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维亚新员工培训课程----蛋白纯化部分¾蛋白纯化的一般原理及方法选择¾Ni柱纯化¾离子交换柱纯化¾分子筛纯化¾蛋白纯化中涉及的一些实验蛋白纯化的一般原理及方法选择¾蛋白纯化的意义¾蛋白纯化的原则¾蛋白的性质¾影响蛋白稳定的因素¾蛋白纯化的一般原理及方法选择蛋白纯化的一般原理及方法选择¾蛋白纯化的意义研究蛋白质的分子结构、组成和某些物理化学性质，需要纯的均一的蛋白质样品。研究蛋白质的生物功能，需要纯品保持它的天然构象。制药工业中，需要把某种特殊功能的蛋白质提纯到规定的要求，特别是要把干扰或拮抗性质的成分除去。¾蛋白纯化的原则尽量保持蛋白的天然构象及活性.尽量减少蛋白纯化的步骤，降低成本，提高蛋白的纯化效率.尽量提高蛋白的纯度.蛋白纯化的一般原理及方法选择蛋白纯化的一般原理及方法选择()可溶性预测Abs0.1%(=1g/l)0.118（测蛋白浓度）A280的光吸收为纯化buffer选择合适的pH，阴阳离子柱的选取等电点（PI）(估算):110X氨基酸数量分子量（MW）20种氨基酸组成¾蛋白的性质()输入蛋白的氨基酸序列蛋白纯化的一般原理及方法选择¾影响蛋白稳定的因素长时间放置会导致蛋白沉淀、降解等。时间蛋白质，酶是具有等电点的两性电解质，提取液的pH值应选择在偏离等电点两侧的pH范围内。pH稀浓度可促进蛋白质的溶解，称为盐溶作用。同时稀盐溶液因盐离子与蛋白质部分结合，具有保护蛋白质不易变性的优点，因此在提取液中加入少量NaCl等中性盐，一般以0.15摩尔。升浓度为宜。缓冲液常采用0.02-0.05M磷酸盐和碳酸盐等渗盐溶液。盐浓度提取的温度要视有效成份性质而定。一方面，多数蛋白质的溶解度随着温度的升高而增大，因此，温度高利于溶解，缩短提取时间。但另一方面，温度升高会使蛋白质变性失活，因此，基于这一点考虑提取蛋白质和酶时一般采用低温（5度以下）操作。温度蛋白纯化的一般原理及方法选择电泳法，SDS－PAGE，毛细管电泳，等电聚焦，离子交换层析法根据蛋白质带电性质进行分离透析与超滤，密度梯度离心，凝胶过滤法根据蛋白质分子大小的差别的分离方法蛋白质盐析等电点沉淀法低温有机溶剂沉淀法根据蛋白质溶解度不同的分离方法纯化的方法纯化的原理蛋白纯化的一般原理及方法选择根据配体特异性的分离方法－亲和色谱法疏水层析，反相层析，高效液相层析（HPLC）等选择性吸附原理纯化的方法纯化的原理中性盐对蛋白质的溶解度有显著影响，一般在低盐浓度下随着盐浓度升高，蛋白质的溶解度增加，此称盐溶；当盐浓度继续升高时，蛋白质的溶解度不同程度下降并先后析出，这种现象称盐析，将大量盐加到蛋白质溶液中，高浓度的盐离子（如硫酸铵的SO4和NH4)有很强的水化力，可夺取蛋白质分子的水化层，使之“失水”，于是蛋白质胶粒凝结并沉淀析出。盐析时若溶液pH在蛋白质等电点则效果更好。由于各种蛋白质分子颗粒大小、亲水程度不同，故盐析所需的盐浓度也不一样，因此调节混合蛋白质溶液中的中性盐浓度可使各种蛋白质分段沉淀。影响盐析的因素有：（1）温度：除对温度敏感的蛋白质在低温（4度）操作外，一般可在室温中进行。一般温度低蛋白质溶解度降低。但有的蛋白质（如血红蛋白、肌红蛋白、清蛋白）在较高的温度（25度）比0度时溶解度低，更容易盐析。（2）pH值：大多数蛋白质在等电点时在浓盐溶液中的溶介度最低。（3）蛋白质浓度：蛋白质浓度高时，欲分离的蛋白质常常夹杂着其他蛋白质地一起沉淀出来（共沉现象）。因此在盐析前血清要加等量生理盐水稀释，使蛋白质含量在2.5-3.0%。