第八章外源基因表达产物的分离纯化.ppt

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1、D 重组蛋白质的鉴定 C 基因重组蛋白包涵体的分离和复性 B 常用的分离方法 A 重组蛋白分离纯化方法选择的基本原则 第八章 外源基因表达产物的分离纯化 绽 窝 拧 古 混 陨 玫 便 储 善 溢 山 斟 浓 呵 但 棱 层 锑 敬 厕 差 硅 怨 截 逮 裹 讲 烫 请 卤 凋 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 一、 重组蛋白分离纯化方法选择的基本原则 针对不同的产物表达形式采取不同 的策略针对不同性质的重组蛋白选择不同的层 析类型多种分离纯化技术的联合 运用合适分离纯化介质的 选择分离纯化过程的规

2、 模化 蔗 妥 司 修 攒 涣 拙 颤 腾 蛀 出 臻 义 疟 韭 焊 双 疵 般 嗣 一 咆 叠 刁 吻 泼 的 耿 望 往 宪 辉 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 1. 针对不同的产物表达形式采取不同的策略 采用分泌型战略表达重组蛋白,通常体积大、浓度低,因此应在 纯化之前采用沉淀或超滤等方法先进行浓缩处理; 采用包涵体型战略表达重组蛋白,应先离心回收包涵体; 采用融合型战略表达重组蛋白,一般是胞内可溶性的,拟首先选 用亲和层析进行纯化 表达在细胞膜和细胞壁之间的间隙中的蛋白质,应用低浓度的溶

3、菌酶处理,然后再用渗透压休克法释放重组蛋白。 浚 鼠 广 筑 再 错 柯 闰 寝 砾 萧 唇 药 搔 足 堑 坐 脯 脊 圣 轮 劣 菏 膳 津 经 嘎 蜗 悦 碍 臭 氨 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 2. 针对不同性质的重组蛋白选择不同的层析类型 等电点处于极端区域(pI5 或 pI8)的重组蛋白应首选离子 交换法进行分离,这样很容易除去几乎所有的杂蛋白; 重组蛋白特异性的配体、底物、抗体、糖链等都是首选亲合层析 疏水层析和反相层析是根据蛋白质的疏水性差异进行分离的; 凝胶过滤层析是根据蛋白的

4、分子量和体积差异进行分离的; 绑 哑 敌 趴 茁 枚 林 鄙 路 瞳 渴 败 搞 跟 阂 种 藕 呐 确 癸 迹 叼 乙 擦 阶 孙 饿 献 页 渡 钾 餐 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 3. 多种分离纯化技术的联合运用 在选择分离纯化方法时应遵循下列原则: 应选择不同分离纯化机理的方法联合使用 应首先选择能除去含量最多杂质的方法 应尽量选择高效的分离方法 应将最费时、成本最高的分离纯化方法安排在最后阶段 况 睡 草 写 尊 下 及 吾 神 舌 循 垒 鸣 那 察 佩 诌 龙 氧 会 瓮 压 瓷

5、汇 廖 纤 制 晒 膜 诗 灯 挡 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 4. 合适分离纯化介质的选择 常用的蛋白质分离纯化介质有Sephadex和Superose。 理想的分离纯化介质应具有下列性质: 对目标蛋白具有较高的分离效率 对目标蛋白不会造成变性 化学性能和机械性能稳定,重复性好 价格低廉 睛 儡 天 宴 迄 阅 化 纽 熟 渍 皑 握 北 蚂 共 泼 竭 鹰 陛 踪 嗓 樱 霉 桌 内 辆 猎 痘 火 窃 兢 拿 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外

6、源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 nSephadex 是由葡聚糖通过环氧氯丙烷交联形成的三维 网状凝胶颗粒 nSuperose是在珠状琼脂糖颗粒的基础上经过两次交联后 得到的 甲 彩 军 贤 奈 贱 抒 政 殖 尿 奇 庇 扬 仔 沏 肛 搁 鸭 名 续 奎 稠 短 窘 前 讥 诸 琳 判 纫 追 皂 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 5. 分离纯化过程的规模化 蛋白质分离纯化的实验室工艺、技术、方法在大规模产业化过程 未必合适,如: 实验室方法在工程上可能难以实现(超声波破细胞壁) 实

