蛋白纯化的目的是将目标蛋白质从细胞裂解液的全部组分中分离出来,同时仍保留蛋白的生物学活性及化学完整性。蛋白质的分离和提纯工作是一项艰巨而繁重的任务,需根据蛋白的特性选择合适的纯化方法来提高获得的蛋白制品的纯度。
蛋白纯化的原理为:不同蛋白质的氨基酸序列及空间结构不同,导致其在物理、化学、生物学等性质上存在差异,利用待分离蛋白质与其它蛋白质性质上的差异,即可以设计出一套合理的蛋白纯化方案。蛋白的纯化大致分为粗分离阶段和精细纯化阶段两个阶段。粗分离阶段主要将目的蛋白和其他细胞成分如 RNA、DNA 等分开,常用的方法为硫酸铵沉淀法。精细纯化阶段的目的是把目的蛋白与其他大小及理化性质接近的蛋白区分开来,常用的方法有:凝胶过滤层析、离子交换层析、疏水层析、亲和层析等。 快速蛋白纯化系统特点是什么?浙江自动蛋白纯化服务
离子交换色谱
这是在所有的蛋白纯化与浓缩方法中***方法。基于蛋白与离子交换树脂间的相互电荷作用,通过选择不同的缓冲液,同一种蛋白既可以和阴离子交换树脂(能结合带负电荷的分子)结合,也可以和阳离子交换树脂结合。树脂所用的带电基团有四种:二乙基氨基乙基用于弱的阴离子交换树脂;羧甲基用于弱的阳离子交换树脂;季铵用于强阴离子交换树脂;甲基磺酸酯用于强阳离子交换树脂。蛋白质由氨基酸组成,氨基酸在不同的pH环境中所带总电荷不同。大多数蛋白在生理pH(pH6~8)下带负电荷,需用阴离子交换柱纯化,极端的pH下蛋白会变性失活.应尽量避免。由于在某个特定的pH下不同的蛋白所带电荷数不同,与树脂的结合力也不同,随着缓冲液中盐浓度的增加或pH的变化,蛋白按结合力的强弱被依次洗脱。在工业化生产中更多地是改变盐浓度而不是去改变pH值,因为前者更容易控制。在实验室中几乎总是用盐浓度梯度去洗脱离子交换柱,利用泵的辅助可以使流入柱的缓冲液中盐浓度平稳地上升,当离子强度能够中和蛋白的电荷时,蛋白就被从柱上洗脱下来。但在工业生产中盐浓度很难精确控制,所以常用分步洗脱而不足连续升高的盐梯度。与排阻层析相比,离子交换特异性更好。 江苏全自动蛋白纯化技术蛋白质纯化有哪些方法,如何应用?
排阻层析也叫凝胶过滤或分子筛。排阻层析柱的填充颗粒是多孔的介质,柱中围绕着颗粒所能容纳的液体量叫流动相,也称无效体积。太大的蛋白不能进入颗粒的孔内,只能存在于无效体积的溶液中,将会**早从柱中洗脱出来,对这部分蛋白无纯化效果。由于各种蛋白的分子大小不同,扩散进入特定大小孔径颗粒内的能力也各异。大的蛋白分子会被先洗脱出来,分子越小,洗脱出来的越晚。为得到比较好的纯化效果,应将孔径大小选在目的蛋白能在无效体积和总柱床体积的中点附近洗脱。排阻层析有其他方法所不具备的优点,首先所能纯化的蛋白分子量范围宽,TosohBiosep公司的聚合物树脂,排阻极限可达20o000kD;其次,树脂微孔的形状适合分离球形的蛋白质,纯化过程中也不需要能引起蛋白变性的有机溶剂。应该注意的是某些蛋白不适合用凝胶过滤纯化,因为本技术所用树脂有轻度的亲水性,电荷密度较高的蛋白容易吸附在上面。排阻层析从不用于纯化过程的早期,因为这种方法要求标本高度浓缩,上样量只能在柱体积的19%--4%之间,柱子要细而长才能得到好的分***果,树脂本身也比较昂贵,规模化的工业生产中不太适用。
各种蛋白纯化方法及优缺点