蛋白质盐析常用的中性盐，主要有硫酸铵、硫酸镁、硫酸钠、氯化钠、磷酸钠等。其中应用最多的硫酸铵，它的优点是温度系数小而溶解度大（25度时饱和溶液为4.1M，即767克/升；0度时饱和溶解度为3.9M，即676克/升），在这一溶解度范围内，许多蛋白质和酶都可以盐析出来；另外硫酸铵分段盐析效果也比其他盐好，不易引起蛋白质变性。硫酸铵溶液的pH常在4.5-5.5之间，当用其他pH值进行盐析时，需用硫酸或氨水调节。蛋白质在用盐析沉淀分离后，需要将蛋白质中的盐除去，常用的办法是透析，即把蛋白质溶液装入秀析袋内（常用的是玻璃纸），用缓冲液进行透析，并不断的更换缓冲液，因透析所需时间较长，所以最好在低温中进行。此外也可用葡萄糖凝胶G-25或G-50过柱的办法除盐，所用的时间就比较短。蛋白质的盐析等电点沉淀法蛋白质在静电状态时颗粒之间的静电斥力最小，因而溶解度也最小，各种蛋白质的等电点有差别，可利用调节溶液的pH达到某一蛋白质的等电点使之沉淀，但此法很少单独使用，可与盐析法结用。低温有机溶剂沉淀法用与水可混溶的有机溶剂，甲醇，乙醇或丙酮，可使多数蛋白质溶解度降低并析出，此法分辨力比盐析高，但蛋白质较易变性，应在低温下进行。透析与超滤透析法是利用半透膜将分子大小不同的蛋白质分开。超滤法是利用高压力或离心力，强使水和其他小的溶质分子通过半透膜，而蛋白质留在膜上，可选择不同孔径的滤膜截留不同分子量的蛋白质。凝胶过滤法也称分子排阻层析或分子筛层析，这是根据分子大小分离蛋白质混合物最有效的方法之一。柱中最常用的填充材料是葡萄糖凝胶和琼脂糖凝胶。电泳法各种蛋白质在同一pH条件下，因分子量和电荷数量不同而在电场中的迁移率不同而得以分开。值得重视的是等电聚焦电泳，这是利用一种两性电解质作为载体，电泳时两性电解质形成一个由正极到负极逐渐增加的pH梯度，当带一定电荷的蛋白质在其中泳动时，到达各自等电点的pH位置就停止，此法可用于分析和制备各种蛋白质。离子交换层析法离子交换柱有阳离子交换柱（SP、CM）和阴离子交换柱（Q、DEAE），当被分离的蛋白质溶液流经离子交换层析柱时，带有与离子交换剂相反电荷的蛋白质被吸附在离子交换剂上，随后用改变pH或离子强度办法将吸附的蛋白质洗脱下来疏水作用色谱利用蛋白质、多肽在高盐存在下，可以结合疏水凝胶，而在盐浓度降低时又可以解脱的原理实现分离。正相色谱与反相色谱常用于蛋白质、多肽的HPLC分析，以及多肽的精细制备分离，分辨率极高，可以分离两种仅相差一个氨基酸的多肽。正相色谱是指固定相的极性高于流动相的极性，因此，在这种层析过程中非极性分子或极性小的分子比极性大的分子移动的速度快，先从柱中流出来。反相色谱是指固定相的极性低于流动相的极性，在这种层析过程中，极性大的分子比极性小的分子移动的速度快而先从柱中流出。一般来说，分离纯化极性大的分子(带电离子等)采用正相色谱(或正相柱)，而分离纯化极性小的有机分子(有机酸、醇、酚等)多采用反相色谱(或反相柱)。根据配体特异性的分离方法－亲和色谱法亲和层析法（affinitychromatography）是分离蛋白质一种极为有效的方法，它经常只需经过一步处理即可使某种待提纯的蛋白质从很复杂的蛋白质混合物中分离出来，而且纯度很高。这种方法是根据某些蛋白质与另一种称为配体(Ligand）的分子能特异而非共价地结合。学习资料¾生物化学（王镜岩等编）290-317¾分子克隆手册¾蛋白纯化手册¾ExPasyproteomicsserver()¾¾生物谷、生物秀、生物通、中国生命科学、生命玄机、丁香园等论坛¾GE公司网站