离子交换层析的基本操作
离子交换层析技术的解析
离子交换层析技术的解析离子交换层析技术是一种基于离子交换原理的分离纯化技术，适用于各种液体和气体中离子的分离、纯化和富集等。
其原理是通过一种固定于生化载体上的离子交换树脂，对样品中的离子进行吸附、分离、洗脱等处理，从而获得高纯度、高效率的目标离子。
离子交换层析技术的基本原理和流程离子交换层析技术的基本原理是利用离子交换树脂对溶液中离子进行选择性吸附的原理进行分离，其主要流程包括样品的预处理、树脂的固定、离子的吸附、洗脱和再生等几个关键步骤。
样品的预处理，通常包括调整样品pH、滤液和去除杂质等。
然后将样品加入离子交换树脂中，在一定的纵向或横向流动条件下，离子通过离子交换树脂的静电作用被吸附下来，从而实现了离子的选择性分离。
离子交换层析技术的应用离子交换层析技术广泛应用于各种检测，分析和生产场合，如制药、食品、环保、化工、生物等领域。
其中，离子交换层析技术在制药领域中的应用十分重要。
离子交换层析技术可用于药物纯化、多肽纯化、基因表达产物探究、酶学研究、蛋白质研究等。
此外，离子交换层析技术还可以用于制药企业原料药检测和生产工艺的优化。
离子交换层析技术优点与其他技术相比，离子交换层析技术具有分离效率高、操作简单、可靠性高、灵敏度高等优点，同时也具有一定的分度能力，因此在生物分子或配体的纯化、鉴定和定量的分离分析方面具有独特的优越性。
离子交换层析技术的未来发展虽然离子交换层析技术已经成为生产领域中不可或缺的一种技术，但是离子交换层析技术还面临着很多问题，主要包括低效率、高成本、难以批量生产等问题。
未来发展的方向主要包括开发新型的高效离子交换树脂、不断提高离子交换层析技术的选择性、发展更加便捷和经济的离子交换层析技术等。
结语离子交换层析技术是一种重要的分离纯化技术，并且十分广泛地应用于各种领域。
离子交换层析技术的优点在于它能够高效地完成离子的选择性分离和纯化，并且具有单个分子级别的识别能力，为生化分子的研究提供了有力的手段。
离子交换层析
样品进柱
离子交换层析的基本操作
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
样品洗脱
恒定洗脱
离子交换层析的基本操作
分子浓度 离子强度
pH值
阶段洗脱
梯度洗脱
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
离子交换介质的基本性质
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
离子交换层析
离子交换层析的基本原理 离子交换介质的基本性质 离子交换介质的选择原则 离子交换层析的基本操作
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 合物中不同离子进行分离的层析技术。
离子交换介质的基本性质
离子交换介质的基本性质
常用的离子交换剂
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 维空间网状结构和离子交换功能基团的多糖衍生物（Sephadex G） Sephadex的优点如下：
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
10 20 30 40 50 60 70 80 90
离子交换层析的操作步骤
离子交换层析的操作步骤嘿，朋友们！今天咱就来唠唠离子交换层析的那些事儿。
离子交换层析啊，就好比是一场精细的筛选游戏。
你想想看，就像是在一堆五颜六色的糖果中，要挑出你最喜欢的口味一样。
首先呢，你得准备好你的“游戏道具”，也就是离子交换剂啦。
这可是关键，就像你得有副好牌才能打好牌局嘛！得选那种质量好、性能稳定的离子交换剂，这可不能马虎。
然后呢，就是把你的样品溶液弄好。
这就像是给糖果们排好队，准备进入筛选的环节。
样品溶液的浓度、酸碱度啥的都得调好，不然可没法顺利进行游戏哦。
接下来，就是让样品溶液和离子交换剂来个亲密接触啦！这就像糖果们一个一个地走过选口味的关卡。
在这个过程中，那些符合离子交换剂要求的“糖果”就会被吸附住，其他的就会被淘汰掉。
吸附完了可不算完事儿哦，还得进行洗脱呢！这就好比是把选好的糖果从关卡里拿出来。
用合适的洗脱液去冲洗离子交换剂，把吸附在上面的东西给弄下来。
这可得掌握好洗脱液的浓度和流速，就像掌握好拿糖果的力度一样，太轻了拿不下来，太重了可能会把好东西也给冲坏了。
哎呀，你说这离子交换层析是不是很有意思呀？就像是一个神奇的魔法盒子，能把你想要的东西从一堆混合物里变出来。
在整个过程中，每一步都很重要哦！要是哪一步没做好，可能就得不到你想要的结果啦。
就像搭积木一样，一块没搭好，可能整个房子就歪了。
所以啊，大家在做离子交换层析的时候，一定要细心细心再细心，耐心耐心再耐心。
可别马马虎虎的，不然到最后哭都没地方哭去。
反正我觉得离子交换层析这玩意儿真的很神奇，能帮我们解决好多问题呢！大家只要认真去学，认真去做，肯定能掌握好这个技术，让它为我们服务！你们说是不是呀？。