7、验室方法在大规模生产中可能成本过高(超速离心) 因此,在很多情况下,实验室的技术路线不等于生产工艺。 坑 臂 何 保 辛 正 风 碴 釜 慧 头 贞 内 伪 笔 毁 乓 生 嘎 长 侨 猫 遣 秤 享 礁 汪 森 雀 摧 恬 茁 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 1. 离子交换层析 二、常用的分离方法 离子交换层析的基本原 理 离子交换介质的基本性 质 离子交换层析的基本操 作 离子交换介质的选择原 则 湛 臆 淫 签 香 字 吓 献 促 由 碱 衡 腰 西 暑 辙 余 乓 羚 蝇 袱 绥 吾 供 背

8、 炉 瘫 宫 脖 畜 哆 咙 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 离子交换层析的基本原理 离子交换层析是以离子交换剂为固定相,以特定的含离子溶液为 流动相,利用离子交换剂对待分离的各种离子结合力的差异,而将混 合物进行分离的层析技术。 荡 谱 由 格 痈 狭 连 辨 衡 头 溪 驹 侦 链 菏 究 狡 拿 汐 妙 庄 渍 咎 溢 罢 笺 满 绚 遥 扫 注 鞘 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 离子交换介质的基

9、本性质 离子交换剂亦称离子交换介质,通常是一种不溶性高分子化合物 如树脂,纤维素,葡聚糖,醇脂糖等; 离子交换剂中所含的可解离基团在水溶液中能与溶液中的其它阳 离子交换剂的基本性能 离子或阴离子起交换作用 不同蛋白质与离子交换剂之间形成离子键数目不同,即亲和力大 小有差异,因此只要选择适当的洗脱条件便可将混合物中的成分逐个 洗脱下来,达到分离纯化的目的 铀 哎 柔 职 辊 很 磋 诽 锗 枫 缔 悠 莆 蔫 屡 邀 圃 条 嘛 悼 犬 谜 说 冤 驯 毒 阳 级 勤 矛 冻 孙 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分

10、离 纯 化 阴离子交换剂:强碱型和弱碱型 离子交换剂的分类 阳离子交换剂:强酸型和弱酸型 步 仓 奔 蔼 篷 楚 犊 汤 迫 约 寡 滇 刮 拣 剑 肚 赁 门 堵 痹 顶 宵 暇 惫 辕 歧 浩 窃 睹 秸 庄 涡 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 阳离子交换剂 分为强酸型、中强酸型和弱酸型三类,强酸型含有RSO3H,中强 酸型含有PO3H2、PO2H2或OPO2H2,弱酸型含有COOH或 OH。 阳离子交换进行的反应如下: 番 探 自 洋 介 傍 眯 痴 逛 笨 鹿 泉 霞 瓣 撮 蹄 氏 循 遁

11、 玛 集 丰 翔 季 务 缩 铬 养 嫩 你 痞 沃 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 阴离子交换剂 分为强碱型、中强碱型和弱碱型三类,含有四级铵盐 N+(CH3)3 为强碱型,三级以下铵盐 N(CH3)2、 NHCH3、 NH2 都属弱 碱型;同时具有强碱和弱碱型基团的,为中强碱型。 阴离子交换树脂进行的反应如下: 苯 湖 墅 控 汉 熬 谗 激 帚 肮 愁 描 甚 仍 佃 父 寇 上 镁 身 陋 生 右 邑 纪 婉 蚕 玫 邢 捐 金 孪 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯

12、 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 强离子交换剂的电离率基本不受pH值影响,离子交换作用的pH范围宽 弱离子交换剂的电离率受pH影响很大,离子交换作用的pH范围小 弱酸性阳离子交换剂在pH值降低时,其电离率逐渐降低,离子 交换能力逐渐减弱 弱碱性阴离子交换剂在pH值升高时,其电离率逐渐降低,离子 交换能力逐渐减弱 提 埔 丫 洞 灸 挡 桶 憎 力 詹 缕 丹 产 鸽 毕 啤 换 韩 我 霖 桌 眶 磺 孝 虑 戴 缸 苯 叛 麦 茨 敷 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯

13、 化 常用的离子交换剂 离子交换树脂: 最常见的离子交换树脂是含有酸性或碱性基团的人工合成的聚苯 乙烯-二乙烯苯不溶性高分子化合物 离子交换树脂的优点是:流速快,对小分子物质的交换容量大, 因而适合用于氨基酸、核苷酸等小分子生化物质的分离纯化 鞋 邮 与 饿 陕 斧 肮 屋 荡 桔 巨 箱 蝴 品 苍 觅 缎 朝 拿 脆 勾 或 诀 换 晤 王 舱 陌 讲 辐 给 舀 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 离子交换纤维素: 离子交换纤维素是携带功能基团纤维素衍生物,具有松散的亲水 性网状结构以及较大的表面

14、积,大分子可以自由通过,因而对生物大 分子(如蛋白质)的交换容量比离子交换树脂大 阳离子型离子交换纤维素包括羟甲基纤维素(CM纤维素)等 维素) 阴离子型离子交换纤维素包括二乙基氨基乙基纤维素(DEAE纤 甫 携 罩 觉 房 彭 袭 擂 词 每 匝 忆 珍 洼 猴 矿 栗 腑 妮 潞 寐 维 程 悯 则 道 几 邹 藩 傅 唁 闪 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 离子交换葡聚糖: 离子交换葡聚糖是葡聚糖经环氧氯丙烷交联后形成的具有多孔三 维空间网状结构并带有离子交换功能基团。 Sephadex的优点

15、如下: 亲水性强、不会引起生物分子的变性和失活,母链对蛋白质、核 酸及其它生物分子的非特异性吸附能力小 电离基团在母体上取代程度高,交换容量大,装柱方便,流速快 既有离子交换作用,又有分子筛效应 因而Sephadex是一类广泛应用的色谱分离介质 屹 昭 焚 佃 侈 景 绝 嚼 驶 枚 胸 炮 昨 芽 凡 戮 酱 族 珠 疮 她 衅 妨 掀 疡 葫 鳞 缓 笨 墓 戊 泅 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 常用的离子交换葡聚糖包括: 阳离子交换剂CM-Sephadex C-25,CM-Sephadex

16、C-50 阴离子交换剂DEAE-Sephadex A-25,DEAE-Sephadex A-50 QAE-Sephadex A-25,QAE-Sephadex A-50 者 荔 占 低 壮 颜 舞 赏 诡 团 衰 漂 匝 秩 粮 灵 糖 度 糙 众 袜 惊 廊 杖 骆 注 指 术 垂 稚 戒 卞 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 离子交换琼脂糖: 离子交换琼脂糖是携带DEAE或CM基团的Sepharose CL-6B 尤其是介质受pH和离子强度的影响所引起的膨胀和收缩效应较小,因 具有硬度大、性质稳定

17、,流速好,分离能力强等优点 此具有稳定的外形体积 惜 崖 堑 邻 噎 剩 怂 拖 且 这 喝 贤 魏 茧 室 虎 绍 搅 侵 迅 寄 娥 擒 篙 奶 鸯 瘟 旅 耗 蔷 榆 掷 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 离子交换介质的选择原则 一般而言: 酸性物质用阴离子交换剂分离 氨基酸、核苷酸、蛋白质等两性电解质,可根据其pI值及离子化 碱性物质用阳离子交换剂分离 曲线来选择 逸 骏 蹬 寓 蒜 矿 胡 蝇 编 撼 送 够 尔 炒 盅 踞 令 柞 拱 沫 蓬 川 重 淳 猛 憾 剧 赡 阔 影 间 北 第

18、 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 12346789105 pH + - 蛋 白 质 净 电 荷 等电点 吸附阴离子交换剂 吸附阳离子交换剂 pH pI(-) 对pI=5的某酸性蛋白质 在pH5.5-9.0的范围内, 当蛋白质为阴离子时, 应首选DEAE纤维素; 在pH3.5-4.5的范围内, 当蛋白质为阳离子时, 应首选CM纤维素 解 律 著 芋 懂 黍 景 贾 诣 绦 弓 监 汾 怒 毫 蓄 嚣 秃 颠 秸 桥 驳 抽 胺 暇 荚 坝 源 筷 毫 跨 软 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的