蛋白沉淀蛋白能溶于水是因为其表面有亲水性氨基酸。在蛋白质的等电点处若溶液的离子强度特别高或特别低,蛋白则倾向于从溶液中析出。***铵是沉淀蛋白质**常用的盐,因为它在冷的缓冲液中溶解性好,冷的缓冲液有利于保护蛋白的活性。***铵分馏常用做纯化的第-步,它可以初步粗提蛋白质,去除非蛋白成分。蛋白质在***铵沉淀中较稳定,可以短期在这种状态下保存中间产物,当前蛋白质纯化多采用这种办法进行粗分离翻。在规模化生产上***铵沉淀方法仍存在一些问题 ,***铵对不锈钢器具的腐蚀性很强。其他的盐如***钠不存在这种问题,但其纯化效果不如***按。除了盐析外蛋白还可以用多聚物如PEG和防冻剂沉淀出来,PEG是一种惰性物质 ,同***铵一样对 蛋白有稳定效果,在缓慢搅拌下逐渐提高冷的蛋白溶液中的PEG浓度,蛋白沉淀可通过离心或过滤获得,蛋白可在这种状态下长期保存而不损坏。蛋白沉淀对蛋白纯化来说并不是多么好的方法,因为它只能达到几倍的纯化效果,而我们在达到目的前需要上干倍的纯化。其好处是可以把蛋白从混杂有蛋白酶和其他有害杂质的培养基及细胞裂解物中解脱出来。
蛋白质纯化的注意事项有哪些?
其他纯化方法
对于具有特殊性质的蛋白,可以利用特殊的方法对其进行纯化,下面就一些蛋白的特殊性质及纯化方法做一介绍。可逆性缔合:在某些溶液条件下,有一些酶能聚合成二聚体、四聚体等,而在另一种条件下则形成单体,如相继在这两种不同的条件下按大小就可以进行分级分离。
热稳定性:大多数蛋白质加热到 95℃时会解折叠或沉淀,利用这一性质,可容易地将一种经这样加热后仍保持其可溶性活性的蛋白质从大部分其它细胞蛋白质中分离开。
蛋白酶解稳定性:用蛋白酶处理上清液消化杂蛋白,可以纯化得到具有蛋白酶解抗性的蛋白质。
溶解度:影响蛋白质溶解度的外界因素很多,如溶液的 pH、离子强度、介电常数和温度等。在特定的外界条件下,不同的蛋白质具有不同的溶解度。适当改变外界条件,控制蛋白质混合物中某一成分的溶解度从而将其从溶液中析出。 蛋白质纯化技术的仪器是哪种?苏州自动蛋白纯化服务
分子筛层析蛋白纯化系统的操作步骤。浙江自动蛋白纯化服务
缓冲液的更换
虽然更换缓冲液不能提高蛋白纯度,但它却在蛋白纯化方案中起着极其重要的作用。不同的蛋白纯化方法需要不同pH及不同离子强度的缓冲液。假如你用硫酸铵将蛋白沉淀出来,毫无疑问蛋白是处在高盐环境中,需要想办法脱盐,可用的方法有利用半透膜透析,通过勤换透析液体去除盐分,此法尚可,但需几个小时,通常要过夜,也难以用予大规模纯化中。新型的设备将透析膜夹在两个板中间,板的一侧加缓冲液,另一侧加需脱盐的蛋白溶液,并在蛋白溶液一侧通过泵加压,可以使两侧溶液在数小时内达到平衡,若增加对蛋白溶液的压力,还可迫使水分和盐更多通过透析膜进入透析液达到对蛋白浓缩的目的。也有出售的脱盐柱,柱内的填料是小孔径的颗粒,蛋白分子不能进入孔内,先于高浓度盐离子从柱中流出,从而使二者分离。蛋白纯化的每一步都会造成目的蛋白的丢失,缓冲液平衡的步骤尤甚。蛋白会结合在任何它能接触的表面上,剪切力、起泡沫和离子强度的快速变化很容易让蛋白失活。 浙江自动蛋白纯化服务
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