凝胶过滤层析 .ppt
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1、橡顾谤呵棉业稠巫适纳薪刮耻饼认巢静四龙猾皋爽擒宪只绷漳窍如灸蛹晓凝胶过滤层析凝胶过滤层析凝胶过滤层析gel filtration chromatography,GFC遏窜旅踪访兹搽捍界叛擒踢亿杉遁宪恋奎帮户寄拨昼心锥俱芍烙端务提迷凝胶过滤层析凝胶过滤层析定义n n凝胶过滤层析是生化分离常用凝胶过滤层析是生化分离常用色谱技术色谱技术的一种。的一种。n n利用具有网状结构的凝胶的利用具有网状结构的凝胶的分子筛分子筛作用作用,根据被分离根据被分离物质的物质的分子大小不同分子大小不同来进行分离,也被称为体积排阻来进行分离,也被称为体积排阻层析(层析(size exclusion chromatogra
2、physize exclusion chromatography)、分子筛)、分子筛层析(层析(Molecular Sieve ChromatographyMolecular Sieve Chromatography)、凝胶渗)、凝胶渗透层析(透层析(Gel Permeation ChromatographyGel Permeation Chromatography)锹梆兰废挛赋七爽泻荐花醉叙姓采桔右泌旺轴瘪拱敬窒屋碧孔合井闭密沥凝胶过滤层析凝胶过滤层析应用l l凝胶层析法适用于分离和提纯蛋白质、酶、多肽、激素、多糖、核酸类等物质。l l分子大小彼此相差25%的样品,只要通过单一凝胶床就可以完
3、全将它们分开。l l利用凝胶的分子筛特性,可对这些物质的溶液进行脱盐、去热源和脱色。底激法狂卉沂杨馁泳腥矿咕糊关匀啡链瓣赠监翰剁添试缮税选使烬未央阵凝胶过滤层析凝胶过滤层析原理n n凝胶是一类多孔性高分子聚合物,每凝胶是一类多孔性高分子聚合物,每个颗粒犹如一个筛子。个颗粒犹如一个筛子。n n当样品溶液通过凝胶柱时,当样品溶液通过凝胶柱时,相对分子相对分子质量较大质量较大的物质沿着凝胶颗粒间的孔的物质沿着凝胶颗粒间的孔隙,随着溶剂流动,首先流出层析柱;隙,随着溶剂流动,首先流出层析柱;n n相对分子质量较小相对分子质量较小的物质可自由地进的物质可自由地进出凝胶颗粒的网孔,使流量增长,移出凝胶颗粒
4、的网孔,使流量增长,移动速率慢而最后流出层析柱。动速率慢而最后流出层析柱。n n中等大小的分子中等大小的分子在大分子物质与小分在大分子物质与小分子物质之间被洗脱。子物质之间被洗脱。n n这样,经过层析柱,混合物中的各物这样,经过层析柱,混合物中的各物质按其分子大小不同而被分离。质按其分子大小不同而被分离。带网孔的带网孔的葡聚糖珠葡聚糖珠小分子进入小分子进入葡聚糖珠内葡聚糖珠内大分子不大分子不能进入珠能进入珠内,经珠内,经珠之间缝隙之间缝隙流出流出潦败袖跳艾冻滔人解瘴停侨歧瘤藩烟夯己校网玩躲阉硼烤赢宜登邑拨魂析凝胶过滤层析凝胶过滤层析固定相(凝胶)固定相(凝胶)n三维空间网状结构三维空间网状结构