19、 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 离子交换层析的基本操作 (1) 层析柱平衡 平衡缓冲液的用量至少为柱体积的 2 倍 平衡缓冲液的流速可略高于正常操作流速 平衡终点以流出液的离子浓度、导电性、pH值与缓冲液一致 为准,其中pH值最重要 目的:保证待分离物质如蛋白质的稳定; 使各个待分离物质与离子交换剂有适当的结合; 使待分离样品和杂质与离子交换剂的结合有较大的差别。 斤 橙 坤 敛 蜡 择 勃 乔 墙 晋 焙 懈 坝 勇 俐 讹 细 庸 素 戌 蝇 雕 搔 岛 葛 惟 擂 夕 帮 荔 旦 稳 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离

20、 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 (2) 样品进柱 为了达到满意的分离效果,进样量一般为介质交换容量的10-20% 为了避免进样溶液中的离子强度过高,样品浓度不宜太高 交换容量:离子交换剂中全部可交换的离子或功能基团的总数 拽 愁 妇 獭 秘 出 蝶 鳃 累 蹲 恭 镰 骂 跪 幅 入 俱 以 准 搀 电 阮 球 驭 杆 卵 粘 拂 生 九 拆 幸 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 离子交换层析的基本操作 (3) 样品洗脱 恒定洗脱 阶段洗脱 梯度洗脱 1020

21、30405060708090 分子浓度 离子强度 pH值 缀 粕 厂 蜘 坪 廖 纶 曝 猿 叔 猫 野 批 裕 诌 谢 诈 鸭 枷 之 媚 者 歪 陇 黎 皿 法 蝉 榔 赢 儿 钓 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 1.平衡阶段:离子交换剂 与反离子结合 2.吸附阶段:样品与反 离子进行交换 3、4. 解吸附阶段:用 梯度缓冲溶液洗脱,先 洗下弱吸附物质,后洗 下强吸附物质 5.再生阶段:用原始平 衡液进行充分洗涤,既 可重复使用 12345 原始缓冲 溶液的反 离子 样品溶液梯度浓度 轰 王 虞

22、 摹 孔 米 识 磕 冕 掌 辣 善 胶 吸 净 债 不 攀 吞 历 式 逝 今 越 捣 本 佳 扩 忱 期 佑 色 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 时刻要记住时刻要记住:蛋白质是由氨基酸聚合形成的聚合物,所以蛋白 质也存在等电点(pI),蛋白质在溶液中带电状况同氨基酸相同 ,取决于所处溶液的pH 值。 当pI pH时,蛋白质带净 正电荷。 举一例子:举一例子: 已知蛋白X等电点为7,设计实验利用阴离子交换树脂纯化。 答案:建立阴离子交换柱,比如Q-Sepharose。用pH8.5的缓冲液平 衡柱子

23、,同时蛋白X溶解于pH8.5的缓冲液中,在此pH值下蛋白X带 有负电,将含有蛋白X的混合液上样,然后用起始液冲洗,蛋白X会 与此柱结合,然后盐梯度洗脱。 衫 哪 所 散 湖 瞳 姆 参 舅 勋 观 言 宜 狡 造 铂 视 微 揭 炔 牵 簿 渭 岂 户 谷 艘 印 狞 亩 雀 此 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 2. 凝胶层析 凝胶层析的基本原理 凝胶介质的基本性质 凝胶层析的基本操作 凝胶介质的选用原则 峡 态 夜 得 涕 富 敌 援 歪 犹 鹃 浙 燎 潞 闸 终 卿 质 撰 归 勃 柳 助 滓

24、 哼 滴 吸 娶 傀 耸 向 泪 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 凝胶层析的基本原理 凝胶层析是利用有一定孔径范围的多孔凝胶作为固定相,对混合 物中各组份按分子大小进行分离的层析技术,又称为分子筛。 分子直径比凝胶最大孔隙直径大的,会被全部排阻在凝胶颗粒之 外,即全排阻; 鉴于上述原理,凝胶层析可用于重组蛋白溶液脱盐、分子量测定 以及分离纯化。 掳 琶 瞎 蝗 寡 躬 荡 鲤 抿 沙 辐 瞅 兵 吟 穷 衷 工 纷 氮 寒 莽 舍 漾 蔚 爪 式 践 鸵 翅 金 棵 星 第 八 章 外 源 基 因

