蛋白质的沉淀与透析
蛋白质的纯化方法
蛋白质纯化的方法蛋白质的分离纯化方法很多，主要有：（一）根据蛋白质溶解度不同的分离方法1、蛋白质的盐析中性盐对蛋白质的溶解度有显著影响，一般在低盐浓度下随着盐浓度升高，蛋白质的溶解度增加，此称盐溶；当盐浓度继续升高时，蛋白质的溶解度不同程度下降并先后析出，这种现象称盐析，将大量盐加到蛋白质溶液中，高浓度的盐离子（如硫酸铵的SO4和NH4)有很强的水化力，可夺取蛋白质分子的水化层，使之“失水”，于是蛋白质胶粒凝结并沉淀析出。
盐析时若溶液pH在蛋白质等电点则效果更好。
由于各种蛋白质分子颗粒大小、亲水程度不同，故盐析所需的盐浓度也不一样，因此调节混合蛋白质溶液中的中性盐浓度可使各种蛋白质分段沉淀。
影响盐析的因素有：（1）温度：除对温度敏感的蛋白质在低温（4度）操作外，一般可在室温中进行。
一般温度低蛋白质溶介度降低。
但有的蛋白质（如血红蛋白、肌红蛋白、清蛋白）在较高的温度（25度）比0度时溶解度低，更容易盐析。
（2）pH值：大多数蛋白质在等电点时在浓盐溶液中的溶介度最低。
（3）蛋白质浓度：蛋白质浓度高时，欲分离的蛋白质常常夹杂着其他蛋白质地一起沉淀出来（共沉现象）。
因此在盐析前血清要加等量生理盐水稀释，使蛋白质含量在2.5-3.0%。
蛋白质盐析常用的中性盐，主要有硫酸铵、硫酸镁、硫酸钠、氯化钠、磷酸钠等。
其中应用最多的硫酸铵，它的优点是温度系数小而溶解度大（25度时饱和溶液为4.1M，即767克/升；0度时饱和溶解度为3.9M，即676克/升），在这一溶解度范围内，许多蛋白质和酶都可以盐析出来；另外硫酸铵分段盐析效果也比其他盐好，不易引起蛋白质变性。
硫酸铵溶液的pH常在4.5-5.5之间，当用其他pH值进行盐析时，需用硫酸或氨水调节。
蛋白质在用盐析沉淀分离后，需要将蛋白质中的盐除去，常用的办法是透析，即把蛋白质溶液装入秀析袋内（常用的是玻璃纸），用缓冲液进行透析，并不断的更换缓冲液，因透析所需时间较长，所以最好在低温中进行。
蛋白质的沉淀的原理
蛋白质的沉淀的原理
沉淀是指溶液中的某种物质聚集并沉积到底部或形成悬浮状态。
蛋白质的沉淀常常通过改变溶液的物理化学条件来实现，主要原理包括加入沉淀试剂、调节溶液pH值、改变离子强度和溶
剂条件等。
常用的沉淀试剂有硫酸铵、醋酸铵等，它们可以与蛋白质形成复合物，增加蛋白质的相对分子质量，使其沉淀。
同时，沉淀试剂的加入还能改变溶液的离子强度，从而改变蛋白质溶解度，促使蛋白质沉淀。
调节溶液的pH值也是蛋白质沉淀的重要方法。
不同的蛋白质