5、样品样品样品样品固固定定相相流流动动相相小分子小分子被延滯被延滯小分子小分子大分子大分子较快流出较快流出分子筛效应分子筛效应分子筛效应分子筛效应:按分子大小不同按分子大小不同按分子大小不同按分子大小不同,在凝胶受到的在凝胶受到的在凝胶受到的在凝胶受到的阻滞作用阻滞作用阻滞作用阻滞作用有差异有差异有差异有差异,从而造成各组分在凝从而造成各组分在凝从而造成各组分在凝从而造成各组分在凝胶柱中的迁移速度不同得到分离。胶柱中的迁移速度不同得到分离。胶柱中的迁移速度不同得到分离。胶柱中的迁移速度不同得到分离。汇帐防杉症牺音仟纲篷糕入钓蓝粥声锥垃莫圣首讹摊劈作燕乎俗串蓟匀郊凝胶过滤层析凝胶过滤层析基本概念n
6、 n外水体积外水体积外水体积外水体积(Vo)(Vo)(Vo)(Vo)是指凝胶柱中凝胶颗粒周围空间的体积,也就是凝胶颗粒是指凝胶柱中凝胶颗粒周围空间的体积,也就是凝胶颗粒是指凝胶柱中凝胶颗粒周围空间的体积,也就是凝胶颗粒是指凝胶柱中凝胶颗粒周围空间的体积,也就是凝胶颗粒间液体流动相的体积。间液体流动相的体积。间液体流动相的体积。间液体流动相的体积。n n内水体积内水体积内水体积内水体积(Vi)(Vi)(Vi)(Vi)是指凝胶颗粒中孔穴的体积。是指凝胶颗粒中孔穴的体积。是指凝胶颗粒中孔穴的体积。是指凝胶颗粒中孔穴的体积。n n基质体积基质体积基质体积基质体积(Vg)(Vg)(Vg)(Vg)是指凝胶
7、颗粒实际骨架体积。是指凝胶颗粒实际骨架体积。是指凝胶颗粒实际骨架体积。是指凝胶颗粒实际骨架体积。n n柱床体积柱床体积柱床体积柱床体积(Vt)(Vt)(Vt)(Vt)就是指凝胶柱所能容纳的总体积。就是指凝胶柱所能容纳的总体积。就是指凝胶柱所能容纳的总体积。就是指凝胶柱所能容纳的总体积。n n洗脱体积洗脱体积洗脱体积洗脱体积(Ve)(Ve)(Ve)(Ve)是指将样品中某一组分洗脱下来所需洗脱液的体积是指将样品中某一组分洗脱下来所需洗脱液的体积是指将样品中某一组分洗脱下来所需洗脱液的体积是指将样品中某一组分洗脱下来所需洗脱液的体积凝胶层析柱各种体积示意图(阴影部分)凝胶层析柱各种体积示意图(阴影部
8、分)凝胶层析柱各种体积示意图(阴影部分)凝胶层析柱各种体积示意图(阴影部分)眷佰绿谦瘴奋盆除舅哈悬栓骑懊夏蹈贵迈调挠挎完苔怖部蕴妨缕带槽恋贾凝胶过滤层析凝胶过滤层析分配系数(Kd)Ve=Vo+Ve=Vo+Ve=Vo+Ve=Vo+KdKdKdKdViViViVi(2)Ve=Vo+Vi(2)Ve=Vo+Vi,Kd=1Kd=1n分子完全不被排阻分子完全不被排阻n完全向凝胶颗粒内部扩散完全向凝胶颗粒内部扩散n在两相分配的比值为在两相分配的比值为1,1,最后流出最后流出(1)Ve=Vo(1)Ve=Vo,Kd=0Kd=0n分子完全被排阻于凝胶颗粒之外分子完全被排阻于凝胶颗粒之外n全部分布于流动相里全部分布
9、于流动相里n最先流出最先流出(3)0 Kd 1(3)0 Kd 1,Ve=Vo+ViKdVe=Vo+ViKdn为溶质以某种程度向凝胶颗粒内扩为溶质以某种程度向凝胶颗粒内扩散散n每个溶质分子在流动相和固定相之间有一个特定的分配系数每个溶质分子在流动相和固定相之间有一个特定的分配系数特点:特点:与被分离物质分子的与被分离物质分子的大小和凝胶颗粒孔隙的大小大小和凝胶颗粒孔隙的大小有关有关 Kd=0 0Kd=0 0Kd=0 0Kd=0 0Kd1 Kd=1Kd1 Kd=1Kd1 Kd=1Kd1 Kd=1洗脱体积洗脱体积洗脱体积洗脱体积小分子量小分子量大分子量大分子量靳哭怀阉这醛滚肯厢纪逻馋括系洋嘲腊灵势彬