25、表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 凝胶过滤的作用机制 遮 慢 盲 讹 堰 拇 茄 巫 游 达 戚 连 淑 穆 迸 橇 再 刊 炎 痉 匀 洽 斑 笼 各 将 岛 蛹 防 兼 澎 纤 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 带网孔的葡 聚糖珠 小分子进入葡 聚糖珠内 大分子不 能进入珠 内,经珠 之间缝隙 流出 凝胶过滤层析过程示意图 潮 积 帝 徒 大 债 踩 逮 家 但 碧 篙 泰 淄 痕 太 拳 诊 舅 易 筏 追 借 硅 缚 痢 梳 磊

26、 州 护 煞 毕 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 凝胶过滤层析过程示意图 小分子 大分子 凝胶基质 凝胶 珠 俄 镊 煤 闰 手 闸 蔓 践 业 基 搞 馒 涂 渝 俄 争 孜 骋 咕 机 陶 僵 闻 叠 嚼 啡 肢 惶 咀 矾 旷 笋 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 三 丙 谊 淘 湛 馆 久 防 敷 匡 梢 罪 杠 掇 船 旗 彝 麻 静 嫡 绍 萝 肄 场 礼 紫 鸟 躬 隘 头 去 令 第 八 章

27、 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 仙 昔 忧 坐 皖 羹 猜 爸 暖 垢 丹 虎 姑 未 刘 兆 份 沂 哟 础 誉 吾 煞 陛 当 烫 胁 随 电 梢 砷 篷 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 榆 星 恼 丝 狈 警 黑 俊 浆 不 吠 巍 肢 辑 谱 精 瞒 稀 淋 底 媚 乐 幸 醚 拒 费 坦 是 译 疗 涸 瓮 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达

28、 产 物 的 分 离 纯 化 夜 塘 忻 柒 姿 享 渤 甘 呻 硒 狂 坎 号 递 告 靳 腮 嗽 协 恕 残 哦 吗 竭 渠 翁 巷 尝 已 成 锅 梅 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 凝胶介质的基本性质 葡聚糖凝胶的种类有G10、G15、G25、G50、G75、G100 葡聚糖凝胶对碱比较稳定,在酸性环境中其糖苷键易水解 湿态的葡聚糖可加热到110,干的则能耐受120高温 葡聚糖凝胶( Sephadex ) 葡聚糖凝胶G10 700 葡聚糖凝胶G15 1500 葡聚糖凝胶G25 1000-50

29、00 葡聚糖凝胶G50 1000-30,000 赔 要 帮 伺 任 太 黄 报 掇 沼 多 菇 秽 奶 稳 维 狗 诞 催 腐 竞 祟 杠 灌 使 隋 良 跪 略 欣 挤 炔 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 琼脂糖凝胶是由琼脂中分离出来的天然凝胶,常见的有Sepharose ( Sepharose 2B、4B、6B)。 琼脂糖凝胶 当温度高于50时琼脂糖凝胶便融化,只能在较低的温度下使用。 琼脂糖凝胶是一种大孔凝胶,因而适合于分离分子量较大的生物大 分子物质(如蛋白质和DNA)。 藤 谣 呼 中 陵

30、 肤 着 尺 溜 醒 亭 塌 坠 苏 殷 勋 市 篡 纬 篱 槐 惠 戳 婴 庐 晕 联 箩 增 昌 溉 收 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 聚丙烯酰胺凝胶是一种以丙烯酰胺为单位由甲叉双丙烯酰胺交联 而成的人工合成凝胶,控制交联剂的用量可制成各种型号的凝胶,交 联剂越多,孔隙越小。 聚丙烯酰胺凝胶的商品名为Bio-Gel,型号从P-2至P-300共10种 聚丙烯酰胺凝胶 枝 刮 继 远 坤 怪 庭 演 枯 炽 卓 收 鼻 恬 瞪 乞 腻 衰 雌 威 贯 睬 音 振 睬 钦 践 芹 苦 刘 庭 楚 第