在不同的pH值下溶解度不同，通过调整溶液pH值可以改变
蛋白质的溶解度，使其沉淀。
通常，当溶液的pH值接近蛋白
质的等电点（即带正负电荷的平衡点）时，蛋白质容易发生沉淀。
此外，改变溶液的离子强度和溶剂条件也可以影响蛋白质的沉淀。
增加溶液中的盐或改变溶剂类型（如加入有机溶剂）可以改变蛋白质和水分子之间的相互作用，从而促使蛋白质发生聚集和沉淀。
值得注意的是，蛋白质沉淀的过程常常对蛋白质的性质和结构造成影响，因此在进行蛋白质沉淀实验时需要控制好条件，避免引起蛋白质变性或失活。
有机溶剂蛋白质沉淀
蛋白质纯化方法蛋白质浓缩有多种方法，有盐析，超滤，离子交换，有机溶剂沉淀等方法。
有机溶剂沉淀法：有机溶剂能降低溶液的电解常数，从而增加蛋白质分子上不同电荷的引力，导致溶解度的降低；另外，有机溶剂与水的作用，能破坏蛋白质的水化膜，故蛋白质在一定浓度的有机溶剂中的溶解度差异而分离的方法，称“有机溶剂分段沉淀法”，它常用于蛋白质或酶的提纯。
使用的有机溶剂多为乙醇和丙酮。
高浓度有机溶剂易引起蛋白质变性失活，操作必须在低温下进行，并在加入有机溶剂时注意搅拌均匀以避免局部浓度过大。
由此法析出的沉淀一般比盐析容易过滤或离心沉降，分离后的蛋白质沉淀，应立即用水或缓冲液溶解，以降低有机溶剂浓度。
操作时的pH值大多数控制在待沉淀蛋白质的等电点附近，有机溶剂在中性盐存在时能增加蛋白质的溶解度，减少变性，提高分离的效果，在有机溶剂中添加中性盐的浓度为0.05mol/L左右，中性盐过多不仅耗费有机溶剂，可能导致沉淀不好。
沉淀的条件一经确定，就必须严格控制，才能得到可重复的结果。
医学教育`网搜集整理有机溶剂浓度通常以有机溶剂和水容积比或用百分浓度表示。
有机溶剂沉淀蛋白质分辨力比盐析法好，溶剂易除去；缺点是易使酶和具有活性的蛋白质变性。
故操作时要求条件比盐析严格。
对于某些敏感的酶和蛋白质，使用有机溶剂沉淀尤其要小心。
可与水混合的有机溶剂，如酒精、甲醇、丙酮等，对水的亲和力很大，能破坏蛋白质颗粒的水化膜，在等电点时使蛋白质沉淀。
在常温下，有机溶剂沉淀蛋白质往往引起变性。
例如酒精消毒灭菌就是如此，但若在低温条件下，则变性进行较缓慢，可用于分离制备各种血浆蛋白质。
蛋白质浓缩技术是免疫学中常用的手段，现介绍几种常用的浓缩技术。
（一）透析袋浓缩法利用透析袋浓缩蛋白质溶液是应用最广的一种。
将要浓缩的蛋白溶液放入透析袋（无透析袋可用玻璃纸代替），结扎，把高分子（6 000－12 000）聚合物如聚乙二醇（碳蜡）、聚乙烯吡咯、烷酮等或蔗糖撒在透析袋外即可。
第二章 沉淀法..
