第四章-固相析出分离法2013.优秀PPT.ppt
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1、第四章第四章 固相析出分别法固相析出分别法n通过变更溶液条件,使溶质以固体形式通过变更溶液条件,使溶质以固体形式从溶液中分出的操作技术。从溶液中分出的操作技术。n盐析法盐析法n有机溶剂沉淀法有机溶剂沉淀法n等电点沉淀法等电点沉淀法n结晶法结晶法2第一节第一节 盐析法盐析法 (salt precipitation)定定义义:是是利利用用各各种种生生物物分分子子在在浓浓盐盐溶溶液液中中溶溶解解度度的的差差异异,通通过过向向溶溶液液中中引引入入确确定定数数量量的的中中性性盐盐,使使目目的的物物或或杂杂蛋蛋白白以以沉沉淀淀析析出出,达达到到纯纯化化目目的的方法。的的方法。优点:简洁、经济、较少变性优点
2、:简洁、经济、较少变性缺点:辨别率不高,要除盐缺点:辨别率不高,要除盐3两种现象:两种现象:盐盐溶溶:低低盐盐状状况况,盐盐离离子子强强度度的的增增高高,蛋蛋白白质质溶溶解度增大。解度增大。盐盐析析:高高盐盐,盐盐离离子子强强度度增增加加,蛋蛋白白质质溶溶解解度度减减小。小。4溶溶解解度度盐浓度盐浓度Salting-outSalting-in一、基本原理一、基本原理6原理原理n形形成成离离子子对对,部部分分中中和和了了蛋蛋白白质质的的电电性性,排排斥斥作用减弱而能相互靠拢,聚集起来。作用减弱而能相互靠拢,聚集起来。n中中性性盐盐的的亲亲水水性性比比蛋蛋白白质质大大,使使蛋蛋白白质质脱脱去去了了
3、水化膜水化膜,使其沉淀。,使其沉淀。7在盐析区,符合公式在盐析区,符合公式loglogS S=-K Ks s S S蛋白质溶解度蛋白质溶解度,g/Lg/L;盐离子强度盐离子强度,C Ci ii i离子浓度,离子浓度,mol/Lmol/L;Z Zi ii i离子化合价;离子化合价;常数常数,为纵坐标上的截距为纵坐标上的截距;K Ks s盐析常数盐析常数。8、K KS Sn 为为纵纵坐坐标标上上的的截截距距,是是外外推推截截距距,与与无无机机盐盐种类无关种类无关,与蛋白质的性质有关。与蛋白质的性质有关。nKSKS是是盐盐析析常常数数,与与蛋蛋白白质质和和盐盐的的种种类类有有关关,但但与温度和与温度
4、和pHpH无关。无关。n两种类型:两种类型:n(1 1)在在确确定定的的pHpH和和温温度度下下变变更更离离子子强强度度(盐盐浓度)进行盐析,称作浓度)进行盐析,称作KsKs盐析法。盐析法。n(2 2)在在确确定定离离子子强强度度下下仅仅变变更更pHpH和和温温度度进进行行盐析,称作盐析,称作盐析法。盐析法。9方法方法:A“Ks”A“Ks”分分段段盐盐析析法法:在在确确定定pHpH值值及及温温度度下下,变变更更盐盐浓浓度度(即即I I)达到沉淀的目的。达到沉淀的目的。B“”B“”分分段段盐盐析析法法:在在确确定定I I下下,变变更更溶溶液液的的pHpH值值及及温温度度达达到到沉淀的目的。沉淀的
5、目的。C C、应应用用:一一般般初初步步分分别别用用第第一一种种方方法法,进进一一步步纯纯化化时时用用其其次次种种方法。方法。(一)盐的性质(一)盐的性质 盐析实力:半径小的高价离子在盐析时的盐析实力:半径小的高价离子在盐析时的作用较强,阴离子的盐析效果比阳离子好,作用较强,阴离子的盐析效果比阳离子好,尤其以高价阴离子更为明显。尤其以高价阴离子更为明显。PO4 3-PO4 3-SO42SO42CH3COOCH3COOClClNO3NO3II NH4+NH4+K+K+Na+Na+Li+Li+盐析用盐要考虑几个因素:常用硫酸铵盐析用盐要考虑几个因素:常用硫酸铵11二、影响盐析的因素几种盐在不同温度
