『壹』 生物分离高手进
这写起来复杂了....... 很多地方都有这样的实验步骤啊,我看了一下 下面这个,还可以
酶的分离简单,就是麻烦,时间挺长的
酶的分离纯化方法简介
生物细胞产生的酶有两类:一类由细胞内产生后分泌到细胞外进行作用的酶,称为细胞外酶。这类酶大都是水解酶,如酶法生产葡萄糖所用的两种淀粉酶,就是由枯草杆菌和根酶发酵过程中分泌的。这类酶一般含量较高,容易得到;另一类酶在细胞内产生后并不分泌到细胞外,而在细胞内起催化作用,称为细胞内酶,如柠檬酸、肌苷酸、味精的发酵生产所进行的一系列化学反应,就是在多种酶催化下在细胞内进行的,在类酶在细胞内往往与细胞结构结合,有一定的分布区域,催化的反应具有一定的顺序性,使许多反应能有条不紊地进行。
酶的来源多为生物细胞。生物细胞内产生的总的酶量虽然是很高的,但每一种酶的含量却很低,如胰脏中期消化作用的水解酶种类很多,但各种酶的含量却差别很大。
因此,在提取某一种酶时,首先应当根据需要,选择含此酶最丰富的材料,如胰脏是提取胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、淀粉酶和脂酶的好材料。由于从动物内脏或植物果实中提取酶制剂受到原料的限制,如不能综合利用,成本又很大。目前工业上大多采用培养微生物的方法来获得大量的酶制剂。从微生物中来生产酶制剂的优点有很多,既不受气候地理条件限制,而且动植物体内酶大都可以在微生物中找到,微生物繁殖快,产酶量又丰富,还可以通过选育菌种来提高产量,用廉价原料可以大量生产。
由于在生物组织中,除了我们所需要的某一种酶之外,往往还有许多其它酶和一般蛋白质以及其他杂质,因此为制取某酶制剂时,必须经过分纯化的手续。
酶是具有催化活性的蛋白质,蛋白质很容易变性,所以在酶的提纯过程中应避免用强酸强碱,保持在较低的温度下操作。在提纯的过程中通过测定酶的催化活性可以比较容易跟踪酶在分离提纯过程中的去向。酶的催化活性又可以作为选择分离纯化方法和操作条件的指标,在整个酶的分离纯化过程中的每一步骤,始终要测定酶的总活力和比活力,这样才能知道经过某一步骤回收到多少酶,纯度提高了多少,从而决定着一步骤的取舍。
酶的分离纯化一般包括三个基本步骤:即抽提、纯化、结晶或制剂。首先将所需的酶从原料中引入溶液,此时不可避免地夹带着一些杂质,然后再将此酶从溶液中选择性地分离出来,或者从此溶液中选择性地除去杂质,然后制成纯化的酶制剂。下面就酶的分离纯化的常用方法作一综合介绍:
一、预处理及固液分离技术
1.细胞破碎(cell disruption)
高压均质器法:此法可用于破碎酵母菌、大肠菌、假单胞菌、杆菌甚至黑曲霉菌。将细胞悬浮液在高压下通入一个孔径可调的排放孔中,菌体从高压环境转到低压环境,细胞就容易破碎。菌悬液一次通过均质器的细胞破碎率在12%-67%。细胞破碎率与细胞的种类有关。要达到90%以上的细胞破碎率,起码要将菌悬液通过均质器两次。最好是提高操作压力,减少操作次数。但有人报道,当操作压力达到175Mpa时,破碎率可达100%。当压力超过70Mpa时,细胞破碎率上升较为缓慢。高压均质器的阀门是影响细胞破碎率的重要因素。丝状菌会堵塞均质器的阀门,尤其高浓度菌体时更是如此。在丰富培养基上比在合成培养基上生长的大肠菌更难破碎。
容菌酶处理法:蛋清中含有丰富的溶菌酶,价格便宜,常用来裂解细胞。具体做法是:溶壁微球菌(micrococcus lysodeikticus)43kg,置于0.5%的氯化钠溶液中,使细胞浓度为5%(干重),在35℃用0.68kg(干重)的蛋清处理20min,得到的细胞碎片用相同体积的乙醇处理,用离心机将细胞碎片和胞内蛋白质除去,再将乙醇浓度提高到75%(体积分数),可以得到纯度为5%的过氧化氢酶1500g。