（3）多价阳离子的作用 蛋白质和多价阳离子（如Zn2+和Cu2+等）能 结合形成复合物，使蛋白质在有机溶剂中的 溶解度降低。这对在高浓度溶剂中才能沉淀 的蛋白质特别有益。 例如，在某些蛋白质溶液中只要加入0.0050.02nmol/L Zn2+，就可大大减少有机溶剂的 用量，而将蛋白质沉淀出来。
三、 蛋白质沉淀剂
四、聚乙二醇沉淀作用
水溶性非离子型聚合物，可使蛋白质发生沉淀作用。
沉淀作用较满意的聚合物是分子量在400-6000之间的聚 乙二醇。 优点：条件温和，不易引起蛋白质变性，沉淀较完全， 应用范围广。 缺点：易受各种因子如pH、离子强度、蛋白质浓度及聚 合物分子量的影响。
五、选择性沉淀法
根据各种蛋白质在不同物理化学因子（如温度、 酸碱度和有机溶剂等）作用下稳定性不同的特 点，用适当的选择性沉淀法，即可使杂蛋白变 性沉淀，而欲分离的有效成分则存在于溶液中 （或者发生可逆性沉淀），从而达到纯化有效 成分的目的。
原理：等电点、热变性、酸碱变性和特殊 的可逆沉淀作用 优点：选择性较强，方法简单，种类较多
缺点：应用范围较窄 应用范围：各种生物大分子物质的沉淀
六、 结晶
—改变溶解度产生沉淀的方法
蛋白质沉淀：晶体沉淀和无定形沉淀 结晶过程是纯化过程。在提纯阶段，当某一纯蛋白质 溶液的浓度达到较高（5%-30%）水平时，若条件适合， 就能产生一定形状的结晶。当蛋白质溶液中混有杂质 时，即使条件适合，也得不到整齐的结晶，或无结晶 形成。 用显微镜观察结晶的有无及形状，为判断提纯物质纯 化程度的一种方法。
透析时注意：
（1）透析袋的处理
新的透析袋用蒸馏水洗净，无漏洞时，即可使用。 除去透析袋中所含盐类时，处理方法： 将透析袋置500毫升含1mmo1/L EDTA-Na2的2％碳酸氢钠 溶液中煮沸10分钟，用干净镊子或戴橡皮手套取出，蒸 馏水煮沸、漂洗后，可使用。用过的透析袋同样处理后， 能重复使用。 保存：泡在蒸馏水中置低温（4℃）或泡在70％的乙醇中 保存。
蛋白纯化样品浓缩方法
蛋白纯化样品浓缩方法
蛋白质纯化样品的浓缩方法有很多，下面是一些常用的方法：
- 沉淀法：利用蛋白质的沉淀性质，使其与溶液分层。
这种方法包括简单沉淀和分级沉淀，简单沉淀是一次性完成，分级沉淀是分次加入沉淀剂，使不同的蛋白质在不同沉淀剂浓度下分别沉淀，从而被分离开来。
- 吸附法：利用吸水剂，如硅胶、活性氧化铝等，吸附蛋白质，达到浓缩的目的。
- 冻干法：在真空低温的环境下，使样品中的水分直接升华，从而使蛋白质浓缩。
- 超滤法：利用微孔纤维素膜，通过高压将水分滤出，而蛋白质存留于膜上，达到浓缩目的。
有两种方法进行浓缩，一种是用醋酸纤维素膜装入高压过滤器内，在不断搅拌之下过滤；另一种是将蛋白液装入透析袋内置于真空干燥器的通风口上，负压抽气，而使袋内液体渗出。
在选择浓缩方法时，需要考虑目标蛋白的特性以及所需的浓缩程度，并选择合适的实验条件和操作步骤，以确保目标蛋白的稳定性和纯度。
沉淀技术(1)
盐析操作(加盐方式）
硫酸铵的加入有以下几种方法：
1）加入固体盐法 用于要求饱和度较高而不增大溶液体积的情
况；工业上常采用这种方法，加入速度不能太快，应分批加入， 并充分搅拌，使其完全溶解和防止局部浓度过高；
2）加入饱和溶液法 用于要求饱和度不高而原来溶液体积不大
