5)脫鹽:蛋白質(zhì)、酶用鹽析法沉淀分離后,常需脫鹽才能獲得純品。最常用的脫鹽方法是透析法,如圖2-1所示:把蛋白質(zhì)溶液裝入透析袋中,袋的二端用線扎緊,然后用蒸餾水或緩沖液進行透析,這時鹽離子通過透析袋擴散到水或緩沖液中,蛋白質(zhì)分子量大不能穿透析袋而保留在袋內(nèi),通過不斷更換蒸餾水或緩沖液,直至袋內(nèi)鹽分透析完畢。透析需要較長時間,常在低溫下進行,并加入防腐劑避免蛋白質(zhì)和酶的變性或微生物的污染。
此外用葡聚糖凝膠脫鹽的效果也很好,其原理和應用方法在這里不贅述。
圖2-1 透析裝置圖
。2)有機溶劑沉淀法:有機溶劑能降低溶液的電解常數(shù),從而增加蛋白質(zhì)分子上不同電荷的引力,導致溶解度的降低;另外,有機溶劑與水的作用,能破壞蛋白質(zhì)的水化膜,故蛋白質(zhì)在一定濃度的有機溶劑中的溶解度差異而分離的方法,稱“有機溶劑分段沉淀法”,它常用于蛋白質(zhì)或酶的提純。使用的有機溶劑多為乙醇和丙酮。高濃度有機溶劑易引起蛋白質(zhì)變性失活,操作必須在低溫下進行,并在加入有機溶劑時注意攪拌均勻以避免局部濃度過大。由此法析出的沉淀一般比鹽析容易過濾或離心沉降,分離后的蛋白質(zhì)沉淀,應立即用水或緩沖液溶解,以降低有機溶劑濃度。操作時的pH值大多數(shù)控制在待沉淀蛋白質(zhì)的等電點附近,有機溶劑在中性鹽存在時能增加蛋白質(zhì)的溶解度,減少變性,提高分離的效果,在有機溶劑中添加中性鹽的濃度為0.05mol/L左右,中性鹽過多不僅耗費有機溶劑,可能導致沉淀不好。沉淀的條件一經(jīng)確定,就必須嚴格控制,才能得到可重復的結(jié)果。有機溶劑濃度通常以有機溶劑和水容積比或用百分濃度表示。有機溶劑沉淀蛋白質(zhì)分辨力比鹽析法好,溶劑易除去;缺點是易使酶和具有活性的蛋白質(zhì)變性。故操作時要求條件比鹽析嚴格。對于某些敏感的酶和蛋白質(zhì),使用有機溶劑沉淀尤其要小心。
。3)等電點沉淀法:利用蛋白質(zhì)在等電點時溶解度最低而各種蛋白質(zhì)又具有不同等電點的特別進行分離的方法,稱為等電點沉淀法。但在等電點時,各種蛋白質(zhì)仍有一定的溶解度而使沉淀不完全,同時許多蛋白質(zhì)的等電點十分接近,故單獨使用此法效果不理想,分辨力也差。大多用于提取后去除雜蛋白,即利用變動提取液的pH值使某些與待提純的蛋白質(zhì)等電點相距較大的雜蛋白從溶液中沉淀出。實際工作中常把等電點沉淀和鹽析法、有機溶劑沉淀法聯(lián)合使用。
(4)吸附法:在蛋白質(zhì)的提純方法中,選擇性吸附也是應用歷史較久迄今仍在廣泛采用的方法之一。早期工作常用高嶺土 (我國的一種土質(zhì),其分子式大致是AL2O3·2SiO2·2H2O)、氧化鋁(AL2O3)及活性炭等吸附劑,由于這些吸附劑吸附力較弱,或者易引起蛋白質(zhì)變性而應用不廣,現(xiàn)已為凝膠性吸附劑所代替,如氫氧化鋁凝膠和磷酸鈣凝膠,尤其后者使用最廣。吸附劑的應用有兩種不同方式。當?shù)鞍踪|(zhì)較易吸附時,可以選擇適當條件主要吸附蛋白質(zhì)而分離去雜質(zhì);當?shù)鞍踪|(zhì)較難吸附時,則選擇利于吸附雜質(zhì)條件將雜質(zhì)與蛋白質(zhì)分開。有時兩種方法可先后使用,以達到較高的提純目的。吸附條件通常在微酸性條件(pH5~6)及稀鹽溶液中進行,鹽濃度過高會干擾對蛋白質(zhì)及酶的吸附,亦即是說需要用更多量的吸附劑才能達到一定結(jié)果。洗脫時一般在弱堿條件下或適當提高洗脫液離子強度,可將吸附的蛋白質(zhì)或酶完全洗脫下來。
吸附操作可以用靜態(tài)吸附,也可以用柱層析吸附,即將凝膠裝成柱進行吸附操作。凝膠裝柱后如溶液的通過能力很差,可用助濾劑(如硅藻土)和凝膠混合,當調(diào)整二者的比例時得到一系列通過能力和吸附能力不同的層析柱。最近還使羥基磷灰石[Ca10(PO4)6.(OH)2]分離蛋白質(zhì)和酶,它可以在高鹽濃度下吸附中性及酸性蛋白質(zhì)而排除堿性蛋白質(zhì)。吸附常在pH6.8的磷酸緩沖液中進行。洗脫完全時凝膠可反復使用3~4次,吸附雜質(zhì)較多的凝膠以0.1mol/L氫氧化鈉或1mol/L鹽酸洗凈后再用。醫(yī)學.全在.線www.med126.com