2.离心
离心分离过程可分为离心过滤、离心沉淀、离心分离3种类型,所使用的设备有过滤式离心机、沉降式离心机和离心机。过滤式离心机的转鼓壁上开有小孔,壁上有过滤介质,一般可用于处理悬浮固体颗粒较大、固体含量较高的场合。沉降式离心机用于分离固体浓度较低的固液分离,如发酵液中的菌体,用盐析法或有机溶剂处理过的蛋白质等。分离机用于分离两种互不相溶的、密度有微小差别的乳浊液或含微量固体微粒的乳浊液。
在生物领域采用的离心机系统,除了应具备离心机的一般要求外,还应满足生物生产的技术要求,这包括灭菌、冷却、密封,以保证产品不受污染并不污染环境。现代哦离心机装置包括以下三个步骤,并进行程序控制:离心、离心系统的灭菌及就地清洗。如阿法-拉伐公司离心机产品的装置,具有双重轴向密封,密封由装在转筒主轴上下的碳化硅动环和固定环组成,密封由水连续冷却和润滑,可防止产品被污染,也可防止生产过程中排出的废物对环境的污染。该离心机又如一个密闭的压力容器,可在121℃温度下进行蒸汽灭菌,该离心设备设有环绕离心机转筒的冷却夹套,对悬浮液和浓缩的固体都能进行充分的冷却,并能有效地控制温度,这对于生物制品是非常重要的。如BTPX205型离心机可用于细胞收集、培养液的净化和细胞碎片的分离,可用于疫苗、酶制剂等的提取。该机的其他辅助系统及控制系统也较为完善,如设有压力指示器、力量计、温度传感器和液面传感器。
3.膜分离技术
在蛋白质纯化过程中主要用到的膜分离技术多为超滤。在静压作用下降溶液通过孔径非常小的滤膜,使溶液中分子量较小的溶质透过薄膜,而大分子被截留于膜表面。大多数超滤膜是由一层非常薄的功能膜与较厚的支撑膜结合在一起而组成的。功能膜决定了膜的孔径,而支撑膜提供机械强度以抵抗静压力。超滤浓缩的优点是:操作条件温和,无相变化,对生物活性物质没有破坏。
超滤系统主要由料液贮罐、泵、超滤器、透过液收集罐组成,料液经泵打入超滤器,水及低分子量物质排出超滤器外,被浓缩的料液在料液贮罐、泵、及超滤器中循环。当料液浓缩至一定的倍数后即可作为进一步处理的浓缩料液。
超滤应用于蛋白质类物质的浓缩和脱盐过程中时应注意以下问题:第一,在超滤循环过程中,由于泵和叶轮与料液的摩擦放热作用,料液的温度会逐渐升高,会造成蛋白质分子的损失。因此,料液贮罐应加冷却系统,并安装自动测温及控制系统。第二,某些酶的辅助因子散失为问题:一些酶含有辅助因子,其分子量小,超滤时易从透过液中排除掉,因而在超滤前或超滤后要添加一定浓度的的辅助因子。
还可将超滤与亲和层析相结合以提高分离纯度。其工作原理是:当溶液中欲被分离的蛋白质不受阻碍地通过超滤膜的孔隙时,如果在膜的一侧结合着亲和配基,该蛋白质就会与配基结合因而结聚在膜的这一侧。不与配基结合的其他物质就将穿过孔而被带走。再用适宜的洗脱剂将该蛋白质洗脱下来,洗脱液用于进一步的分离纯化。
4.泡沫分离
原理:将气体通入含多种组分的溶液中,由于这些组分的表面活性由差异,因此在溶液的表面,某些组分将形成泡沫,泡沫的稳定性取决于操作条件及溶液的生物学特性。泡沫中含有更多的表面活性成分,故泡沫的组分种类及其含量与溶液中的不相同。这样,溶液中的组分舅得以分离。
蛋白质较易吸附与气液界面,这有利于其结构的稳定。泡沫分离过程是:蛋白质从主体溶液中扩散到气液界面,该过程可能是可逆的也可能是不可逆的;分子发生重排,一般认为在空气-水界面会形成两种类型的膜,一种是稀膜,另一种是浓膜,可能会发生由多个分子聚集在一起的现象。在气液界面形成的蛋白质膜可以是单层的也可以是多层的。膜的类型取决于主体溶液及气液界面上蛋白质的特性、结构和浓度。
