离子交换层析PPT课件
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离子交换柱层析法分离氨基酸(共19张PPT)
管进行光波吸收测定（测定570nm波长的光吸收 将层析管与恒流泵，恒流泵与梯度混合器联接。
试管太多，建议大家进行水浴时使用铝制试管架或100mL烧杯水浴，使用橡皮筋绑试管时一捆不要太多，否则中间的管容易脱出摔裂。
值）。以光吸收值为纵坐标，以洗脱体积为横坐 调节恒流泵流速，定时收集流出液并测量流出液的体积，根据流出液体积与所需时间计算其流速，反复调整测量直到流速约为1mL/min。
全部加在某一局限部位。
注意：平衡、加样、洗脱时都不能冲破树 脂表面
加样示意图
6.洗脱并收集:
将体积均70mL（建议适量多加）离子强度为 与的两种缓冲溶液分别加入到梯度混合器的两个 烧杯中。其中的加入到直接输出溶液的那个池， 如图
将层析管与恒流泵，恒流泵与梯度混合器联接。
同时开始用部分收集器开始收集洗脱液，管×50。
3、装柱
干净的烧杯内装入大约20mL树脂和10mL蒸馏水。
将层析管用层析管架固定在铁架台上适当高度， 一个同学一手手同学控制洗瓶加水的速度以及水流出的速度
注意：
1、装柱过程不可中断，倒树脂要缓慢均匀
2、刚开始倒树脂时，水流出速度要控制到很 小，同时可以适当多加点水。最后一段加水和放 水都要慢，装柱过程中水面一定不能低于树脂， 但也不能溢出。
18cm
端倒 面好 高平 的 整层 ，析 无管 气 泡 ， 约
4．平衡：
将层析管与恒流泵联接，从烧杯中吸取钠 离子强度为的柠檬酸缓冲液平衡层析柱，流出 液达床体积的四倍以上时，用pH试纸测流出的 液体的pH，直到和缓冲液的pH一样时（即试管
内的pH和缓冲液一样）即可上样。在平衡同时 进行调速：
调节恒流泵流速，定时收集流出液并测量流 出液的体积，根据流出液体积与所需时间计算其
试管太多，建议大家进行水浴时使用铝制试管架或100mL烧杯水浴，使用橡皮筋绑试管时一捆不要太多，否则中间的管容易脱出摔裂。
值）。以光吸收值为纵坐标，以洗脱体积为横坐 调节恒流泵流速，定时收集流出液并测量流出液的体积，根据流出液体积与所需时间计算其流速，反复调整测量直到流速约为1mL/min。
全部加在某一局限部位。
注意：平衡、加样、洗脱时都不能冲破树 脂表面
加样示意图
6.洗脱并收集:
将体积均70mL（建议适量多加）离子强度为 与的两种缓冲溶液分别加入到梯度混合器的两个 烧杯中。其中的加入到直接输出溶液的那个池， 如图
将层析管与恒流泵，恒流泵与梯度混合器联接。
同时开始用部分收集器开始收集洗脱液，管×50。
3、装柱
干净的烧杯内装入大约20mL树脂和10mL蒸馏水。
将层析管用层析管架固定在铁架台上适当高度， 一个同学一手手同学控制洗瓶加水的速度以及水流出的速度
注意：
1、装柱过程不可中断，倒树脂要缓慢均匀
2、刚开始倒树脂时，水流出速度要控制到很 小，同时可以适当多加点水。最后一段加水和放 水都要慢，装柱过程中水面一定不能低于树脂， 但也不能溢出。
18cm
端倒 面好 高平 的 整层 ，析 无管 气 泡 ， 约
4．平衡：
将层析管与恒流泵联接，从烧杯中吸取钠 离子强度为的柠檬酸缓冲液平衡层析柱，流出 液达床体积的四倍以上时，用pH试纸测流出的 液体的pH，直到和缓冲液的pH一样时（即试管
内的pH和缓冲液一样）即可上样。在平衡同时 进行调速：
调节恒流泵流速，定时收集流出液并测量流 出液的体积，根据流出液体积与所需时间计算其
离子交换层析分离技术.ppt
三、“以”的连词用法
１、连接形容词，表示并列关系，译为“而”、“又”、 “而且”等。
①主严以明，将知以武。（《战国策·楚策一》） ②夫夷以近，则游者众；险以远，则至者少。《游褒禅 山记》 ２、连接动词或动词短语，表示动作行为的承接或先后， 可译为“而”或“来”，或者不译。 ①若潜师以来，国可得也。（《左传·僖公三十二年》） ②晋灵公不君，厚敛以彫墙。
3、连接状语和中心语，不译。 ①黔无驴，有好事者船载以入。
②倚柱而笑，箕踞以骂。（《史记·刺客列传》））
4、用在复句中，用来说明原因、目的 1）表示目的关系、结果关系，可译为“而”、“来”、 “用来”、“以致”等。 ①广故数言欲亡，忿恚尉，令辱之，以激怒其众。《陈 涉世家》 ②思厥先祖父,暴霜露、斩荆棘,以有尺寸之地。（苏洵 《六国论》） 2）表示因果关系，可译为“因为”。 ①晋侯秦伯围郑，以其无礼于晋，且贰于楚也。（《僖 公三十年》） ②诸侯以公子贤，多客，不敢加兵谋魏十余年。（《魏 公子列传》）
４、引进主动者，可译为“被”。 ①有决渎于殷周之世者，必为汤武笑矣。《五蠹》 ②身死人手，为天下笑者，何也？（《过秦论》）
三、“为”的连词用法
１、用在假设复句中，可译为“如果”、“假如”。 ①王甚喜人之掩口也，为见王，必掩口。（《韩非子·内 储说下》） ②秦为知之，必不救也。（《战国策·秦策四》）
美于徐公。（《战国策·齐策一》）
二、“以”的介词用法
１、引进动作“拿”、“凭”、“按照”、 “凭……身份”等。
①愿以十五城请易璧。（《史记·廉颇蔺相如列传》） ②余船以次俱进。（《资治通鉴·赤壁之战》） ③余朝京师，生以乡人子谒余。（宋濂《送东阳马生序》 ） 2、引进动作、行为所处置或涉及的对象。 可译为“把”。 ①复以弟子一人投河中。（《史记·滑稽列传》） ②秦亦不以城予赵，赵亦终不予秦璧。（《廉颇蔺相如列 传》
离子交换层析PPT课件
强碱性，聚苯乙烯树脂 弱碱性，二乙氨乙基纤维素
第10页/共51页
一些常用的纤维素离子交换剂
离子交换剂 可电离基团 可电离基团结构
阳离子交换剂
CM-纤维素（弱酸性） 羧甲基
P-纤维素（中强酸性） 磷酸基
SE-纤维素（强酸性） 磺乙基
阴离子交换剂
=O
=O =O
-
CH2COO H
–O-P-OH OH
-O- CH2-CH2-S-OH
酸碱处理的次序决定了离子交换剂携带反离子的类型。在每 次用酸(或碱)处理后，均应先用水洗涤至近中性，再用碱(或酸) 处理。末了用水洗涤至中性，经缓冲液平衡后即可使用或装柱。