。5)離子交換法:蛋白質(zhì)和酶都具有電解質(zhì)性質(zhì),故可用離子交換劑進行分離提純,特別是經(jīng)過了初步純化后的蛋白質(zhì)和酶采用此法效果尤為顯著。有關(guān)離子交換劑及其使用技術(shù),參閱有關(guān)專著,這里介紹近年來以纖維素衍生物作為離子交換劑純化蛋白質(zhì)及酶的方法。在這類衍生物中以二乙氨基乙基纖維素(簡稱DEAE-纖維素,為陰離子交換劑)及甲基纖維素(簡稱CM-纖維素,為陽離子交換劑)應用最廣泛。
DEAE-纖維素是纖維素結(jié)構(gòu)中的氫原子被一定量的二乙氨基-乙基取代而成弱堿性化合物,它作為陰離子交換劑的原理是:
在實際工作中常用磷酸緩沖液平衡DEAE-纖維素后,才對蛋白質(zhì)進行交換吸附的,故上式B-可視為PO3-。用DEAE-纖維素吸附酶和蛋白質(zhì)時常用pH為7~9,然后提高鹽濃度(使蛋白質(zhì)與交換劑的結(jié)合鍵減弱)或降低pH使之洗脫,洗脫后的蛋白質(zhì)溶液有時可進一步上CM-纖維素柱純化。作為陽離子交換劑,CM-纖維素吸附蛋白質(zhì)的原理如下:
式中A+可為H+或Na+,視平衡CM-纖維素時所用溶劑而定。CM-纖維素常選在pH4.5~6.0左右吸附蛋白質(zhì),然后提高pH或鹽濃度進行洗脫。離子交換纖維素對大分子物質(zhì)有較大交換量,例如CM-纖維素對血紅蛋白的交換量為93~98mg/100mgCM-纖維素。此外,纖維素離子交換劑還具有層析條件溫和、物質(zhì)易于洗脫、分辨力強、被分離的蛋白質(zhì)不易變性等優(yōu)點。
除了纖維素離子交換劑外,離子交換凝膠也是目前應用于分離蛋白質(zhì)和酶的一種很好的離子交換劑。常用的有DEAE-葡聚糖凝膠和CM-葡聚糖凝膠。離子交換凝膠不僅具有交換當量高、層析條件溫和、操作簡便等優(yōu)點,而且兼具分子篩的性能,在梯度洗脫時,對不同分子量的蛋白質(zhì)具有很高的分辨能力。
2.核酸的分離純化 從細胞中提取核酸后,仍混雜著蛋白質(zhì)、多糖和各種大小分子核酸同類物。除去這些“雜質(zhì)”的過程,也就是核酸提純過程。在核酸的分離純化時,為防止核酸大分子的變性降解,必須在0~4℃的低溫條件下操作。核酸酶的水解作用,是過去制備具有活性核酸大分子的嚴重障礙,現(xiàn)普遍采用加入去污劑或加入EDTA、8-羥基喹啉、檸檬酸鈉以除去核酸酶的激活劑Mg2+,就可以抑制核酸酶的活性,保證在提純過程中核酸大分子的完整。關(guān)于核酸分離純化階段中除去多糖、蛋白質(zhì)及不同類型核酸之間分離的一些方法,分別介紹如下:
。1)肝糖元、淀粉及粘多糖,由于其物理化學性質(zhì)與核酸有許多相似之處,常在提取液中殘存下來。除去的方法常有:①取材前盡量減少組織中多糖的含量,如先使動物饑餓數(shù)天然后殺死,可使細胞內(nèi)肝糖元大大減少。②加入淀粉酶,將大分子多糖分解為小分子,在以后純化步驟中逐漸被除去。③在濃磷酸鹽存在下,以2-甲氧基乙醇抽提核酸提取液,使多糖溶于下層水相,核酸在上面有機層中。④以鈣鹽沉淀DNA,再以草酸鉀處理,使之形成DNA鉀鹽回收,然后用離子交換法吸附DNA,使之與多糖分離。
。2)蛋白質(zhì)的除去:由于核酸在細胞內(nèi)以核蛋白體形式存在,不論采用哪種方法提取核酸,蛋白質(zhì)都不同程度地存在于體系中。因此,除去蛋白質(zhì)是核酸分離純化不可避免的步驟。常用方法有下列幾種:①加入去污劑如硫酸十二脂鈉,從提取到分離純化各階段均可反復使用此法。去污劑與氯仿法或苯酚法結(jié)合使用,效果更加理想。②氯仿-戊醇或辛醇對提取液搖蕩抽提,蛋白質(zhì)在氯仿-水界面形成凝膠,離心后除去,核酸留在水溶液中。此法在分離純化中也常反復使用。③苯酚水溶液抽提,在對氨基水楊酸等陰離子化合物存在下,DNA或RNA都可以進入水相,蛋白質(zhì)則沉淀于酚層,然后取水相加入乙醇或2-乙氧基乙醇沉淀RNA或DNA,殘余的酚可用葡聚糖凝膠G-10或G-25除去。