泡沫分离的目的,一方面提高酶蛋白的富集率(泡沫中蛋白质的浓度/最初溶液中蛋白质浓度),另一方面提高酶蛋白的提取率(泡沫中蛋白质的提取率/最初的蛋白质质量),或使多组分混合物中某一组分的分配系数最大。
二、抽提
沉淀
1. 盐析
常用的盐析剂是硫酸铵,其溶解度大、价格便宜。硫酸铵沉淀蛋白质的能力很强,其饱和溶液能使大多数的蛋白质沉淀下来。对酶没有破坏作用。
pH的控制:应从酶的溶解度与稳定性两个方面考虑,在酶等电点时其溶解度最小易沉淀,但有些酶再等电点时稳定性较差,因此要选择最佳pH值.一般要求在酶最稳定的pH值的前提下再考虑最适宜酶沉淀的pH值。在操作中一旦确定最佳pH值后,在添加硫酸铵之前甲酸或碱调节好酶液的pH值,要尽量避免溶液pH值的波动以免破坏酶的稳定性。在添加硫酸铵时要注意搅拌,并注意硫酸铵的加入速度,一般是由少到多,缓慢加入,硫酸铵尽可能磨成细粉。
温度的控制:有些酶在较高温度下稳定性能较好,可在常温下进行盐析操作,而对于大多数酶,尽可能在低温下操作。
酶液的净置:加完硫酸铵后,酶液要静置一段时间,使酶蛋白完全沉淀下来,酶静置后,就不要再加以搅拌。
2.有机溶剂沉淀
有机溶剂选择:可用于酶蛋白沉淀的有机溶剂包括醇类物质等,如甲醇、乙醇、异丙醇。乙醇的亲水性能较好,可防止蛋白质的变性,酶蛋白在其中的溶解度也较低。
有机溶剂沉淀操作:有机溶剂一般都使蛋白质变性,当温度较高时变性蛋白质分子就会变成永久失活。因此用有机溶剂处理时最好在0℃以下进行。用有机溶剂沉淀得到的酶蛋白不要放置过久,要尽快加水溶解。
3.聚合物絮凝剂沉淀
聚合物絮凝剂,如葡聚糖和聚乙二醇,与酶分子争夺水分子,具有脱水作用使酶沉淀。聚乙二醇作为一种沉淀剂的优点是在水溶液中,其浓度可达到50%,浓度为6%-12%的蛋白质大都可以沉淀下来。这种试剂不需要低温操作,而且对蛋白质的稳定还有一定的保护作用。聚乙二醇不会被吸附,故在离子交换吸附前不必去除。
4.用金属离子和络合物沉淀
酶和其他蛋白质都会形成金属盐,其溶解度较低。用金属离子沉淀的缺点是酶与金属离子相互作用后,可逆变化较差,尤其是用巯基衍生物,它结合的]金属离子会催化酶变性而失活。
5.用特殊试剂沉淀法
用链霉素可选择性去除核酸,从而使胞内酶沉淀出来。链霉素盐(浓度为0.5-1.0mg/mg蛋白质)对于选择性沉淀核酸的效果比锰离子还要好,酶不易失活。
6.亲和沉淀
将亲和反应的高度选择性、低处理量特性与沉淀操作的大处理量、地选择性有机结合形成了亲和沉淀技术。将配基与可溶性载体偶联后形成载体-配基复合物,该复合物与生物分子结合后在一定条件下可以沉淀出来。
配基-载体复合物可以选择性地与蛋白质结合,溶液中的pH值、离子强度及蛋白质浓度等条件对亲和结合的影响力并不大,只有竞争性的配基会降低产物与原配基的亲和结合力,甚至使亲和结合发生逆转。
引导产生沉淀的方法有:离子交联;加入带相反电荷的聚合物;加入带相反电荷的疏水基团;改变pH值,诱导产生疏水沉淀;温度诱导产生沉淀。
亲和结合:将亲和配基加入到含有目的物蛋白质的溶液中,调节好有关沉淀的条件,使之有利于亲和结合。
洗涤:为经过处理的粗制液中发生亲和沉淀可能会发生非特异性结合,尤其是使用带电的聚合物,离子交换的效应将使其他蛋白质共同沉淀,因此在分离目的物之前要洗涤沉淀物。其做法是:加入适当的清洗剂重新溶解沉淀,再沉淀;或在专一性洗脱之前,彻底清洗沉淀。在上述过程中要始终保持目的蛋白质与配基处于亲和结合状态。
