固相析出分离法2013.pptx
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1、第四章第四章 固相析出分离法固相析出分离法n通过改变溶液条件,使溶质以固体形式通过改变溶液条件,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一一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:优点:简单、经济、较少变
2、性简单、经济、较少变性缺点:缺点:分辨率不高,要除盐分辨率不高,要除盐3两种现象:两种现象:盐盐溶溶:低低盐盐情情况况,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解度度增大。增大。盐盐析析:高高盐盐,盐盐离离子子强强度度增增加,蛋白质加,蛋白质溶解度减小。溶解度减小。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
3、了水化膜水化膜,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 为为为为纵纵纵纵坐坐坐坐标标标标上上上上的的的的截截截截距距距距,是是外外推推截截距距,与与与与无无无无机机机机盐盐盐盐种类无关种类无关种类无关种类无关,与蛋白质的性质有关。与蛋白质的性质有关。与蛋白质的性质有关。与蛋白质的
4、性质有关。nK KS S是是盐盐析析常常数数,与与与与蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质和和和和盐盐盐盐的的的的种种种种类类类类有有有有关关关关,但但但但与温度和与温度和与温度和与温度和pHpHpHpH无关。无关。无关。无关。n n两种类型:两种类型:两种类型:两种类型:(1 1 1 1)在在在在一一一一定定定定的的的的pHpHpHpH和和和和温温温温度度度度下下下下改改改改变变变变离离离离子子子子强强强强度度度度(盐盐盐盐浓浓浓浓度)进行盐析,称作度)进行盐析,称作度)进行盐析,称作度)进行盐析,称作KsKs盐析法盐析法。(2 2 2 2)在在在在一一一一定定定定离离离离子子子子强强强强度度度度下下下
5、下仅仅仅仅改改改改变变变变pHpHpHpH和和和和温温温温度度度度进进进进行行行行盐盐盐盐析,称作析,称作析,称作析,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:在在一一定定pHpH值值及及温温度度下下,改改变变盐盐浓浓度度(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:在在一一定定I I下下,改改变变溶溶液液的的pHpH值值及及温温度度达达到到沉淀的目的。沉淀的目的。C C、应应用用:一一般般初初步步分分离离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第第二二种种方法。方法。(一)盐的性质(一)盐的性质 盐盐析析能能力力:
6、半半径径小小的的高高价价离离子子在在盐盐析析时时的的作作用用较较强强,阴阴离离子子的的盐盐析析效效果果比比阳阳离离子子好好,尤尤其其以以高价阴离子高价阴离子更为明显。更为明显。PO4 3-SO42CH3COOClNO3I NH4+K+Na+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
7、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减减减减少。少。少。少。13(三)温度(三)温度n温度的变化会影响温度的变化会影响 值。值。n在无盐或稀盐溶液中,在无盐或稀盐溶液中,大多数蛋白质溶解度是大多数蛋白质溶解度是随温度升高而增大的,随温度升高而增大的,但在但在高盐溶液中常相反高盐溶液中常相反。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
8、等电点附近时,电点附近时,电点附近时,电点附近时,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蛋蛋蛋白质白质白质白质.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实验室、小规模实验室、小规模 常常常常用用用用“饱饱饱饱和和和和度度度度”来来来来表表表表征征征征硫硫硫硫酸酸酸酸铵铵铵铵在在在在溶溶溶溶液液液液中中中中的的的的最最最最终终终终浓浓浓浓度度度度,
9、25252525时时时时(NH(NH(NH(NH4 4 4 4)2 2 2 2SOSOSOSO4 4 4 4的的的的饱饱饱饱和和和和浓浓浓浓度度度度为为为为4.1 4.1 4.1 4.1 molmolmolmolL L L L,定义它为,定义它为,定义它为,定义它为100%100%100%100%饱和度。饱和度。饱和度。饱和度。16n n 17(二)盐析方法和注意事项(二)盐析方法和注意事项 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 一一一一定定定定的的的的盐盐盐盐浓浓浓浓度度度度下下下下将将将将目目目目的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白夹夹夹夹带带带带一一一
10、一定定定定量量量量的的的的杂杂杂杂蛋蛋蛋蛋白白白白一一一一同同同同沉沉沉沉淀淀淀淀。将将将将沉沉沉沉淀淀淀淀用用用用较较较较低低低低浓浓浓浓度度度度盐盐盐盐溶溶溶溶液液液液平平平平衡衡衡衡,溶出其中的杂蛋白。溶出其中的杂蛋白。溶出其中的杂蛋白。溶出其中的杂蛋白。18分部盐析法19反抽提法(RNA聚合酶)20注意事项注意事项n n“局部过浓局部过浓”n n温度温度 (室温)(室温)n n分离方法分离方法 21 第二节第二节 有机溶剂沉淀法有机溶剂沉淀法 (Organic Solvent Precipitation)(Organic Solvent Precipitation)(Organic S
11、olvent Precipitation)(Organic Solvent Precipitation)n n定定义义:向水溶液中加入一定量亲水性的有机溶剂,降低溶质的溶解度,使其沉淀析出的分离纯化方法。221 1、降降低低了了介介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、
12、基本原理一些溶剂的介电常数 24n n优点:优点:乙醇等有机溶剂易除去,产品更纯净;密度差较大,离心收集。n n缺点:缺点:容易使蛋白质变性,操作常需低温,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。常用的溶剂有乙醇、丙酮、甲醇等。(二)pH的影响 许许多多蛋蛋白白质质在在等等电电点点附附近近时时溶溶解解度度最最低低,溶溶液液pHpH应应在在等等电电点点附附近近,还还须须考考虑虑蛋蛋白白质质的的稳稳定性。定性。26(三)温度(低温沉淀)有有机机溶溶剂剂存存在在下下,大大多多数数蛋蛋白白质质的的溶溶解解度度随温度降低而显著地减小。随温
13、度降低而显著地减小。(四)无机盐的含量 低低盐盐:有有利利于于沉沉淀淀,还还有有保保护护蛋蛋白白质质,防防止止变变性。性。高高盐盐:增增大大蛋蛋白白质质在在有有机机溶溶剂剂水水溶溶液液中中的的溶溶解度,沉淀物中可能夹带盐。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
14、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。浓度大时,增加共沉作用,降低分辨率。浓度大时,增加共沉作用,降低分辨率。蛋白质浓度蛋白质浓度0.5%0.5%2%2%;粘多糖浓度粘多糖浓度1%1%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
15、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
16、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透析三、亲和沉淀 利利用用亲亲和和反反应应原原理理,将将配配基基与与可可溶溶性性的的载载体体偶偶联联后后形形成成载载体体-配配基基复复合合物物(亲亲和和沉沉淀淀剂剂),该该复复合合物物可可选选择择性性地地与与蛋蛋白白质质结结合合,在在一一定定条条件件下下沉沉淀淀出出来。来。中性可溶,酸性沉淀。中性可溶,酸性沉淀。36 37四、高分子聚合物沉淀四、高分子聚合物沉淀 水水溶溶性性非非离离子子型型高高分分子子聚聚合合物物,如如不不同同分
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