离子交换层析PPT课件

exchanger
bead
+--++--+++---
-++-++++- -
Elution
Regeneration
-
-
-
-
--
-
-
+-+++-+- +-
+-----+-+-----+++- -
-+-----+----+--+-------++----
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离子交换层析一般步骤
1．上样阶段，此时离子交换剂与平衡离子结合；（平衡 阶段）
离子交换剂对溶液中不同离子具有不同的结合力，这种 结合力的大小是由离子交换剂的选择性决定的。强酸性(阳性) 离子交换剂对H+的结合力比对Na+的小；强碱性(阴性)离子交 换剂对OH-的结合力比对Cl-的小得多；弱酸性离子交换剂对H+ 的结合力远比对Na+的大；弱碱性离子交换剂对OH-的结合力比 对Cl-的大。因此，在应用离子交换剂时，采用何种反离子进 行电荷平衡是决定吸附容量的重要因子之一。离子交换剂与 各种水合离子(离子在水溶液中发生水化作用形成的)的结合 力与离子的电荷量成正比，而与水合离子半径的平方成反比。 所以，离子价数越高，结合力越大。在离子间电荷相同时， 则离子的原子序数越高，水合离子半径越小，结合力亦越大。
㈡ 交联度和网孔结构
交联度的大小影响着离子交换剂的很多特 性，包括机械强度、膨胀度、网孔大小、 交换容量等。
一般交联度越高，网孔的孔径越小；交联 度越低，网孔孔径越大。仅琼脂糖交换 剂是例外.
㈡ 交联度和网孔结构
分离介质的孔有3种结构。第一种通过交联使 大分子链间形成孔，这叫凝胶孔。
第二种在有溶剂存在条件下进行聚合，称为大 孔树脂。
第九章 离子交换层析及凝胶 过滤介质
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。此法广泛应用于很多生化物质(例如氨 基酸、多肽、蛋白质、糖类、核苷和有机酸等)的分析、制 备、纯化，以及溶液的中和、脱色等方面。
一、基本原理
离子交换剂是由基质、电荷基团(或功能基团)和反离子
第三种为琼脂糖介质的孔，孔径大小仅与琼脂 糖浓度有关，交联对孔结构影响不大。
㈢ 电荷密度
电荷密度是指基质颗粒上单位表面积的取代 基（功能集团）的数量，它决定着离子交 换剂的交换容量、膨胀度等性质。对小分 子进行离子交换时，交换剂上功能基团密 度越大，工作能力越强，高电荷密度的离 子交换剂具有优势。
离子交换层析之所以能成功地把各种无机离子、有机 离子或生物大分子物质分开，其主要依据是离子交换剂对 各种离子或离子化合物有不同的结合力。
氨基酸的离子交换分离原理
What happens in ion exchange?
Equilibration
anion exchange bead
+--++--+++---
有效交换容量指每克干介质或每毫升湿胶在一定 的实验条件下吸附某种分子的实际容量。由于 有效容量是一个变值，在说明其数值时应当同 时指出实验条件.
一般情况下，同一种交换剂对于分子量小的蛋白 质有效交换容量较大，而对于分子量大的蛋白 质有效容量较小；对于同一种蛋白质，离子交 换剂的交联度越小有效容量越大，而交联度越 大有效容量越小。
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What happens in ion exchange?
Regeneration
-+-----+----+--+-------++----
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What happens in ion exchange?
Equilibration
Sample application
and wash
-
--
anion
二、离子交换剂 离子交换剂应满足的基本条件有： 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
㈣ 膨胀度 又称吸水值，是指当干态的离子交换剂在 水溶液中吸水后造成体积膨胀的程度，通 常用每克干胶吸水膨胀后的体积（毫升） 来表示。
㈤ 交换容量
交换容量是指离子交换剂能够结合溶液中可交换离 子的能力，通常分为总交换容量和有效交换容量。
总交换容量用每克干介质或每毫升湿胶包含的带电 功能基团的数量来表示.可以通过酸碱滴定的方法 来测定，也可使得离子交换剂和某种小的离子之 间发生完全交换，然后通过测定该离子的含量算 出总交换容量，总交换容量并不反映交换剂对可 交换分子的结合情况.
构成的，基质与电荷基因以共价键连 接，电荷基因与反离子
以离子键结合。
离பைடு நூலகம்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，假设以RA+代表阳离子交换剂，其中A+为
反离子，A+能够与溶液中的阳离子B+发生可逆的交换反应，反
应式为：RA++B+
RB++A+
离子交换色谱中所进行的离子交换过程（以阳离子交换树脂为例）
两性离子如蛋白质、酶类、多肽和核苷酸等物质与离 子交换剂的结合力，主要取决于它们的物理化学性质和在 特定pH条件下呈现的离子状态。当pH低于等电点(pI)时， 它们带正电荷能与阳离子交换剂结合；反之，pH高于pI时， 它们带负电荷能与阴离子交换剂结合 。pH与pI的差值越 大，带电量越大，与交换剂的结合力越强。
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What happens in ion exchange?
Sample
application
and -
w--ash -
-
+ -
+ -+ +
++
-
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What happens in ion exchange?
Elution
-
-
-
-
--
-
-
+
+ ++-
--+
+-
+------+-+-----+++- -
2．吸附阶段，混合样品中的分子与离子交换剂结合； 3．开始解吸阶段，杂质分子与离子交换剂之间结合较弱
而先被洗脱，目标分子仍处于吸附状态； 4．完全解吸阶段，目标分子被洗脱； 5．再生阶段，用起始缓冲液重新平衡层析柱，以备下次
使用。
氨基酸的分离过程
二、离子交换剂的部分性质 ㈠ 粒度 基质颗粒大小直接关系到分离效果，颗粒越小，层 析柱的理论塔板数就越大，分离效果越好，但同时 交换容量变小，层析时背景压力增大，限制了流速 的提高，因此细颗粒的介质常适用于分析型分离； 相反，基质颗粒越大，柱效率会下降，但离子交换 剂的交换容量提高，背景压力减小，因此大颗粒介 质适合于实验室小规模分离及大规模工业化分离。