配基-载体复合物与目的蛋白质的分离:分离结束之后,要确保回收目的蛋白质和配基-载体复合物,目的蛋白质要达到一定的纯度,回收率要高。
『贰』 常用的蛋白质分离纯化方法有哪几种各自的作用原理是什么
常用的蛋白质纯化方法有离子交换色谱、亲和色谱、电泳、疏水色谱等等
离子交换色谱:蛋白质和氨基酸一样会两性解离,所带电荷决定于溶液pH。pH小于pI时蛋白质带正电,pH大于pI时蛋白质带负电。不同蛋白质等电点的蛋白质在同一个溶液中,表面电荷情况不同。离子交换就是利用不同蛋白质在同一溶液中表面电荷的差异来实现分离的。
亲和色谱:生物大分子有一个特性,某些分子或基因对它们有特异性很强的吸附作用。如镍柱中Ni可以与His标签的蛋白结合,这种只针对一种或一类物质的吸附就是亲和色谱的原理。
电泳:SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳,SDS能断裂分子内和分子间氢键,破坏蛋白质的二级和三级结构,强还原剂能使半胱氨酸之间的二硫键断裂,蛋白质在一定浓度的含有强还原剂的SDS溶液中, 与SDS分子按比例结合,形成带负电荷的SDS-蛋白质复合物,这种复合物由于结合大量的SDS,使蛋白质丧失了原有的电荷状态形成仅保持原有分子大小为特征的负离子团块,从而降低或消除了各种蛋白质分子之间天然的电荷差异,由于SDS与蛋白质的结合是按重量成比例的,因此在进行电泳时,蛋白质分子的迁移速度取决于分子大小。
疏水色谱:疏水色谱基于蛋白质表面的疏水区与介质疏水配体间的相互作用,在高浓度盐作用下,蛋白质的疏水区表面上有序排列的水分子通过盐离子的破坏被释放,裸露的疏水区与疏水配体相互作用而被吸附。疏水色谱就是利用样品中各组分在色谱填料上配基相互作用的差异,在洗脱时各组分移动速度不同而达到分离的目的。随着盐离子浓度的降低,疏水作用降低,蛋白质的水化层又形成,蛋白质被解吸附。
『叁』 超滤膜是什么
你好,下面是有关超滤膜的介绍,希望对你有用
顺祝您学习进步,望采纳谢谢
超滤膜科技名词定义中文名称:超滤膜英文名称:ultrafiltrationmembrane;hyperfiltrationmembrane定义:膜状的超滤材料。应用学科:生物化学与分子生物学(一级学科);方法与技术(二级学科)以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布求助编辑网络名片超滤膜,是一种孔径规格一致,额定孔径范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜。在膜的一侧施以适当压力,就能筛出小于孔径的溶质分子,以分离分子量大于500道尔顿、粒径大于2~20纳米的颗粒。超滤膜是最早开发的高分子分离膜之一,在60年代超滤装置就实现了工业化。
目录
简介超滤膜的工业应用十分广泛,已成为新型化工单元操作之一。用于分离、浓缩、纯化生物制品、医药制品以及食品工业中;还用于血液处理、废水处理和超纯水制备中的终端处理装置。在我国已成功地利用超滤膜进行了中草药的浓缩提纯。超滤膜随着技术的进步,其筛选功能必将得到改进和加强,对人类社会的贡献也将越来越大。
『肆』 【求助】超滤离心是怎么回事
超滤离心机是使用带超滤膜的离心管,这个膜有分子量的区别,可以截留大于回膜孔径的答分子,一般的离心机就可以了,还要选好你的离心管体积,这样才能和你离心机配套使用 情非所属(站内联系TA)一般一百左右一根,特殊的可能更贵,有50ml,10ml,一般的离心机都可以,只要管子能套上,同一种物质在膜完好不堵塞的情况下可以重复下,但是不能太多次数,两三次就好了!
