蛋白质分离技术.pptx
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1、2023/3/30Biochemistry Experiments1一实验目的一实验目的蛋白质的分离技术;蛋白质的分离技术;掌握凝胶过滤技术的原理及应用掌握凝胶过滤技术的原理及应用,凝胶的分类凝胶的分类;商品名商品名;型号型号;吸水吸水值值;掌握凝胶过滤技术分离分血红蛋白与鱼精蛋白的操作过程掌握凝胶过滤技术分离分血红蛋白与鱼精蛋白的操作过程,装柱装柱,上样上样,洗脱洗脱,Hb,Hb的制备的制备;掌握盐析的概念掌握盐析的概念,分离蛋白质的基本原理;分离蛋白质的基本原理;掌握硫酸铵分级盐析的基本操作技术掌握硫酸铵分级盐析的基本操作技术第1页/共49页2023/3/30Biochemistry Ex
2、periments2二实验项目二实验项目l蛋白质的盐析与透析l凝胶过滤法分离Hb与核黄素(B2)第2页/共49页2023/3/30Biochemistry Experiments3(一)蛋白质的盐析与透(一)蛋白质的盐析与透析析盐析实验原理盐析实验原理:在溶液中加入中性盐使生物大分子沉淀析出的过程称为在溶液中加入中性盐使生物大分子沉淀析出的过程称为“盐盐析析”。蛋白质溶液为亲水溶胶体系,其稳定因素:水化膜和电荷。蛋白质溶液为亲水溶胶体系,其稳定因素:水化膜和电荷。中性盐的亲水性大于蛋白质分子的亲水性。中性盐的亲水性大于蛋白质分子的亲水性。加入大量中性盐后,夺走了水分子,破坏了水膜,暴露出疏水区
3、域,同时加入大量中性盐后,夺走了水分子,破坏了水膜,暴露出疏水区域,同时又中和了电荷,破坏了亲水溶胶,蛋白质分子即形成沉淀。又中和了电荷,破坏了亲水溶胶,蛋白质分子即形成沉淀。第3页/共49页2023/3/30Biochemistry Experiments4蛋白质的盐析与透析蛋白质的盐析与透析-原理原理第4页/共49页2023/3/30Biochemistry Experiments5蛋白质的盐析与透析蛋白质的盐析与透析-原理原理不同的蛋白质分子,由于其分子表面的极性基团的种类、数目以及排布的不同,其水化层厚度不同,故盐析所需要的盐浓度也不一样,因此调节蛋白质的中盐浓度,可以使不同的蛋白质分
4、别沉淀。第5页/共49页2023/3/30Biochemistry Experiments6第6页/共49页2023/3/30Biochemistry Experiments7蛋白质的盐析与透析蛋白质的盐析与透析-原理原理盐析实验原理盐析实验原理:蛋白质是大分子物质,它不能透过透析蛋白质是大分子物质,它不能透过透析膜,而小分子物质(无机盐、单糖等)可以膜,而小分子物质(无机盐、单糖等)可以自由通过透析膜与周围的缓冲溶液进行溶质自由通过透析膜与周围的缓冲溶液进行溶质交换,进入到透析液中。交换,进入到透析液中。在实验室分离纯化蛋白质的过程中,常在实验室分离纯化蛋白质的过程中,常利用透析的方法除去蛋
5、白质溶液中的小分子利用透析的方法除去蛋白质溶液中的小分子物质。物质。第7页/共49页2023/3/30Biochemistry Experiments8按照分子大小进行分离。分离取决于透析袋截留分子量。第8页/共49页2023/3/30Biochemistry Experiments9蛋白质的盐析与透析蛋白质的盐析与透析-实验操作实验操作盐析盐析血清血清1ml 1ml 逐渐加入饱和逐渐加入饱和(NH(NH4 4)2 2SOSO4 4 溶液溶液1ml 1ml,边加边搅拌。,边加边搅拌。离心离心 rpm 10rpm 10分钟分钟 上清上清 沉淀(球蛋白)沉淀(球蛋白)逐渐加入固体逐渐加入固体(NH
6、(NH4 4)2 2SOSO4 4 HCl 1-2滴离心分钟沉淀(清蛋白)第9页/共49页2023/3/30Biochemistry Experiments10蛋白质的盐析与透析蛋白质的盐析与透析-实验操作实验操作透析透析制备透析袋制备透析袋装样:取透析袋,将一端固定,由开口端加入含有硫装样:取透析袋,将一端固定,由开口端加入含有硫酸铵的蛋白沉淀。酸铵的蛋白沉淀。透析:取透析:取1010倍以上蛋白质体积的去离子水,将装好样倍以上蛋白质体积的去离子水,将装好样品的透析袋悬于大烧杯中部。更换洗脱溶液数次(约品的透析袋悬于大烧杯中部。更换洗脱溶液数次(约30min30min一次),至达到透析平衡为止