的情况；它可防止局部过浓，但加量较多时，料液会被稀释。
白质溶液后，蛋白质表面电荷大量被中和，静电斥力 降低，导致蛋白溶解度降低，使蛋白质分子之间聚集 而沉淀。
盐析过程
当中性盐加入蛋白质分散体系时可能出现以下两 种情况： （1）“盐溶”现象(salt-in)—低盐浓度下，增加蛋 白质分子间静电斥力，蛋白质溶解度增大 。 （2）“盐析”现象(salt-out)—高盐浓度下，中和 电荷、破坏水化膜，蛋白质溶解度随之下降 。
一、概述
沉淀法不仅用于实验室中，因其不需专门设 备，且易于放大，也广泛用于生产的制备过 程， 是分离纯化生物大分子，特别是制备蛋白质 和酶时最常用的方法。
优点：操作简单、经济、浓缩倍数高
缺点：针对复杂体系而言，分离度不高、选
择性不强
二、蛋白质的表面性质
在水溶液中，多肽链中 的疏水性氨基酸残基具 有向内部折叠的趋势， 但仍有部分疏水性氨基 酸残基暴露在外表面， 形成疏水区。 亲水性氨基酸残基基本 分布在蛋白质立体结构 的外表面。
60
80
100
硫酸铵盐析过程 最适饱和度是30%，55%
分段盐析法分离酵母醇脱氢酶
过滤液经过30%丙酮沉淀杂蛋白后，然后进行分段盐析
分段盐析法分离酵母醇脱氢酶
丙酮沉淀杂蛋白后粗酶的比活上升4.94倍．
分段盐析中饱和度在50％～55％区段中析出的组分与粗 酶相比其比活上升9.62倍，
蛋白质沉淀
蛋白质沉淀(Protein Precipitation)浓缩方法原理及详细解析在生化制备中，沉淀主要用于浓缩目的，或用于除去留在液相或沉淀在固相中的非必要成分。
在生化制备中常用的有以下几种沉淀方法和沉淀剂：1．盐析法多用于各种蛋白质和酶的分离纯化。
2．有机溶剂沉淀法多用于生物小分子、多糖及核酸产品的分离纯化，有时也用于蛋白质沉淀。
3．等电点沉淀法用于氨基酸、蛋白质及其它两性物质的沉淀。
但此法单独应用较少，多与其它方法结合使用。
4．非离子多聚体沉淀法用于分离生物大分子。
5．生成盐复合物沉淀用于多种化合物，特别是小分子物质的沉淀。
6．热变性及酸碱变性沉淀法用于选择性的除去某些不耐热及在一定PH值下易变性的杂蛋白。
第一节盐析法一般来说，所有固体溶质都可以在溶液中加入中性盐而沉淀析出，这一过程叫盐析。
在生化制备中,许多物质都可以用盐析法进行沉淀分离，如蛋白质、多肽、多糖、核酸等，其中以蛋白质沉淀最为常见，特别是在粗提阶段。
盐析法分为两类，第一类叫Ks分段盐析法，在一定PH和温度下通过改变离子强度实现，用于早期的粗提液；第二种叫Kb分段盐析法，在一定离子强度下通过改变PH和温度来实现，用于后期进一步分离纯化和结晶。
一．影响盐析的若干因素1．蛋白质浓度高浓度蛋白溶液可以节约盐的用量，但许多蛋白质的b 和Ks常数十分接近，若蛋白浓度过高，会发生严重的共沉淀作用；在低浓度蛋白质溶液中盐析，所用的盐量较多，而共沉淀作用比较少，因此需要在两者之间进行适当选择。
用于分步分离提纯时，宁可选择稀一些的蛋白质溶液，多加一点中性盐，使共沉淀作用减至最低限度。
一般认为2.5%-3.0%的蛋白质浓度比较适中。
2．离子强度和类型一般说来，离子强度越大，蛋白质的溶解度越低。
在进行分离的时候，一般从低离子强度到高离子强度顺次进行。
每一组分被盐析出来后，经过过滤或冷冻离心收集，再在溶液中逐渐提高中性盐的饱和度，使另一种蛋白质组分盐析出来。