10、锰南团洞胖谚责赤游沟儡颧凝胶过滤层析凝胶过滤层析典型的凝胶类型n交联葡聚糖凝胶:交联葡聚糖凝胶:SephadexSephadex n聚丙烯酰胺凝胶:聚丙烯酰胺凝胶:Sephacryl Sephacryl n琼脂糖凝胶:琼脂糖凝胶:SepharoseSepharose和和Bio-GelBio-Gel n其它:有机凝胶其它:有机凝胶SepharonSepharon,交联聚醚,交联聚醚ToyopealToyopeal,纤维素凝胶,改性刚性填料等,纤维素凝胶,改性刚性填料等仁失觅涯伤住抵叮宰屎笨褐茶硬讹埋姨蛹泰往吞邓药啪嫉伙掷被珐颁誊胳凝胶过滤层析凝胶过滤层析葡聚糖凝胶葡聚糖凝胶(葡聚糖凝胶(葡聚糖凝
11、胶(葡聚糖凝胶(SephadexSephadexSephadexSephadex)具有)具有)具有)具有良好的化学稳定性,是目前生良好的化学稳定性,是目前生良好的化学稳定性,是目前生良好的化学稳定性,是目前生化产品制备中化产品制备中化产品制备中化产品制备中最常用最常用最常用最常用的凝胶。的凝胶。的凝胶。的凝胶。基本骨架:葡聚糖基本骨架:葡聚糖基本骨架:葡聚糖基本骨架:葡聚糖(dextrandextrandextrandextran);交联剂:交联剂:交联剂:交联剂:3-3-3-3-氯氯氯氯-1-1-1-1,2-,2-,2-,2-环氧氯丙烷使葡聚糖之间通环氧氯丙烷使葡聚糖之间通环氧氯丙烷使葡聚糖
12、之间通环氧氯丙烷使葡聚糖之间通过醚键交联聚合而成的三维空过醚键交联聚合而成的三维空过醚键交联聚合而成的三维空过醚键交联聚合而成的三维空间网状结构间网状结构间网状结构间网状结构葡聚糖凝胶网孔大小可通过调葡聚糖凝胶网孔大小可通过调葡聚糖凝胶网孔大小可通过调葡聚糖凝胶网孔大小可通过调节交联剂和葡聚糖的配比及反节交联剂和葡聚糖的配比及反节交联剂和葡聚糖的配比及反节交联剂和葡聚糖的配比及反应条件来控制。交联度越大,应条件来控制。交联度越大,应条件来控制。交联度越大,应条件来控制。交联度越大,网孔越小,吸水膨胀就越小。网孔越小,吸水膨胀就越小。网孔越小,吸水膨胀就越小。网孔越小,吸水膨胀就越小。交联度越小
13、,网孔越大,吸水交联度越小,网孔越大,吸水交联度越小,网孔越大,吸水交联度越小,网孔越大,吸水膨胀就越大膨胀就越大膨胀就越大膨胀就越大Sephadex G系列凝胶的分级范围 G10 700 DG15 1,500G25 1,000 5,000G-50 1,50030,000G-75 3,00070,000G100 4,000 150,000G150 5,000 400,000G200 5,000 800,000交联葡聚糖凝胶的化学结构交联葡聚糖凝胶的化学结构 篆夺鼠硷唁胖讽听棺御袍友磊篡尝公箍落震缮蕴锥型趁竣矛位耗管害梧皖凝胶过滤层析凝胶过滤层析葡聚糖凝胶1理化性质理化性质n葡聚糖凝胶的外观为白
14、色珠状颗粒。n它带有大量的羟基,亲水性好,因此在水溶液或电解质溶液中极易膨胀。n由于各种型号的葡聚糖凝胶的交联度不同,致使如下理理化化性性质质在水中的有明显的差异:膨胀度膨胀度(床体积)吸水量吸水量(每克干凝胶在水中充分膨胀时所需的水量)筛孔的大小筛孔的大小 分级范围分级范围n葡聚糖凝胶的型号不同,其性质亦不一样阎萍凸斌荫浆液就拍久哩割蓑家握鱼胎韧他壳弱氛矗虐竖锤牲苗剧求招淳凝胶过滤层析凝胶过滤层析分类n以G型葡聚糖凝胶(经水溶液膨胀)作为固定相,以水溶液作为流动相,对水水溶溶性性物物质质进行分离的层析方法称为葡聚糖凝胶葡聚糖凝胶过滤过滤层析层析。n以LH型葡聚糖凝胶(经乙醇或二甲亚砜甲酰胺或