离子交换层析实验报告
离子交换层析实验报告离子交换层析实验报告引言：离子交换层析是一种常用的分离和纯化技术，广泛应用于化学、生物、环境等领域。
本实验旨在通过离子交换层析技术，研究不同离子在固定相上的吸附行为，并探讨离子交换层析的应用潜力。
实验材料与方法：材料：离子交换树脂、不同离子溶液、蒸馏水。
仪器：离子交换层析柱、分光光度计。
方法：1. 准备不同离子溶液，浓度分别为10 mM。
2. 将离子交换树脂装入层析柱中，并用蒸馏水洗涤至平衡。
3. 将不同离子溶液分别加入层析柱，收集洗脱液。
4. 使用分光光度计测定洗脱液中离子的浓度。
结果与讨论：通过实验，我们观察到不同离子在离子交换层析柱上的吸附行为存在一定差异。
以Na+、K+、Ca2+、Mg2+为例，我们发现Na+和K+的吸附量较小，洗脱较快，而Ca2+和Mg2+的吸附量较大，洗脱较慢。
这是因为离子交换树脂中的功能基团与离子之间的亲和性不同所致。
进一步分析发现，离子交换层析技术在水处理、食品加工、药物制备等领域具有广泛应用潜力。
例如，在水处理中，离子交换层析可用于去除水中的重金属离子和有害物质，提高水质；在食品加工中，离子交换层析可用于去除食品中的杂质和有害物质，提高食品质量；在药物制备中，离子交换层析可用于纯化和分离药物成分，提高药物的纯度和效果。
此外，离子交换层析还可以与其他分离技术相结合，形成多重分离系统，提高分离效率。
例如，离子交换层析与凝胶过滤、逆流色谱等技术的结合，可实现对复杂混合物的高效分离。
结论：离子交换层析是一种重要的分离和纯化技术，具有广泛的应用前景。
通过本实验，我们深入了解了离子在离子交换层析柱上的吸附行为，以及离子交换层析技术的应用潜力。
未来，我们将进一步探索离子交换层析技术在不同领域的应用，为科学研究和工程实践提供更多可能性。
[知识]离子交换层析操作
![[知识]离子交换层析操作](https://img.taocdn.com/s3/m/2fabc7eeaff8941ea76e58fafab069dc50224795.png)
离子交换层析操作1.DEAE-52的处理取DEAE-52加入10倍量蒸馏水，浸泡12小时，去除悬浮的杂质和破碎颗粒。
其后将DEAE-52用碱—酸—碱（碱为0.5mol·LNaOH、酸为0.5mol·LHCl）的顺序预处理。
加入4倍体积的碱液浸泡半小时，不时搅拌。
抽滤，用蒸馏水洗至中性。
加入4倍体积的酸液浸泡半小时，不时搅拌。
抽滤，用蒸馏水洗至中性。
加入4倍体积的碱液浸泡半小时，不时搅拌。
抽滤，用蒸馏水洗至中性。
直接洗出无色澄清液位置。
2.平衡将DEAE—纤维素放入0.0lMol/L pH 7. 4 PB液中（即起始缓冲液），静止1h，不时搅拌，待纤维素下沉后，倾去上清液或抽滤除去洗液，如此反复几次至倾出液体的pH值与加入的PB液的pH值相近3.装柱层析柱的选择要大小、长度适当。
一般而言，柱长和柱直径之比为10：1～20：1，柱的内径上下要均匀一致。
柱子的清洗：用前将层析柱在清洁液内浸泡处理24h，然后依次用常水、蒸馏水、起始缓冲液充分洗涤。
装柱时，把层析柱垂直固定在三角铁架上，倒入起始缓冲液至一半的柱高，除去死区及塑料管内的气泡。
再将平衡的DEAE－纤维素糊状物沿管壁倒入柱中。
注意不要产生气泡，如有气泡应排除或重装。
拧开螺旋夹，使流速至1ml/5min，待缓冲液快接近纤维素面时，继续倒入纤维素糊，同时用玻璃棒搅拌表面层，以免使两次加入的纤维素形成分界层，通过进出缓冲液调节流量，也可通过塑料管的升降来控制，至柱床体积不变为止。
剪一圆形滤纸（与柱内径大小一致），从柱的上端轻轻放入，使其沉接于纤维素床表面，以免在加样时打乱纤维素层。
装好柱的柱面应该是平整的，无倾斜，整个柱床内无气泡、不分层。
继续平衡，使流出液的pH值与流入液的pH值完全一致为止。
4.上样将多糖溶于10ml缓冲液中平衡过液（4℃）。
将柱的上端打开，用吸管将纤维素柱上面的缓冲液吸出，不要吸净，留一薄层液面，以免空气进入。
离子交换层析原理步骤详细
离子交换层析原理步骤详细离子交换层析 (Ion Exchange Chromatography, IEC) 是一种常见的分离和纯化技术，广泛应用于生物科学、医药、环境和化学工业等领域。
本文将详细介绍离子交换层析的原理和步骤，并提供相关操作注意事项。
原理离子交换层析是基于离子交换剂与待分离物中的离子之间的相互作用来实现分离纯化的。
离子交换剂通常是一种带有功能基团的固体材料，如离子交换树脂。
当待分离物溶液通过离子交换层析柱时，待分离物中的离子与离子交换剂上的功能基团发生相互作用，使得不同离子具有不同的保留时间，进而实现分离纯化。
离子交换层析可以通过两种模式进行操作：阳离子交换和阴离子交换。
在阳离子交换中，离子交换剂具有负电荷的功能基团，可以吸附带有正电荷的离子，而排斥带有负电荷的离子。
在阴离子交换中，离子交换剂具有正电荷的功能基团，可以吸附带有负电荷的离子，而排斥带有正电荷的离子。
步骤离子交换层析通常包括以下几个步骤：1. 样品预处理在进行离子交换层析之前，需要对待分离样品进行预处理。