7、。一次),至达到透析平衡为止。检查:(检查:(按教材步骤操作按教材步骤操作)检查洗出液中是否有检查洗出液中是否有NHNH4 4;支试管;支试管蛋白检测:支试管蛋白检测:支试管第10页/共49页2023/3/30Biochemistry Experiments11(二)凝胶过滤法(二)凝胶过滤法分离血红蛋白与鱼精蛋白分离血红蛋白与鱼精蛋白层析法是利用混合物中各组分物理化学性质的层析法是利用混合物中各组分物理化学性质的差异(如吸附力、分子形状及大小、分子亲和差异(如吸附力、分子形状及大小、分子亲和力、分配系数等),使各组分在两相(一相为力、分配系数等),使各组分在两相(一相为固定的,称为固定相;另
8、一相流过固定相,称固定的,称为固定相;另一相流过固定相,称为流动相)中的分布程度不同,从而使各组分为流动相)中的分布程度不同,从而使各组分以不同的速度移动而达到分离的目的。以不同的速度移动而达到分离的目的。层析法也称色谱法,是层析法也称色谱法,是19061906年俄国植物学家年俄国植物学家Michael TswettMichael Tswett发现并命名的。他将植物叶子发现并命名的。他将植物叶子的色素通过装填有吸附剂的柱子,各种色素以的色素通过装填有吸附剂的柱子,各种色素以不同的速率流动后形成不同的色带而被分开,不同的速率流动后形成不同的色带而被分开,由此得名为由此得名为“色谱法色谱法”(Ch
9、romatography)Chromatography)。第11页/共49页2023/3/30Biochemistry Experiments121.1.层析技术分类层析技术分类名称名称操作方式操作方式固定相固定相 流动相流动相分离依据分离依据分配层析分配层析纸层析纸层析薄层层析薄层层析液体液体液体液体溶解度溶解度离子交换层析离子交换层析 离子交换柱层析离子交换柱层析固体固体液体液体带电性带电性静电引力静电引力吸附层析吸附层析吸附薄层层析吸附薄层层析气体吸附层析气体吸附层析固体固体固体固体液体液体气体气体吸附力吸附力亲和层析亲和层析酶与底物酶与底物抗原与抗体抗原与抗体固体固体液体液体配体专一性
10、配体专一性凝胶层析凝胶层析 凝胶过滤凝胶过滤固体固体液体液体分子大小分子大小第12页/共49页2023/3/30Biochemistry Experiments13常用的层析原理常用的层析原理-分配层析分配层析原理:溶质在互不相溶的两相中溶解度不同,在终点时达到一种平衡,其比值为一个常数,即分配系数()。固定相内溶质的浓度 流动相内溶质的浓度 固定相:滤纸上吸附的水 流动相:有机溶剂=第13页/共49页2023/3/30Biochemistry Experiments14常用的层析原理常用的层析原理-离子交换层析离子交换层析原理:原理:离子交换层析法是以具有离子交换性能的物质作固定相,利用它与
11、流动相中的离子能进行可逆的交换性质来分离离子型化合物的一种方法。第14页/共49页2023/3/30Biochemistry Experiments15常用的层析原理常用的层析原理-离子交换层离子交换层析析低盐浓度 洗脱液高盐浓度 洗脱液各试管进行连续收集混合蛋白质+离子交换层析分离蛋白质示意图离子交换层析分离蛋白质示意图第15页/共49页2023/3/30Biochemistry Experiments16 离子交换层析分离蛋白质示意图常用的层析原理-离子交换层析用低浓度的阴离子洗脱用高浓度的阴洗脱离子阴离子交换剂带负电荷的蛋白少的先洗脱下来带负电荷的蛋白多的后洗脱下来第16页/共49页20