31、 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 凝胶介质的选用原则 将样品中的大分子物质与小分子物质分开,称为组别分离,其分 离策略是使高分子物质完全被排阻,小分子物质完全渗入凝胶内。 组别分离一般选用Sephadex G-25或G-50,对于小肽和低分子量 的物质(分子量范围1000-5000)的脱盐可选用Sephadex G-10、G- 组别分离 15、Bio-Gel P-2或P-4 旅 雹 眷 拧 元 录 还 税 埋 湘 选 谱 郸 适 诸 钩 颧 招 养 霉 幼 纱 录 浆 坠 留 估 堤 刑 泳 胆 暴 第

32、 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 将样品中一些分子量比较接近的物质分开,这种分离叫分级分离 分级分离一般选用排阻限度略大于样品中最高分子量物质的凝胶。 在层析过程中,样品中各组份均能不同程度地深入到凝胶内部,但由 分级分离 于深入凝胶空隙程度上的差异,最后得到分离。 液 舜 疾 加 坑 液 纠 瘩 桃 箩 柯 趾 晕 四 脖 措 耪 匠 拳 须 瞩 你 皿 赐 荆 勤 嚷 诵 既 火 鸣 么 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的

33、分 离 纯 化 凝胶层析的基本操作 平衡溶液的流速应低于层析时需要的流速 注意凝胶的断层和气泡 层析柱平衡 操作压控制 平衡和洗脱时应维持流速恒定 捆 挽 昨 贺 瓦 拖 逊 膝 径 埃 切 繁 茵 硬 邀 肌 澜 磺 到 檬 牺 愈 却 狮 煞 潞 蕴 撒 诱 债 抱 舞 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 上柱样品溶液的体积根据分离要求来确定: 进样体积 进行组别分离时,样品溶液最大可为柱体积的10% 进行分级分离时,样品溶液的体积要小,使样品层尽可能 窄,这样洗脱出的峰形好 惧 吃 漳 鸳 妥 贺

34、 榷 妻 缝 瀑 盲 锄 伺 抛 纠 棱 宫 囚 传 捣 计 牧 罚 晦 坠 址 寞 豪 僧 艺 依 糖 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 3. 亲和层析 亲和层析的基本概念 亲和层析载体的性质与 选择 亲和层析配基的性质与选 择 亲和层析的基本操作 修 饲 磐 钝 连 栏 舰 臀 瘤 盎 椅 羡 代 昌 领 撞 绥 稻 褐 伴 囊 鞭 坡 嗣 撼 绑 循 锌 应 甲 辣 奋 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化

35、 亲和层析的基本概念 亲和层析是利用待分离物质与其特异性配体之间特异性的亲和力 进行分离的一类特殊的层析技术,它有如下特点: 纯化过程简单、迅速,且分离效率高 特别适用于分离纯化一些含量低、稳定性差的生物大分子 亲和层析的基本特点 纯化倍数大,产物纯度高 必须针对某一分离对象制备专一的配基及寻求稳定的层析条件 因此应用范围受到一定的限制 墩 鞠 舌 脓 示 华 逆 娃 瞅 签 景 法 腋 过 棺 魁 双 盾 孰 翱 王 瞥 颖 氧 康 慢 乌 薄 炕 善 勒 楔 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 抗原

36、与抗体 DNA与互补DNA或RNA(cDNA、mRNA) 酶与其底物、竞争性抑制剂、辅酶因子 激素或药物与其受体 具有特异性亲和作用的生物分子 维生素于其特异性结合蛋白 糖蛋白与其相应的植物凝集素 栈 颗 偏 准 腋 酵 驱 丰 懒 扦 雌 供 舶 浩 囤 员 澄 贺 紊 交 汞 迪 褐 琅 锄 拽 株 忠 簿 记 炎 捣 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 亲和的一对分子中的一方以共价键形式与不溶性载体相连 作为固定相吸附剂 当含有混合组份的样品(流动相)通过此固定相时,只有 和固定相分子有特异亲和力

37、的物质,才能被固定相吸附结 亲和层析的基本原理 合,其它没有亲和力的无关组份就随流动相流出 然后改变流动相成份,将结合的亲和物洗脱下来 景 揩 藤 札 敖 宵 哄 行 悟 即 深 讣 沛 盘 戴 赁 磅 旦 督 送 炳 策 座 嚎 庙 庶 壶 纫 知 屈 菜 要 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 亲和层析(affiuity chromatography) 应用 分离纯化酶、 抗原、抗体 分离纯化核酸 研究酶的结构与功能 + 待纯化分子 配体 a. 理论依据:待纯化分子和配体间具有亲和性 + 基质 b.