6、下的溶解度(克几种盐在不同温度下的溶解度(克/100毫升水)毫升水)n盐种类盐种类 0 20 80 100(NH4)2SO4 70.6 75.4 95.3 103 Na2SO4 4.9 18.9 43.3 42.2 NaH2PO4 1.6 7.8 93.8 101n n硫酸铵在硫酸铵在0 0时的溶解度,远远高于其它盐类。时的溶解度,远远高于其它盐类。(二)蛋白质浓度(二)蛋白质浓度n n蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质浓浓浓浓度度度度提提提提高高高高,盐盐盐盐用用用用量量量量削削削削减。减。减。减。13(三)温度(三)温度n温度的变更会影响温度的变更会影响值。值。n在无盐或稀盐溶液中,在无盐或稀盐溶液
7、中,大多数蛋白质溶解度是大多数蛋白质溶解度是随温度上升而增大的,随温度上升而增大的,但在高盐溶液中常相反。但在高盐溶液中常相反。14(四)(四)pHpH值值n n当当当当溶溶溶溶液液液液的的的的pHpHpHpH在在在在蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质等等等等电点旁边时,电点旁边时,电点旁边时,电点旁边时,值最小。值最小。值最小。值最小。n n利利利利用用用用 值值值值最最最最低低低低点点点点时时时时pHpHpHpH的的的的不不不不同同同同,可可可可以以以以分分分分级级级级沉沉沉沉淀淀淀淀蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质.15三、盐析操作三、盐析操作 (一)盐析用盐的浓度表示(一)盐析用盐的浓度表示 固体粉末固
8、体粉末工业常用工业常用 硫酸铵饱和溶液硫酸铵饱和溶液试验室、小规模试验室、小规模 常常用用“饱饱和和度度”来来表表征征硫硫酸酸铵铵在在溶溶液液中中的的最最终终浓浓度度,2525时时(NH4)2SO4(NH4)2SO4的的饱饱和和浓度为浓度为4.1 mol4.1 molL L,定义它为,定义它为100%100%饱和度。饱和度。16n n 17(二)盐析方法和留意事项(二)盐析方法和留意事项 1 1、分部盐析法、分部盐析法2 2、重复盐析法、重复盐析法 3 3、反抽提法、反抽提法 确确定定的的盐盐浓浓度度下下将将目目的的蛋蛋白白夹夹带带确确定定量量的的杂杂蛋蛋白白一一同同沉沉淀淀。将将沉沉淀淀用用
9、较较低低浓浓度度盐溶液平衡,溶出其中的杂蛋白。盐溶液平衡,溶出其中的杂蛋白。18分部盐析法19反抽提法(RNA聚合酶)20留意事项留意事项n n“局部过浓局部过浓”n n温度温度(室温)(室温)n n分别方法分别方法 21 其次节其次节 有机溶剂沉淀法有机溶剂沉淀法 (Organic Solvent (Organic Solvent Precipitation)Precipitation)n n定定义义:向向水水溶溶液液中中加加入入确确定定量量亲亲水水性性的的有有机机溶溶剂剂,降降低低溶溶质质的的溶溶解解度度,使使其其沉沉淀淀析析出的分别纯化方法。出的分别纯化方法。221 1、降降低低了了介介
10、质质的的介介电电常常数数,使使溶溶质质分分子子之之间间的的静静电引力增加,聚集形成沉淀。电引力增加,聚集形成沉淀。2 2、水水溶溶性性有有机机溶溶剂剂本本身身的的水水合合作作用用降降低低了了自自由由水水的的浓浓度度,压压缩缩了了亲亲水水溶溶质质分分子子表表面面原原有有水水化化层层的厚度的厚度,降低了它的亲水性,导致脱水凝集。,降低了它的亲水性,导致脱水凝集。23一、基本原理一些溶剂的介电常数 24n n优点:优点:n n 乙乙醇醇等等有有机机溶溶剂剂易易除除去去,产产品品更更纯纯净净;密度差较大,离心收集。密度差较大,离心收集。n n缺点:缺点:n n 简简洁洁使使蛋蛋白白质质变变性性,操操作