第26页/共51页
再 生：使用过的离子交换剂，可采用一定的方法使 其恢复原来的性状，这一过程叫做再生。再生可以 通过上述的酸、碱反复处理完成 转 型：指离子交换剂由一种反离子转为另一种反离 子的过程。比如，欲使阳离子交换剂转成钠型时， 则需用NaOH处理；欲使其转成氢型时，则需用HCl 处理；欲使其带铵离子时，则需用NH4OH或NH4Cl 处理。
例如： RA + B+
RB + A+
第5页/共51页
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。
第37页/共51页
分离结束
低
高
盐
盐
第38页/共51页
四、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
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一些常用的纤维素离子交换剂
离子交换剂 可电离基团 可电离基团结构
阳离子交换剂
CM-纤维素（弱酸性） 羧甲基
P-纤维素（中强酸性） 磷酸基
SE-纤维素（强酸性） 磺乙基
阴离子交换剂
=O
=O =O
-
CH2COO H
–O-P-OH OH
-O- CH2-CH2-S-OH
酸碱处理的次序决定了离子交换剂携带反离子的类型。在每 次用酸(或碱)处理后，均应先用水洗涤至近中性，再用碱(或酸) 处理。末了用水洗涤至中性，经缓冲液平衡后即可使用或装柱。
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再 生：使用过的离子交换剂，可采用一定的方法使 其恢复原来的性状，这一过程叫做再生。再生可以 通过上述的酸、碱反复处理完成 转 型：指离子交换剂由一种反离子转为另一种反离 子的过程。比如，欲使阳离子交换剂转成钠型时， 则需用NaOH处理；欲使其转成氢型时，则需用HCl 处理；欲使其带铵离子时，则需用NH4OH或NH4Cl 处理。
例如： RA + B+
RB + A+
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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。
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分离结束
低
高
盐
盐
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四、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
离子交换层析 PPT
此类交换剂是在基质骨架上引入季胺[-N (CH3)3]、叔胺[N(CH3)2]、仲胺[-NHCH3]和伯胺[-NH2]基团后构成的。
依据胺基碱性的强弱,又可分为强碱性(含季胺基)、弱碱性 (含叔胺、仲胺基)及中强碱性(既含强碱性基团又含弱碱性基 团)三种阴离子交换剂。
它们与溶液中的离子进行交换时,反应式为:
依据电荷基团的强弱,可分为强酸型(带磺酸的基团,R－ SO3H)、中强酸型(含磷酸基团或亚磷酸基团,R－PO3H2)及 弱酸型(带羧基和酚基的树脂, R－COOH或R－苯环－OH) 三种。
这些交换剂在交换时,氢离子为外来的阳离子所取代,如下 式所示:
R－COOH＋Na+＝R－COONa＋＋H+
②阴离子交换剂
离子交换层析就是利用离子交换剂的荷电基团,吸附溶 液中相反电荷的离子或离子化合物,被吸附的物质随后为带 同类型电荷的其他离子所置换而被洗脱。由于各种离子或离 子化合物对交换剂的结合力不同,因而洗脱的速率有快有慢, 形成了层析层。
离子交换机理
❖ A+自溶液中扩散到树脂表面 ❖ A+从树脂表面进入树脂内部的
素（ DEAE-C ）
交换剂
— (CH 2 ) 2 N + H (C 2 H 5 ) 2
0.1~1.0
pH<8.6
氨基乙基纤维素 中等碱型阴离
（ AE-C ）
子交换剂
— (CH 2 ) 2 N + H 2
Ecteda 纤维素 （ ECTE-C ）
中等碱型阴离 子交换剂 — (CH 2 ) 2 N + (C 2 H 4 OH) 3
(2) 亲水性离子交换剂
与水亲和性较大,有纤维素、交联葡聚糖、交联琼脂糖等。 ①纤维素离子交换剂
依据胺基碱性的强弱,又可分为强碱性(含季胺基)、弱碱性 (含叔胺、仲胺基)及中强碱性(既含强碱性基团又含弱碱性基 团)三种阴离子交换剂。
它们与溶液中的离子进行交换时,反应式为:
依据电荷基团的强弱,可分为强酸型(带磺酸的基团,R－ SO3H)、中强酸型(含磷酸基团或亚磷酸基团,R－PO3H2)及 弱酸型(带羧基和酚基的树脂, R－COOH或R－苯环－OH) 三种。
这些交换剂在交换时,氢离子为外来的阳离子所取代,如下 式所示:
R－COOH＋Na+＝R－COONa＋＋H+
②阴离子交换剂
离子交换层析就是利用离子交换剂的荷电基团,吸附溶 液中相反电荷的离子或离子化合物,被吸附的物质随后为带 同类型电荷的其他离子所置换而被洗脱。由于各种离子或离 子化合物对交换剂的结合力不同,因而洗脱的速率有快有慢, 形成了层析层。
离子交换机理
❖ A+自溶液中扩散到树脂表面 ❖ A+从树脂表面进入树脂内部的
素（ DEAE-C ）
交换剂
— (CH 2 ) 2 N + H (C 2 H 5 ) 2
0.1~1.0
pH<8.6
氨基乙基纤维素 中等碱型阴离
（ AE-C ）
子交换剂
— (CH 2 ) 2 N + H 2
Ecteda 纤维素 （ ECTE-C ）
中等碱型阴离 子交换剂 — (CH 2 ) 2 N + (C 2 H 4 OH) 3
(2) 亲水性离子交换剂
与水亲和性较大,有纤维素、交联葡聚糖、交联琼脂糖等。 ①纤维素离子交换剂
生物分离工程离子交换层析(色谱)课件PPT
离子交换(IEC)的应用及特点