蛋白质的盐析与透析
蛋白质的盐析与透析一、实验目的1.了解蛋白质的分离纯化方法2.掌握蛋白质的盐析及透析方法二、实验原理在蛋白质溶液中加入一定浓度的中性盐，蛋白质即从溶液中沉淀析出，这种作用称为盐析。
盐析法常用的盐类有硫酸铵、硫酸钠等。
蛋白质用盐析法沉淀分离后，需脱盐才能获得纯品，脱盐最常用的方法为透析法。
蛋白质在溶液中因其胶体质点直径较大，不能透过半透膜，而无机盐及其它低分子物质可以透过，故利用透析法可以把经盐析法所得的蛋白质提纯，即把蛋白质溶液装入透析袋内，将袋口用线扎紧，然后把它放进蒸馏水或缓冲液中，蛋白质分子量大，不能透过透析袋而被保留在袋内，通过不断更换袋外蒸馏水或缓冲液，直至袋内盐分透析完为止。
透析常需较长时间，宜在低温下进行。
三、实验材料和试剂10%鸡蛋白溶液，含鸡蛋清的氯化钠蛋白溶液，饱和硫酸铵溶液，硫酸铵晶体，1%硝酸银溶液。
四、实验步骤（一）蛋白质盐析取10%鸡蛋白溶液5ml于试管中，加入等量饱和硫酸铵溶液，微微摇动试管，使溶液混合后静置数分钟，蛋白即析出，如无沉淀可再加少许饱和硫酸铵溶液，观察蛋白质的析出；取少量沉淀混合物，加水稀释，观察沉淀是否会再溶解。
（二）蛋白质的透析注入含鸡蛋清的氯化钠蛋白溶液5ml于透析袋中，将袋的开口端用线扎紧，然后悬挂在盛有蒸馏水的烧杯中，使其开口端位于水面之上。
经过10分钟后，自烧杯中取出1ml溶液于试管中，加1%硝酸银溶液一滴，如有白色氯化银沉淀生成，即证明蒸馏水中有Cl-存在。
再自烧杯中取出1ml溶液于另一试管中，加入1ml 10%的氢氧化钠溶液，然后滴加1-2滴1%的硫酸铜溶液，观察有无蓝紫色出现。
每隔20分钟更换蒸馏水一次，经过数小时，则可观察到透析袋内出现轻微混浊，此即为蛋白质沉淀。
继续透析至蒸馏水中不再生成氯化银沉淀为止。
实验报告记录透析完毕所需的时间。
附：胶棉半透膜的制备市售5%的胶棉液，加入干燥的150mL锥形瓶中，将锥形瓶横斜不断转动，使瓶的内壁和瓶口都均匀沾有胶棉液。
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（4）检查透析效果 每次更换洗脱液时，同时检查洗出液中是否有Cl¯。 Cl¯检查方法: 取试管一支，加入洗出液约2ml，加10％HNO3溶液1-2滴 至酸，然后加1％AgNO3 2-3滴，观察是否有白色沉淀。
五、要点提示
1.蛋白质–盐溶液的渗透压与溶液的pH有关。当蛋白质–盐溶 液透析时，带电荷的蛋白质分子不能透过半透膜，而溶液中 对立的离子可透过半透膜使膜两边的离子产生不均等的分布， 引起pH的变化（Donnan效应）。故盐溶蛋白经透析后可能会 出现沉淀或变性。 2.本实验是用于蛋白质脱盐，若用于浓缩，可将透析袋包埋 于吸水性极强的聚乙二醇或甘油中进行脱水。作透析洗脱液 用的水必须不含Cl¯和NH4+。
取一段透析袋，将其一端用透析袋夹夹住（或打一死结），由 开口端加入含清蛋白沉淀的溶液（不可装的太满，留出一半空 隙，并适当排出空气，以防透析袋胀破），用透析袋夹夹住袋 口（或打一死结）。
（3）透析 如右图，取一个大烧杯， 加入10倍以上样品液体 积的去离子水或缓冲溶 液，将装好样品的透析 袋悬于大烧杯中部，底 部放一个磁子，用磁力 搅拌器缓慢搅拌以促进 溶液交换，透析过程中 需更换洗脱溶液数次 （约30min一次），至达 到透析平衡为止（洗出 液中无Cl¯和NH4+），约 需2h。