这包括将待分离物从其他成分中纯化或富集，并调整其pH值和离子浓度。
2. 选择合适的离子交换剂根据待分离物中的离子类型和性质，选择合适的离子交换剂。
如果待分离物中的离子是带正电荷的，则选择阴离子交换剂；如果待分离物中的离子是带负电荷的，则选择阳离子交换剂。
此外，还需要考虑离子交换剂的大小、形状、孔径和稳定性等因素。
3. 准备离子交换柱将选择的离子交换剂装填到离子交换柱中。
通常，离子交换剂以干燥的形式存在，因此在装填离子交换柱之前需将其充分湿润或反应活化。
4. 样品加载将经过预处理的待分离样品加载到离子交换柱中。
样品溶液会在离子交换柱中与交换剂的功能基团发生相互作用，从而实现分离纯化。
5. 洗脱通过改变洗脱缓冲液的条件，如改变pH值或离子浓度，来洗脱已经吸附在离子交换柱上的离子。
洗脱的条件需要根据待分离物和交换剂之间的相互作用来进行调节。
离子交换层析
⑤
⑤
将酶活力峰峰尖处的样品 2ml 交给老师，（老师浓缩后用 于凝胶层析）；
合并其它剩余酶活力峰得到E3，量出总体积V3。
பைடு நூலகம்
⑥
② ③
④
目测酶活力方法：取两支血糖管，各加入1ml 5%蔗糖液，然 后于一支中加入1ml起始缓冲液，另一支中加1ml洗柱流出 液，同时于35℃恒温水浴中进行水解反应3min，然后各加 DNS 试剂1ml，于沸水浴中反应5min ，比较两支试管颜色 的深浅。
④
洗脱：本实验用阶段洗脱进行。用含 0.15mol/L NaCl 的 0 . 0 0 5 mol/L pH6.0 的 磷 酸 缓 冲 液 1 0 0 ml， 控 制 流 速 为 1.5ml/min ,用小试管收集（5ml/管，收集7管左右即可）。 收集酶活力峰：目测记录仪上的蛋白峰的酶活力，确定酶 活力峰的位置（蛋白峰不一定是活力峰）。
制E3
①
实验操作
样品准备：将透析液 4℃ 8000r/min 离心5min，弃沉淀取 上清 E2，量体积 V2（约 =14ml ）， 留出 2ml 置于冰箱中保存 ， 其他酶液准备用离子交换柱纯化。 (2 只离心管 / 组， 1 支配 平) 调节：上样前打开紫外检测器 ( 与柱相连 ) 与记录仪，按照 第2天参数调节仪器。 上样：先将黄枪头慢慢拔出，再将胶塞慢慢拔出（尽量不 要晃动），打开阀门将柱中的5mmol/L pH6.0缓冲液逐渐放 出。当液面接近柱床表面时，用长吸管沿柱壁绕环小心加 入 E2（不要冲坏柱床表面）；打开离子交换柱出口处的阀 门，使样品缓慢、均匀地进入柱床，打开截流阀，注意控 制流速，使流出液的流出速度为1.5ml/min左右。 洗柱：样品全部进入床面后，在柱面加入2cm的缓冲液，在 储液瓶中加入5mmol/L pH6.0的磷酸缓冲液，打开截流阀， 洗出未吸附的杂蛋白。目测记录仪上的紫外吸收峰及其余 部分的酶活力（ 5ml/ 管），检查流出液中是否有酶活力存 在（即酶是否挂在离子交换树脂上）。洗柱体积控制在5个 柱体积左右（约35ml）。
离子交换层析的原理和应用
离子交换层析的原理和应用1. 原理概述离子交换层析是一种常用的分离和纯化技术，基于离子交换剂与目标物质之间的相互作用。
其原理是利用交换剂固定在固定相上的活性基团与待分离物质之间的化学吸附和解析度差异来实现目标物质的纯化和富集。
2. 交换剂的选择在离子交换层析中，选择合适的交换剂对分离效果至关重要。
- 强酸型离子交换剂：适用于分离酸性物质。
- 强碱型离子交换剂：适用于分离碱性物质。
- 强酸型离子交换剂与强碱型离子交换剂的混合：适用于分离中性物质。
3. 实验步骤离子交换层析的实验步骤如下： 1. 样品预处理：将待分离物质从样品中提取出来并纯化。
2. 选择合适的离子交换剂：根据目标物质的特性选择合适的离子交换剂。
3. 准备固定相：将离子交换剂固定在合适的固定相上。
4. 填充层析柱：将固定相装填到层析柱中。
5. 样品加载：将样品溶液加载到层析柱上，目标物质与离子交换剂发生相互作用。
6. 洗脱：通过改变溶液条件，如浓度、pH值等，使目标物质与离子交换剂解离，从而洗脱出来。
4. 应用领域离子交换层析广泛应用于以下领域： - 生物制药：用于分离和纯化蛋白质、抗体、核酸等生物大分子。
- 环境监测：用于分离和富集水样中的有机和无机污染物。
- 食品工业：用于食品添加剂、色素、香料等的分离和纯化。
- 化学分析：用于分析样品中的离子和有机物质。
- 生命科学研究：用于研究生物大分子的性质和相互作用。
5. 优点和局限性离子交换层析具有以下优点： - 分离效果好：可以实现高纯度的目标物质。
-操作简单：实验步骤相对简单，易于操作。
- 高选择性：可以通过调整离子交换剂和溶液条件来实现目标物质的选择性分离。
然而，离子交换层析也存在一些局限性： - 样品负荷量有限：由于固定相的固定容量限制，样品负荷量较小。
- 洗脱效果难以调控：洗脱条件的调控比较复杂，对操作者要求较高。
- 耗时较长：由于样品加载和洗脱等步骤的需要，离子交换层析需要较长的时间。
