗原量非常稀少，需与其他方法结 合才能获得均质性产物。 3、快速纯化抗原，层析柱常可重复使用。可按照不同规模进行，半 天内即可完成。 4、不仅适用于纯化抗原，也可用来分离经过初步纯化的抗体，乃至 所有能与相应配体有效结合的生物分子。 5、抗体与其相应抗原结合具有高度亲和力和特异性，能大量分离天 然状态或近似天然状态的抗原。 6、需要适当纯化的抗体，不是所有的抗体都适用于免疫亲和层析， 但一旦获得一种性能良好的抗体，纯化过程就简单、快速、可靠 。
加入浓酸和浓碱是不行的，苛性的环境将使蛋白质变性。
凝胶过滤和离子交换层析
凝胶过滤又称凝胶柱层析、分子筛层析，利用微孔凝 胶，将不同分子量的成分分离。离子交换层析是利用一 些带离子基团的纤维素或凝胶，吸附带相反电荷的蛋白 质，将蛋白质按带电荷不同或量的差异分成不同的组分。 这两种层析如能共同应用或者反复应用其中的一种，皆 可将某一蛋白质从一复杂的组分中纯化出来。
超速离心 是分离亚细胞及蛋白质大分子的有效手
段，往往是进一步纯化的第一次过筛。超速离心又分 差速离心和梯度离心。用超速离心或梯度离心分离和 纯化抗原只是一种根据蛋白的比重特点分离的方法， 除个别成分外，极难将某一抗原成分分离出来。目前 仅用于少部分大分子抗原，如IgM、C1q、甲状腺球蛋 白等，以及一些比重较轻的抗原蛋白如载脂蛋白A、B 等。对于大量的中、小分子量蛋白质，多不适宜用超 速及梯度密度离心作为纯化手段。
蛋白质分离纯化的意义
①从生物材料中分离制备蛋白质，研究其结构与功能，对 于了解生命活动的规律，阐明生命现象的本质有重大意 义。
②工业生产的需要：食品、发酵、纺织、制革等工业，需 要大量的高活性的酶制剂。如用淀粉酶制造葡萄糖、麦 芽糖、糊精以及糖浆等。
③ 医疗的需要：如用猪胰岛素治疗糖尿病。 ④ 基因工程的需要：DNA合成酶、RNA逆转录酶等。
免疫亲和纯化的关键：高亲和力与容易洗脱的优 化组合。
常见错误是将低亲和力和容易洗脱等同看待。
凝胶过滤(分子筛层析)图示1
凝胶过滤(分子筛层析)图示2
离子交换层析柱
亲和层析
是利用生物大分子的生物学特异性，即生物分子 间所具有的专一性亲和力而设计的层析技术。 例如抗 原和抗体（免疫亲和层析）、 酶和酶抑制剂（或配 体）、酶蛋白和辅酶、激素和受体等之间有一种特殊 的亲和力，在一定条件下，它们能紧密地结合成复合 物。如果将复合物的一方固定在不溶性载体或共价结 合在一种惰性的微珠上，则可从溶液中专一地分离和 提纯另一方。与上述其他纯化方法相比，亲和层析能 产生相当高的纯化作用。另外，此法的优点是迅速， 有时仅一步即可达到纯化的目的。
盐析沉淀法 是最古老而又经典的蛋白质纯化 分离技术。由于方法简便、有效、不损害蛋白 抗原活性等优点，至今仍被广泛应用。
盐 析 法 原 理
盐析沉淀法的原理
因为蛋白质是亲水性大分子，所以在水溶液中有双电 层结构的水合膜，来保证分子的溶解度平衡并稳定存在。 当加入盐时，盐会电离成离子态，离子的电性破坏了蛋白 质的双电层的水合膜结构，从而使其沉降，析出。