GFC — 主要用于产物的初步纯化和中后期脱盐 IEC — 是蛋白质、肽和核酸等生物产物的主要纯化 手段 IEC分离的特点：
（1）料液处理量大，具有浓缩作用，可在较高流速下操作； （2）应用范围广泛，优化操作条件可大幅度提高分离的 选择性，所需柱长较短； （3）产品回收率高； （4）商品化的离子交换剂种类多，选择余地大，价格也远低 于亲合吸附剂。
洗脱方式： 恒定洗脱法：洗脱液（流动相）的离子强度不变； 缺点：对于在吸附柱上分配系数相差较大的蛋白 质很难实现很好的分离。 线性梯度洗脱法或阶段梯度洗脱法： 除GFC以外的层析操作均采用此种方法。 在洗脱过程中，流动相的离子强度线性增大 或阶段梯度增大，因此溶质的分配系数连续降低， 移动速度逐渐增大，使恒定洗脱条件下难于脱附 的溶质得到洗脱。
三、HIC操作 上样及洗脱的一般规律： 在高盐浓度条件下，蛋白质与固定相疏水缔 合；浓度降低时，疏水作用减弱，逐步被洗脱下 来。一般用pH 6-8的盐水溶液[如（NH4）2SO4]。 盐的浓度影响蛋白质的疏水性，从而影响蛋白质 的保留值。 盐：Na2SO4，KH2PO4，NaHPO4，(NH4)2SO4，NH4OAc， KOAc，NaOAc，NaCl 盐析作用增强
是介于等度洗脱和线性洗脱中间 的洗脱手段 盐 浓 度
时 间
阶段梯度洗脱示意图
线性梯度洗脱和阶段梯度洗脱法的优缺点如下：
（1）线性梯度洗脱法： 优点：流动相离子强度（盐浓度）连续增大，不出现干 扰峰，操作范围广； 缺点：需要特殊的调配浓度梯度的设备。 （2）阶段梯度洗脱法： 优点：利用切换不同盐浓度的流动相溶液进行洗 脱，不 需要特殊梯度设备，操作简单； 缺点：因为流动相浓度不连续变化，容易出现干扰峰。 此外，容易出现多组分洗脱峰重叠的现象，因此 洗脱操作参数（如盐浓度，体积）的设计较困难。
离子交换层析法.pptx
再通过已标定的HCl滴定洗脱液中的氢氧根离子
浓度，计算出吸附氢氧根离子的毫摩尔数量，除
以离子交换介质的质量即可得到交换容量。计算
公式如下：
交换容量（
mmol
/
g）
测得的[OH （] mmol） 离子交换介质的质量（ g）
第20页/共43页
凝胶或纤维类弱碱型阴离子或弱酸性阳离子交换 介质换容量的测定方法
ml）
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第三节 离子交换剂与缓冲液的选择 一、离子交换剂的选 择 二、缓冲液的选择
第22页/共43页
一、离子交换剂的选择
• 必须考虑的影响因素 1．阴、阳离子交换剂的选择 2．强、弱离子交换剂的选择 3．不同离子型交换剂的选择 4．不同基质离子交换剂的选择
第23页/共43页
必须考虑的因素
①要求 高度的不溶性和疏松的多孔结构或巨大的表 面积，较多的交换基团和稳定的物理化学性 质
② 影响因素 对样品生物活性和可溶性的影响 pH对交换基团、分离物电荷及电性强弱的影 响
第24页/共43页
1．阴、阳离子交换剂的选择
•
参照电泳结果
•
测定pI
•
确定稳定pH范围
碱性分子在偏酸性环境中稳定：细胞色素c
第10页/共43页
磺酸基树脂和季胺基树脂 对各种离子的相对选择系数
阳离子树脂
反离子 相对选择系数
H+
1.0
Na+
1.5
NH4+
1.95
K+
2.5
Mn2+
2.35
Mg2+
2.5
Fe2+
2.55
阴离子树脂
反离子 相对选择系数
离子交换层析法课件
在平衡分离过程中，影响分离效果的因素主要包括固定相的离子交换容量、流动相的组成和pH值、温度 等。通过调整这些参数，可以优化分离效果。
动力学分离过程
动力学分离过程是指离子交换层析在 未达到平衡状态时，利用离子的动力 学差异进行分离的过程。与平衡分离 过程相比，动力学分离过程所需时间 较短，通常在数分钟至数小时内完成 。
原理
离子交换层析法的原理基于不同生物 分子所带电荷的差异，通过与离子交 换剂上的可交换离子进行交换，实现 生物分子的分离和纯化。
发展历程与现状
发展历程
离子交换层析法自20世纪50年代问世以来，经历了不断改进和完善的过程，目前已成为生物分子分离纯化的重要 手段之一。
现状
随着蛋白质组学、基因组学等生物技术的快速发展，离子交换层析法在生物样品制备、蛋白质纯化等领域的应用 越来越广泛，成为生物医药、生物工程等领域不可或缺的技术手段。
离子交换层析法课件
目录
• 离子交换层析法概述 • 离子交换剂 • 离子交换层析分离过程 • 离子交换层析法的应用 • 离子交换层析法的优缺点 • 实验操作与注意事项
01
离子交换层析法概述
定义与原理
定义
离子交换层析法是一种利用离子交换 剂作为固定相，通过离子交换和吸附 分离蛋白质、多肽等生物分子的分离 纯化技术。
02
固定床分离过程的特点是操作简便、分离效果好。由于离 子交换剂固定在分离柱中，可以避免离子交换剂流失和污 染。同时，由于离子交换剂的利用率较高，因此该方法在 处理大规模样品时具有较高的实用价值。
03
在固定床分离过程中，影响分离效果的因素主要包括固定 相的粒径和孔径、流动相的流速和组成等。通过调整这些 参数，可以优化分离效果。
离子交换层析法可用于水中重金属离子的检 测，为环境监测提供有力手段。
动力学分离过程
动力学分离过程是指离子交换层析在 未达到平衡状态时，利用离子的动力 学差异进行分离的过程。与平衡分离 过程相比，动力学分离过程所需时间 较短，通常在数分钟至数小时内完成 。
原理
离子交换层析法的原理基于不同生物 分子所带电荷的差异，通过与离子交 换剂上的可交换离子进行交换，实现 生物分子的分离和纯化。
发展历程与现状
发展历程
离子交换层析法自20世纪50年代问世以来，经历了不断改进和完善的过程，目前已成为生物分子分离纯化的重要 手段之一。
现状
随着蛋白质组学、基因组学等生物技术的快速发展，离子交换层析法在生物样品制备、蛋白质纯化等领域的应用 越来越广泛，成为生物医药、生物工程等领域不可或缺的技术手段。
离子交换层析法课件
目录
• 离子交换层析法概述 • 离子交换剂 • 离子交换层析分离过程 • 离子交换层析法的应用 • 离子交换层析法的优缺点 • 实验操作与注意事项