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常用的离子交换葡聚糖包括： 阳离子交换剂 CM-Sephadex C-25，CM-Sephadex C-50
阴离子交换剂
DEAE-Sephadex A-25，DEAE-Sephadex A-50 QAE-Sephadex A-25，QAE-Sephadex A-50
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
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
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
离子交换剂的分 类
阳离子交换剂：强酸型和弱酸型
阴离子交换剂：强碱型和弱碱型
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－R－SO3H，中 强酸型含有－PO3H2、－PO2H2或－O－PO2H2，弱酸型含有－COOH 或－OH。 阳离子交换进行的反应如下：
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 二 常用的分离方法 三 基因重组蛋白包涵体的分离和复性 四 重组蛋白质的鉴定
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
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
• Sephadex 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 • Superose是在珠状琼脂糖颗粒的基础上经 过两次交联后得到的
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、方法大规模产业化过程未必合适， 如：
分离纯化过程的规模化
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，应用低浓度的溶菌酶处理，然 后再用渗透压休克法释放重组蛋白。
具有硬度大、性质稳定，流速好，分离能力强等优点
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
此具有稳定的外形体积
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 碱性物质用阳离子交换剂分离 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 曲线来选择
对pI=5的某酸性蛋白质 当蛋白质为阴离子时， 在pH5.5-9.0的范围内， 应首选DEAE纤维素； 当蛋白质为阳离子时， 在pH3.5-4.5的范围内，
实验室方法在工程上可能难以实现（超声波破细胞壁）
实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。
二、常用的分离方法
1. 离子交换层析
离子交换层析的基本原
理 离子交换介质的基本性 质 离子交换介质的选择原
则 离子交换层析的基本操 作
离子交换层析的基本原理
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
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 维素）
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。
离子交换介质的基本性质
离子交换剂的基本性 能 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或阴离 子起交换作用
2. 针对不同性质的重组蛋白选择不同的层析类
等电点处于极端区域（pI≤5 或 pI≥8）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；
型
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分子量和体积差异进行分离的；
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
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
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：
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
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
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。