11、作常常需需低低温温,成本高,需防火防爆。成本高,需防火防爆。25二、影响沉淀效果的因素 (一)有机溶剂种类及用量 常用的溶剂有乙醇、丙酮、甲醇等。(二)pH的影响 很多蛋白质在等电点旁边时溶解度最低,溶液pH应在等电点旁边,还须考虑蛋白质的稳定性。26(三)温度(低温沉淀)有机溶剂存在下,大多数蛋白质的溶解度随温度降低而显著地减小。(四)无机盐的含量 低盐:有利于沉淀,还有爱护蛋白质,防止变性。高盐:增大蛋白质在有机溶剂水溶液中的溶解度,沉淀物中可能夹带盐。27 多价阳离子,如多价阳离子,如多价阳离子,如多价阳离子,如CaCaCaCa2+2+2+2+、ZnZnZnZn2+2+2+2+能与蛋白质
12、结合能与蛋白质结合能与蛋白质结合能与蛋白质结合形成复合物,使蛋白质溶解度降低。形成复合物,使蛋白质溶解度降低。形成复合物,使蛋白质溶解度降低。形成复合物,使蛋白质溶解度降低。胰岛素精制:胰岛素精制:胰岛素精制:胰岛素精制:28(五)某些金属离子的助沉淀作用(六)样品浓度 浓度小时,增加溶剂投入量和损耗。浓度小时,增加溶剂投入量和损耗。浓度小时,增加溶剂投入量和损耗。浓度小时,增加溶剂投入量和损耗。浓度大时,增加共沉作用,降低辨别率。浓度大时,增加共沉作用,降低辨别率。浓度大时,增加共沉作用,降低辨别率。浓度大时,增加共沉作用,降低辨别率。蛋白质浓度蛋白质浓度蛋白质浓度蛋白质浓度0.5%0.5%
13、0.5%0.5%2%2%2%2%;粘多糖浓度粘多糖浓度粘多糖浓度粘多糖浓度1%1%1%1%2%2%2%2%。29第三节第三节 其他沉淀法其他沉淀法 一、等电点沉淀法一、等电点沉淀法 对对于于两两性性物物质质,等等电电点点时时净净电电荷荷为为零零,分分子子间间排排斥斥电电位位降降低低,吸吸引引力力增增大大,能能相相互互聚聚集集起起来来,发生沉淀。发生沉淀。30胰岛素纯化:胰岛素纯化:胰岛素纯化:胰岛素纯化:胰岛素胰岛素胰岛素胰岛素 pH8pH8 除去碱性杂蛋白除去碱性杂蛋白除去碱性杂蛋白除去碱性杂蛋白 pH3pH3 除去酸性杂蛋白除去酸性杂蛋白除去酸性杂蛋白除去酸性杂蛋白 31金金属属离离子子沉
14、沉淀淀:与生物分子的酸性功能团作用的金属复合盐法;有有机机酸酸类类复复合合盐盐沉沉淀淀:与生物分子的碱性功能团作用的有机酸复合盐法(如苦味酸盐、苦酮酸盐、丹宁酸盐等)。32二、成盐沉淀法二、成盐沉淀法 1 1金属离子沉淀:金属离子沉淀:Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Ca2+、Ba2+、Mg2+等;2 2有机酸类复合盐沉淀有机酸类复合盐沉淀(1)丹宁即鞣酸(2)雷凡诺(3)三氯乙酸(TCA)33雷凡诺雷凡诺 n n 34猪心提取液猪心提取液 洗脱液洗脱液 上清液上清液 上清上清 细胞色素细胞色素C C 沉淀(去除)沉淀(去除)35吸附人造沸石盐析45%饱和硫酸铵沉淀TCA透析
15、三、亲和沉淀 利利利利用用用用亲亲亲亲和和和和反反反反应应应应原原原原理理理理,将将将将配配配配基基基基与与与与可可可可溶溶溶溶性性性性的的的的载载载载体体体体偶偶偶偶联联联联后后后后形形形形成成成成载载载载体体体体-配配配配基基基基复复复复合合合合物物物物(亲亲亲亲和和和和沉沉沉沉淀淀淀淀剂剂剂剂),该该该该复复复复合合合合物物物物可可可可选选选选择择择择性性性性地地地地与与与与蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质结结结结合合合合,在在在在确确确确定定定定条条条条件件件件下下下下沉沉沉沉淀淀淀淀出出出出来。来。来。来。中性可溶,酸性沉淀。中性可溶,酸性沉淀。中性可溶,酸性沉淀。中性可溶,酸性沉淀。36
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