『伍』 超滤离心管怎么使用
蛋白浓缩和换Buffer通常使用的超滤管,常用Millipore的Amicon-Ultra-15超滤管(MWCO10kD)。也有其它型号的、不同体积大小和超滤管可选,视目的蛋白的分子量与浓缩前体积、浓缩目标体积而定。可重复使用。
1、选择合适的超滤管,主要考虑MWCO和浓缩体积,通常应截留分子量不应大于目的蛋白分子量的1/3,比如目的蛋白分子量为35kDa,就可以选择10kDa截留分子量的超滤管。若目的蛋白分子量为10kD左右,则可以用截留分子量3kD的超滤管。
2、新买来的超滤是干燥的,使用前加入MilliQ水,水量完全过膜,冰浴或冰箱里预冷几分钟。然后将水倒出,即可加入蛋白液,加入的多少,以不超过管顶的白线为准。操作要轻,加入蛋白液前,超滤管需要插在冰上预冷。
3、平衡。质量和重心二者都要达到平衡。注意转速和加速度不可太快,否则直接损坏超滤膜。开始离心超滤(离心机预冷至4度)。膜与转轴的方向根据说明书调整(角转离心机的情况是膜与轴垂直)。在实际使用中,一般转速开的比说明书里的要低,这样可以延长离心管的使用寿命。
4、当浓缩到剩下1ml时,【取50ul国产Bradford溶液,加入10ul流穿,看有没变蓝色,以此判断超滤管是否漏掉蛋白。如果管漏了,将上层和流穿重新倒入新管中开始超滤。要精确判断是否漏管,用5mg/ml的BSA离心10min,再取流穿,跑蛋白胶或Bradford粗测】,继续加入剩下的蛋白液浓缩(在冰上操作,防止蛋白受热),直到所有浓缩液都加完为止。离心过程中注意是否发生蛋白沉淀,导致堵管。若发生沉淀,要确定沉淀的具体原因,是蛋白浓度过高还是Buffer不合适;前者可用多根超滤管同时超滤,降低浓度的办法解决,后者的方法是换不同的Buffer,直到蛋白不发生沉淀为止。
5、前面几步用以浓缩蛋白,如果要换Buffer,在总蛋白液浓缩至1ml左右的时候,轻轻加入新的Buffer(经0.22um超滤膜超滤),再浓缩至1ml左右,连续三次,最后一次的浓缩终体积根据需要的蛋白浓度而定,一般不多于500ul,也有浓缩至200ul以内的情况。按照每次至少10倍左右的体积浓缩算,三次达到1000倍以上,基本上可以达到换buffer的目的。
6、取出最终蛋白浓缩液的操作在冰上操作,用黄枪头(200ul)取,轻轻顺着边缘插入枪头,轻轻吹打、混匀蛋白液,注意不要碰到超滤膜,然后吸取浓缩液,每次吸接近200ul,直到吸完。管底剩下的最后一点浓缩液不必吸取,否则难度太大,有可能损坏超滤膜。最后加入MilliQ水到超滤管中,没过超滤膜,防止膜失水变干。
7、以下是处理超滤管,重复利用超滤管的步骤。
8、倒出超滤管里的水,用milliQ水轻轻润洗几次,【若管底有可见的蛋白沉淀,可以先加入水,然后用枪头吹打,注意不要碰到膜,吹打至沉淀悬起,然后倒掉,不可用自来水猛冲】然后加入0.2M的NaOH溶液,室温放置20min,期间平衡超滤管。再离心10min。倒出残留的NaOH溶液,将管芯浸入MilliQ水的烧杯(1或2L)中,放置几个小时,再换新的水,放置几个小时,不断稀释NaOH浓度。50ml管和盖子用自来水洗,内壁再用MilliQ水洗干净。
9、取出浸没的管芯,加至接近满的MilliQ水,50ml管也加满MilliQ水,将管芯慢慢放入50ml