四、操作步骤
1、蛋白质的检测 利用双缩脲反应进行蛋白质的检查。取待渗析的蛋白质-NaCl溶液2ml 和10%NaOH溶液1ml，摇匀，再加1%CuSO4溶液1~2滴，边加边摇，观察 是否有紫红色出现。CuSO4不可过量，否则生成的蓝色Cu(OH)2会掩盖 浅紫红色。
2、蛋白质的可逆沉淀 （1）取卵清蛋白-NaCl溶液2ml，倾斜试管，沿管壁慢慢加入饱和（NH4）2SO4溶液2ml。轻 轻混匀，静置5min，观察球蛋白沉淀。 （2）过滤，除去析出的蛋白质沉淀，再向滤液中加入固体（NH4）2SO4粉末至饱和，观察清 蛋白沉淀。 （3）过滤，除去析出的蛋白质沉淀，再向滤液中加入固体（NH4）2SO4粉末至饱和，观察 清蛋白沉淀。
某些试剂【如（NH4）2SO4、NaCl】与蛋白质作用，可使蛋白质 沉淀；但当沉淀因素被去除后，蛋白质又可溶于原来的溶剂中，这种 沉淀作用被称为可逆的沉淀作用。一些物理因素（如剧烈震荡、搅拌、 加热等）或化学因素（如重金属离子、有机酸等），会破坏蛋白质的 稳定的构象，引起蛋白质变性，即使除去了使蛋白质沉淀的因子，蛋 白质仍不能溶于原来的溶剂，此为不可逆沉淀作用。 透析是去除样品溶液中小分子溶液的有效方法。透析膜属于半透 膜，蛋白质等大分子物质不能透过透析膜，而小分子物质（无机盐、 单糖等）可以自由通过透析膜与周围的缓冲溶液进行溶质交换，进入 到透析液中。在实验室分离纯化蛋白质的过程中，常用透析的方法除 去蛋白质溶液中的小分子物质。 双缩脲试剂常用于蛋白质的检验，与蛋白质生成特殊的紫红色。 在透析去除蛋白质溶液中的（NH4）2SO4、NaCl过程中，可分别用 AgNO3溶液和奈氏试剂检查洗出液中的Cl¯、NH4+。
Байду номын сангаас
六、思考题
1、透析前的蛋白质-NaCl混合液是否可以用硝酸银溶液检测 Clˉ？ 2、双缩脲反应检验蛋白质的原理是什么？ 3、透析时为什么将透析袋置于透析液层的中部？
蛋白质的沉淀与透析
一、实验目的
1.学习蛋白质沉淀和透析的基本原理。 2.掌握蛋白质的可逆沉淀及透析的基本操作技术。
二、实验原理
多数蛋白质是亲水胶体，凡是能破坏水化膜和能中和表面电荷 的因素或物质均可导致溶液中的蛋白质发生沉淀。 蛋白质的沉淀作用可分为可逆的沉淀作用和不可逆的沉淀作用 两种。
二、实验原理
3、蛋白质的透析 （1）准备透析袋
市售的透析袋有重金属、硫化物等化学杂质，须除去杂质后才 能使用，常用的方法是用10mmol/LNaHCO3-1mmol/LEDTA-Na2 溶液煮沸30min，然后用双蒸水充分洗涤透析袋，储存于 1mmol/LEDTA-Na2溶液中，4摄氏度保存备用。 （2）装样
三、器材与试剂
1、器材 透析袋、大烧杯、磁力搅拌器、磁子、透析袋夹、试管、滤纸、漏斗、铁架台、滴管、小量 筒。 2、试剂 (1)蛋白质-NaCl溶液 取一个鸡蛋的蛋清，加水800ml混合后，加饱和NaC。 (2)10%（m/v）HNO3溶液 (3)1%（m/v）AgNO3溶液 (4)10%（m/v）NaOH溶液 (5)10%（m/v）CuSO4溶液 (6)饱和（NH4）2SO4溶液 (7)固体（NH4）2SO4