12、23/3/30Biochemistry Experiments17常用的层析原理常用的层析原理-吸附层析吸附层析原理:原理:利用吸附剂对混合试样各组分吸附力不同利用吸附剂对混合试样各组分吸附力不同而使各组分分离。而使各组分分离。吸附现象形成的原因:吸附现象形成的原因:被吸附物与吸附剂之间相反电荷基团与基被吸附物与吸附剂之间相反电荷基团与基团之间的静电引力团之间的静电引力(形成离子键形成离子键)、氢键及范德、氢键及范德华引力等。华引力等。第17页/共49页2023/3/30Biochemistry Experiments18常用的层析原理常用的层析原理-吸附层析吸附层析 吸附剂吸附剂易吸附分子不
13、易吸附分子吸附剂:氧化铝、活性炭、硅胶;纤维素、淀粉、聚酰胺;滑石、陶土、粘土。第18页/共49页2023/3/30Biochemistry Experiments19常用的层析原理常用的层析原理-亲和层亲和层析析原理:原理:是利用待分离物质和它的特异性配体是利用待分离物质和它的特异性配体间具有特异的亲和力,从而达到分离目的的间具有特异的亲和力,从而达到分离目的的一类特殊层析技术。一类特殊层析技术。专一亲和力分子对:专一亲和力分子对:酶与底物、特异性抗原与抗体、酶与底物、特异性抗原与抗体、DNADNA和和RNARNA、激素和其受体。、激素和其受体。第19页/共49页2023/3/30Bioch
14、emistry Experiments20常用的层析原理-亲和层析第20页/共49页2023/3/30Biochemistry Experiments21常用的层析原理-亲和层析第21页/共49页2023/3/30Biochemistry Experiments22常用的层析原理常用的层析原理-凝胶过滤凝胶过滤原理:原理:又叫分子筛层析,其原因是凝胶具有网状结又叫分子筛层析,其原因是凝胶具有网状结构,小分子物质能进入其内部,而大分子物质却构,小分子物质能进入其内部,而大分子物质却被排除在外部。当一混合溶液通过凝胶过滤层析被排除在外部。当一混合溶液通过凝胶过滤层析柱时,溶液中的物质就按不同分子量
15、筛分开。柱时,溶液中的物质就按不同分子量筛分开。物质进入凝胶柱之后有两种运动方式物质进入凝胶柱之后有两种运动方式,垂直垂直向下移动和无定向的扩散运动。大分子物质直径向下移动和无定向的扩散运动。大分子物质直径大无法进入凝胶颗粒内,只能分布于颗粒间隙中大无法进入凝胶颗粒内,只能分布于颗粒间隙中向下移动快,而小分子物质可扩散到凝胶颗粒内,向下移动快,而小分子物质可扩散到凝胶颗粒内,因此向下移动慢。因此向下移动慢。第22页/共49页2023/3/30Biochemistry Experiments23凝胶过滤-原理第23页/共49页2023/3/30Biochemistry Experiments24
16、凝胶过滤凝胶过滤-原理原理第24页/共49页2023/3/30Biochemistry Experiments25相对分子质量较大相对分子质量较大相对分子质量较大相对分子质量较大的物质由于直径大于凝胶网的物质由于直径大于凝胶网的物质由于直径大于凝胶网的物质由于直径大于凝胶网孔孔孔孔被完全排阻被完全排阻被完全排阻被完全排阻在孔外,在孔外,在孔外,在孔外,只能在凝胶颗粒外的空只能在凝胶颗粒外的空只能在凝胶颗粒外的空只能在凝胶颗粒外的空间向下流动,因此流程较短,移动速度快;所间向下流动,因此流程较短,移动速度快;所间向下流动,因此流程较短,移动速度快;所间向下流动,因此流程较短,移动速度快;所以以以
17、以首先流出首先流出首先流出首先流出。相对分子质量较小相对分子质量较小相对分子质量较小相对分子质量较小的物质由于直径小于凝胶网的物质由于直径小于凝胶网的物质由于直径小于凝胶网的物质由于直径小于凝胶网孔,可孔,可孔,可孔,可完全渗透完全渗透完全渗透完全渗透进入凝胶颗粒的网孔,在向下进入凝胶颗粒的网孔,在向下进入凝胶颗粒的网孔,在向下进入凝胶颗粒的网孔,在向下移动过程中,因此流程较长,移动速率慢;所移动过程中,因此流程较长,移动速率慢;所移动过程中,因此流程较长,移动速率慢;所移动过程中,因此流程较长,移动速率慢;所以以以以最后流出最后流出最后流出最后流出。凝胶过滤-原理第25页/共49页2023/
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