离心管,排出部分水,然后盖上盖子,放4度保存,直到下次使用。一般来说,按照上述步骤和注意事项,每根管用三四年不会坏。
『陆』 常用的蛋白质分离纯化方法有哪几种各自的作用原理是什么
分离蛋白质混合物的各种方法主要是根据蛋白质在溶液中的以下性质:1)分子大小;2)溶解度;3)电荷;4)吸附性质;5)对其它分子的生物学亲和力等进行分离。
常见的分离提纯蛋白质的方法有:
1、盐析与有机溶剂沉淀:在蛋白质溶液中加入大量中性盐,以破坏蛋白质的胶体性质,使蛋白质从溶液中沉淀析出,称为盐析。常用的中性盐有:硫酸铵、氯化钠、硫酸钠等。盐析时,溶液的pH在蛋白质的等电点处效果最好。凡能与水以任意比例混合的有机溶剂,如乙醇、甲醇、丙酮等,均可引起蛋白质沉淀。2、电泳法:蛋白质分子在高于或低于其pI的溶液中带净的负或正电荷,因此在电场中可以移动。电泳迁移率的大小主要取决于蛋白质分子所带电荷量以及分子大小。3、透析法:利用透析袋膜的超滤性质,可将大分子物质与小分子物质分离开。4、层析法:利用混合物中各组分理化性质的差异,在相互接触的两相(固定相与流动相)之间的分布不同而进行分离。主要有离子交换层析,凝胶层析,吸附层析及亲和层析等,其中凝胶层析可用于测定蛋白质的分子量。5、分子筛:又称凝胶过滤法,蛋白质溶液加于柱之顶部,任其往下渗漏,小分子蛋白质进入孔内,因而在柱中滞留时间较长,大分子蛋白质不能进入孔内而径直流出,因此不同大小的蛋白质得以分离。6、超速离心:利用物质密度的不同,经超速离心后,分布于不同的液层而分离。超速离心也可用来测定蛋白质的分子量,蛋白质的分子量与其沉降系数S成正比。
『柒』 离心分离技术与膜分离技术是一回事吗
一)微滤
鉴于微孔滤膜的分离特征,微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物,以达到净化、分离、浓缩的目的。
(二)超滤
超滤技术是一种广泛用于水的净化,溶液分离、浓缩,以及从废水中提取有用物质,废水净化再利用领域的高新技术。
(三)纳滤
纳滤的主要应用领域涉及:食品工业、植物深加工、饮料工业、农产品深加工、生物医药、生物发酵、精细化工、环保工业。
(四)反渗透
由于反渗透分离技术的先进、高效和节能的特点,在国民经济各个部门都得到了广泛的应用,主要应用于水处理和热敏感性物质的浓缩,主要应用领域包括以下:食品工业、牛奶工业、饮料工业、植物(农产品)深加工、生物医药、海水、苦咸水淡化、电力、电子、医药行业工艺用水、无菌无热源纯水、食品饮料工业、化工及其它工业的工艺用水等领域 (五)其他常用膜分离过程
除了以上四种常用的膜分离过程,另外还有渗析、控制释放、膜传感器、膜法气体分离等。
『捌』 离心管怎样用来沉淀的辨认
可以将沉淀后逐层分离出的液体导出离心管,然后利用试管等可以测量体积的器具测量,不过一般都是直接读离心管的刻度。
『玖』 0.5ml超滤离心管的原理是什么
0.5ml超滤离心管的原理是根据标称分子量限值的不同,典型处理时间为10到30分钟。根据相关信息查询显示,超滤膜的垂直设计也最大程度降低了溶质极化造成的滤膜结垢,死体积设计能有效防止过度离心使样本干掉而造成样本损失。
『拾』 如何进行超滤膜离心纯化蛋白
直接使用超滤的中空纤维膜即可,无需离心。