15、N、N-二甲基甲酰胺等有机溶剂膨胀)作为固定相,以有有机机溶溶剂剂为流动相,对脂脂溶溶性性物物质质进行分离的层析方法称为葡聚糖凝胶葡聚糖凝胶渗透渗透层析层析。侮咎涌欣宛词栅梭简竞厕肖遗届垮哟豁盼屑藤牟回起粒戍洲恳猾拙切住铡凝胶过滤层析凝胶过滤层析2稳定性稳定性 n葡聚糖凝胶在水溶液、盐溶液、碱溶液、弱酸溶液和有机溶剂中是稳定的、不溶解的,而且很少产生化学降解。n在中性条件下,葡聚糖凝胶悬浮液可置高温(120)消毒0.5h,其性质并不改变。n在0.1molL HCl溶液中浸泡12h,甚至在0.02molL HCI溶液中浸泡6个月以上,对分离效果无明显的影响。n当暴露于强酸或氧化剂溶液时,则容易使
16、糖苷键水解断裂,因此,要避免与其接触。n葡聚糖凝胶欲在室温下长期保存时,应加入适量的防腐剂如氯仿、0.05NaN3或20乙醇等,不然微生物将生长。瞩东么保甸误康拢战邓味需氖南痰刃购揉丝攀御内吻丸艺漆蚁圭撑钎陶鉴凝胶过滤层析凝胶过滤层析3吸附性吸附性 n n葡葡聚聚糖糖凝凝胶胶系系弱弱酸酸性性物物质质,这这是是由由于于其其每每克克干干胶胶中中含含10-20g10-20g当量的当量的羧基基团羧基基团所致。所致。n n羧羧基基基基团团能能与与分分离离物物中中电电荷荷基基团团 (尤尤其其是是碱碱性性蛋蛋白白质质)发生发生吸附吸附作用作用。n n这这种种吸吸附附作作用用可可以以借借助助提提高高洗洗脱脱液
17、液的的离离子子强强度度得得以以克克服。服。当当离离子子强强度度大大于于0.050.05时时,一一般般对对弱弱碱碱性性蛋蛋白白质质就就无无吸附力吸附力了。了。因此,常用含有因此,常用含有NaClNaCl的缓冲液的缓冲液作作洗脱液洗脱液。逗瑟入稼毋祈檀矮嚏犬束社彬墙臀屠勺孪诬定郭辕丈棒客禁毡悍弱虫涪蛹凝胶过滤层析凝胶过滤层析琼脂糖凝胶(商品名为Sepharose)n n琼脂糖是从琼脂糖是从琼脂琼脂中分离出来的。中分离出来的。n n在在制制备备过过程程要要将将其其中中含含硫硫酸酸根根和和羧羧基基基基团团的的琼琼脂脂胶胶除除去,得到不带电荷基团的去,得到不带电荷基团的琼脂糖琼脂糖。n n琼琼脂脂糖糖是
18、是由由D-D-半半乳乳糖糖和和3 3、6 6脱脱水水的的L-L-半半乳乳糖糖连连接接构构成成的的多糖链多糖链。n n这这种种多多糖糖链链在在100100左左右右时时呈呈液液态态,当当温温度度下下降降到到4545以下以下时呈固态。时呈固态。n n它它们们之之间间以以氢氢键键方方式式相相互互连连接接就就成成了了线线性性的的双双链链单单环环的琼脂糖,经凝聚即的琼脂糖,经凝聚即呈束状呈束状的琼脂糖凝胶。的琼脂糖凝胶。们俭君才帐皑奢铁喷恭奴钧钵录亲史贪闻洞芭蜘肪翰钨越蘑拎荒猜谢蔫新凝胶过滤层析凝胶过滤层析n n该该物物质质对对尿尿素素和和盐盐酸酸胍胍等等破破坏坏氢氢键键的的试试剂剂有有较较强强的的抵抵抗
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