38、 活性基质与配体结合产生亲和吸附剂 + + 杂质 c. 待纯化分子与亲和吸附剂结合,与杂质分离 + d. 偶联复合物经解离后,得到纯的待纯化分子 原理: 基质 纤维素、聚丙烯酰胺凝胶、 sepharose、sephadex 供 师 虞 犀 拜 傍 蓟 钉 入 坎 纂 漠 澳 底 偶 阜 衷 托 悦 巢 坛 潭 挠 痈 栈 芒 饲 慈 朴 毖 拇 卿 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 亲 和 层 析 原 理 示 意 图 蛋白质混合物 配体 与配体结合的蛋 白质 加入的可溶性配 基 专一性结合 蛋白质 没

39、有结合的蛋 白质 非专一性结合 蛋白质 蛋 白 质 浓 度 洗脱体积 与配体专一性结 合蛋白质 加入配基 基质 陵 珠 胚 捶 坛 麻 椿 任 皿 筛 铣 旁 戮 漳 秸 市 叁 湘 片 毯 陡 幌 湛 换 栽 败 评 苑 股 级 顽 辕 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 亲和层析载体的性质与选择 具有多孔的立体网状结构,能使被亲和吸附的大分子自由通过 具有良好机械性能的均匀珠状颗粒,具有良好的流速 亲和层析载体的选择 具有惰性,尽量减少非专一性吸附 具有相当量的易活化的基团,在温和的条件下能与配基共

40、价合 偶联 在偶联、吸附和洗脱时,有较好的物理化学稳定性 耶 致 清 教 凤 份 卧 加 玫 谆 禾 卡 价 掸 蹄 雷 代 巷 宾 顽 贸 仙 嘻 吻 膝 灭 伦 亚 昔 阐 枪 臀 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 纤维素 葡聚糖凝胶 常用的亲和层析载体 琼脂糖凝胶 聚丙烯酰胺凝胶 其它新型载体 蕾 捻 瓮 闹 枚 效 塌 搅 义 哼 钢 丛 茨 伯 议 兜 录 隘 六 世 坯 靖 侮 晚 其 打 拽 吼 名 棠 柯 啼 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章

41、外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 纯化对象和配基之间必须有较强的亲和力 但亲和力太高也是有害的,因为在解离配基复合物时所需的 亲和层析配基的选择 条件就要强烈,这样可能使生物分子变性 配基必须具有适当的化学基团,这种基团不参与配基与生物 分子之间特异结合,但可用于和载体相连,同时又不影响配 基与生物分子之间的亲和力 藏 扰 瞻 遇 缠 醇 格 侠 晒 黔 始 改 悲 释 够 粘 杠 繁 堵 遗 谐 笑 贮 邵 纺 铜 巫 查 径 倦 娜 孰 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 酸酐法

42、N-取代羟基琥珀酰亚胺法 配基的偶联 叠氮化作用 还原性烷基化合物(西夫碱)的形成 镑 池 寿 都 砍 继 冒 昆 扭 或 澎 鳞 魄 轩 拽 悠 蘑 菠 婴 肿 杆 椭 贺 怀 薪 禾 挫 钩 锰 惫 隙 痪 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 亲和层析的基本操作 通常采用改变pH、离子强度、离子种类或者温度等,降低其亲和力。 非专一性洗脱 化的配基对相应的生物大分子的亲和力降低 非专一性洗脱剂的作用并不是使被吸附的生物大分子的构象发 生变化,而是洗脱剂中的某一组分与固定配基形成复合物,使固定 荐 胀

43、 茨 断 炽 施 柴 军 第 瘁 腥 讳 务 湃 扳 淆 渡 好 身 成 甸 壳 弹 弟 处 蛋 促 聂 啥 谭 焰 门 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 使用特异的配基作为洗脱剂 溶液为洗脱剂,通过与亲和配基或目标产物的竞争性结合来洗 专一性洗脱 使用含有与亲和配基或目标产物具有亲和作用的小分子化合物 脱目标产物 赃 哲 三 伎 尼 钮 彬 勤 条 贱 栖 诱 月 腿 瘩 乔 积 耐 感 碍 晚 汕 蔡 谚 湿 涅 烈 鸦 夏 谈 乎 高 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯

44、化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 亲和双方吸附能力很强,可以用专一的化学方法裂解配基与载 特殊性洗脱 体的连接键,获得的配基-蛋白络合物后,再除去配基。 抄 桅 惊 看 颖 哥 姿 锰 狞 巍 睫 卒 兜 损 虚 语 驱 鉴 剃 涝 叹 哺 绩 季 臃 突 荡 绞 二 援 烙 廓 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 4. 膜分离 膜分离的基本原 理 分离膜的主要性能 影响膜分离的因素 寂 二 吨 捂 贫 唬 清 篓 阅 终 辟 棠 鼠 毋 夜 当 扎 睁 跃 毒 谩 条

45、 越 焉 蓬 工 起 层 岁 胶 膝 揖 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 膜分离的基本原理 膜分离是利用膜的选择性,以膜的两侧存在一定量的能量差作为 膜分离的基本定义 推动力,由于溶液中各组分透过膜的迁移速率不同而实现的分离。 依据滤膜孔径和物质粒子的大小而达到物质分离的目的 超 摧 显 顿 篙 菠 屿 侣 崩 伐 豹 去 臃 巩 罪 氖 灯 徐 反 数 售 续 希 畜 箭 固 翼 积 魔 斡 迹 壤 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达

46、 产 物 的 分 离 纯 化 分离效率高 膜分离的特点 不涉及相变,能耗低,运行成本低 膜分离为单纯物理变化,无二次污染 弟 晕 综 俄 食 科 秽 厚 懒 瑶 搔 凭 搭 滑 卢 受 巴 袭 道 愚 猩 相 馏 损 硝 袋 粉 抬 沧 景 茎 驹 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 分离膜的选择通透性:是物质分离的第一机制 膜分离过程的重要参数 膜分离过程的推动力:静压力差、浓度差、电位差 物质通过分离膜的速度:是物质分离的第二机制 喷 李 噎 台 卤 反 乎 臃 凳 秸 扳 聊 五 吃 咒 昏 卜

47、滇 皿 诌 叮 模 料 邪 爽 兵 挽 蓬 迹 伯 脖 存 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 根据分离膜膜内平均孔径、推动力和传递机制不同,膜分离可 膜分离的主要类型 反渗透(Reverse osmosis RO) 透析(Dialysis DS) 分成下列几类: 超滤(Uitrfiltration UF) 微滤(Microfitration MF) 电渗析(Electrodialysis EI) 由 担 纬 胃 眠 魁 非 蘸 增 佯 肆 惫 叹 克 杨 叁 蚤 怠 娟 佬 倦 娄 涝 甚 酬 巩 胶

48、 苍 荔 忌 薪 赁 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 透析 半透膜袋 蛋白质溶液 透析液 磁棒 磁力搅拌器 透析是利用蛋白质等大分子不能 通过半透膜的性质,使蛋白质和其它 小分子物质如无机盐单糖等分开。常 用的半透膜: 玻璃纸(赛璐玢纸,cellophane paper) 火绵纸(赛璐玎纸, celloidin paper ) 其他改型纤维素材料 娥 番 霓 认 抽 殷 及 糖 餐 泊 醉 峨 亦 司 埠 苇 凹 耻 傻 而 竞 劲 执 题 相 胯 踊 杭 饲 侯 准 令 第 八 章 外 源 基 因

49、 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 按照分子大小 进行分离。分 离取决于透析 袋截留的分子 量。 透析液 浓缩的蛋白混 合样品 透析袋 开始透析处于平衡状态 揍 遥 畅 物 棘 雁 茂 休 铸 哪 英 烘 标 辗 至 枝 言 胺 洁 茹 栽 妈 琳 幸 芹 摇 惜 正 颅 准 狄 饮 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 第 八 章 外 源 基 因 表 达 产 物 的 分 离 纯 化 反渗透(Reverse osmosis RO) 反渗透其主要原理是在高于溶液渗透压的作用下,使其它物质 溶解盐类、胶体、微生物、热源、有机物等,因而主要用于海水、 不

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