01
离子交换层析法概述
定义与原理
定义
离子交换层析法是一种利用离子交换 剂作为固定相，通过离子交换和吸附 分离蛋白质、多肽等生物分子的分离 纯化技术。
02
固定床分离过程的特点是操作简便、分离效果好。由于离 子交换剂固定在分离柱中，可以避免离子交换剂流失和污 染。同时，由于离子交换剂的利用率较高，因此该方法在 处理大规模样品时具有较高的实用价值。
03
在固定床分离过程中，影响分离效果的因素主要包括固定 相的粒径和孔径、流动相的流速和组成等。通过调整这些 参数，可以优化分离效果。
离子交换层析法可用于水中重金属离子的检 测，为环境监测提供有力手段。
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第二种在有溶剂存在条件下进行聚合，称为大 孔树脂。
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。
2021/3/7
CHENLI
17
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。
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.
2021/3/7
CHENLI
4
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。
使用。
2021/3/7
CHENLI
13
氨基酸的分离过程
2021/3/7
CHENLI
14
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。
2021/3/7
Elution
-
-
-
-
--
-
-
+--+++-+- +-
+------+-+-----+++- -
10
What happens in ion exchange?
Regeneration
2021/3/7
-+-----+----+--+-------++----
11
What happens in ion exchange?
Equilibration
Sample application and wash
--
anion
exchanger
bead
+-- ++--+++---
-++-++++- -
Elution
Regeneration
-
-
-
-
--
-
-
+ -
+ +-
++
+-
+-----+-+-----+++- -
-+-----+----+--+-------++----
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CHENLI
15
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.
2021/3/7
CHENLI
16
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。
2021/3/7
CHENLI
18
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。
2021/3/7
CHENLI
19
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。
Equilibration
anion exchange
bead
+-- ++--+++---
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8
What happens in ion exchaon and w-ash
--
-++-++++- -
2021/3/7
9
What happens in ion exchange?
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，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+
2021/3/7
CHENLI
2
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）
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。
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CHENLI
5
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CHENLI
6
氨基酸的离子交换分离原理
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CHENLI
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What happens in ion exchange?
第九章 离子交换层析及凝胶 过滤介质
2021/3/7
CHENLI
1
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
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CHENLI
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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。
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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）
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
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。
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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。
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.
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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。
使用。
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氨基酸的分离过程
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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。
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Elution
-
-
-
-
--
-
-
+--+++-+- +-
+------+-+-----+++- -
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What happens in ion exchange?
Regeneration
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-+-----+----+--+-------++----
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What happens in ion exchange?
Equilibration
Sample application and wash
--
anion
exchanger
bead
+-- ++--+++---
-++-++++- -
Elution
Regeneration
-
-
-
-
--
-
-
+ -
+ +-
++
+-
+-----+-+-----+++- -
-+-----+----+--+-------++----
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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.
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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。
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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。
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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。
Equilibration
anion exchange
bead
+-- ++--+++---
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What happens in ion exchaon and w-ash
--
-++-++++- -
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What happens in ion exchange?
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，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+
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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）
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。
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氨基酸的离子交换分离原理
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What happens in ion exchange?
第九章 离子交换层析及凝胶 过滤介质
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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
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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。
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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）
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