实验2 离子交换层析
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。
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。
离子交换层析实验原理及步骤
离子交换层析实验原理及步骤离子交换层析实验方法阴离子交换剂与阳离子交换剂的装柱和层析过程基本相同。
交联葡聚糖的预处理只需充分溶胀和平衡，不需要除去细粒碎片和酸碱处理。
其他步骤也基本同离子交换纤维素。
1. 剂型的选择根据蛋白质在所用缓冲液pH值下带电荷的种类选择，如pH高于蛋白质等电点，应选阴离子交换剂，反之应选阳离子交换剂。
一般情况下，DEAE-纤维素用于分离酸性蛋白，而CM纤维素用于分离碱性蛋白质。
下面以DEAE-纤维素操作为例，介绍试验方法2. 膨胀活化此步的目的在于除去杂质，暴露DEAE-纤维素上的极性基团。
DEAE-纤维素的用量则根据柱容积的大小和所需过柱样品的量来决定。
一般是1.0g DEAE-纤维素相当于6ml～8ml柱床体积。
表1－4 分离的血清与所需DEAE—纤维素量及其他条件的大致关系血清样品量（ml）DEAE需用量（g）选层析柱规格（cm）选脱液量（ml）1~221×25100~150552×12200~30010102×20300~40020202×37400~800称取所需的量，撒于0.5Mol/L NaOH溶液中（1g DEAE—纤维素干粉约需15倍NaOH液），浸泡1h左右，不时搅拌。
抽滤（以布氏漏斗加两层滤纸或尼龙纱布抽滤），以蒸馏水洗涤，再抽滤，直至滤液近中性为止，再将纤维素浸泡于0.5Mol/L HCl中1h，同样抽滤液至近中性。
再将纤维素浸于0.5Mol/L NaOH液中，同样处理，洗至中性。
3. 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值相近时为止。
4. 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。
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。
化工专业实验-蛋白质的离子交换层析分离实验-2013
化⼯专业实验-蛋⽩质的离⼦交换层析分离实验-2013化⼯专业实验蛋⽩质的离⼦交换层析实验⼀、实验⽬的1．了解离⼦交换层析分离蛋⽩质的基本原理。
2．掌握离⼦交换层析分离操作的基本步骤及⽅法。
⼆、实验原理1. 离⼦交换层析蛋⽩质的基本原理离⼦交换层析（Ion Exchange Chromatography，简称为IEC）是以离⼦交换剂为固定相，依据流动相中的组分离⼦与交换剂上的平衡离⼦进⾏可逆交换时的结合⼒⼤⼩的差别⽽进⾏分离的⼀种层析分离⽅法。
离⼦交换层析中，基质是由带有电荷的树脂或纤维素组成，带负电荷能吸附正电荷的称之阳离⼦交换树脂，⽽带有正电荷能吸附负电荷的称之阴离⼦交换树脂。
蛋⽩质（protein）是⽣命的物质基础，它是与⽣命及与各种形式的⽣命活动紧密联系在⼀起的⽣物⼤分⼦物质。
蛋⽩质的种类很多，性质、功能各异，但都是由20多种氨基酸按不同⽐例组合⽽成的。
虽然蛋⽩质是⼤分⼦有机物，但由于蛋⽩质中含有氨基、羧基等亲⽔基团，蛋⽩质长链中的亲⽔基团向外⽽疏⽔基团向内，可以形成特定的三维结构，所以⼤部分蛋⽩质仍能较好的溶解在⽔溶液中。
在⼀定的离⼦强度范围内，溶液中的⼩分⼦离⼦在静电作⽤下吸附包裹在蛋⽩质表⾯亲⽔基团外侧，形成双电层结构，⼀定程度上有助于稳定蛋⽩结构及其⽔溶性。
但蛋⽩质在不同的pH条件下，其带电状况不同。
当pH较低时，蛋⽩质表⾯正电荷多于负电荷，总体电性为正；当pH较⾼时，蛋⽩质表⾯正电荷少于负电荷，总体电性为负；当蛋⽩质表⾯正电荷量与负电荷量相当时，蛋⽩质总体显⽰电中性，双点层结构解体，蛋⽩质亲⽔性降到最低，将表现出明显的疏⽔性，发⽣疏⽔性团聚和沉淀，此时的pH值即为蛋⽩质的等电点。
不同蛋⽩质结构不同，等电点亦不同，但⼤部分已知蛋⽩多属于阴离⼦蛋⽩，在中性溶液中显⽰出电负性。
离⼦交换层析可以⽤于蛋⽩质的分离纯化：阴离⼦交换基质能吸附带有负电荷的蛋⽩质，阳离⼦交换基质能结合带有正电荷的蛋⽩质。
质粒两步层析法实验方案
质粒两步层析法实验方案1. 方案目标质粒两步层析法是一种用于从混合溶液中纯化质粒的方法。
本方案的目标是通过两步层析法，高效、可靠地纯化目标质粒，并获得高纯度的质粒样品。
具体目标如下：1.分离出目标质粒并去除杂质。
2.提高目标质粒的纯度，使其适用于后续实验和应用。
3.确保实验操作简单、可靠，并能在较短时间内完成。
2. 实施步骤步骤一：亲和层析亲和层析是根据靶蛋白与配体之间的特异结合，利用靶蛋白对配体的亲和性选择性吸附的方法。
材料 - 细胞裂解液（含有目标质粒） - 亲和树脂（选择适合的亲和树脂） - 绑定缓冲液（含有适当浓度的盐类和缓冲剂） - 洗脱缓冲液（含有高浓度盐类和缓冲剂）步骤 1. 将细胞裂解液与亲和树脂混合，在室温下孵育一段时间，使目标质粒与亲和树脂发生特异结合。
2. 将混合物放入柱子中，通过重力或离心力使树脂沉积在柱底。
3. 使用绑定缓冲液洗脱杂质，直到洗脱液中的蛋白质浓度较低。
4. 使用洗脱缓冲液洗脱目标质粒，收集洗脱液中的目标质粒。
步骤二：离子交换层析离子交换层析是根据靶蛋白与离子交换树脂之间的静电相互作用，利用靶蛋白与离子交换树脂之间的不同亲和性选择性吸附的方法。
材料 - 从步骤一中收集到的目标质粒 - 离子交换树脂（选择适合的离子交换树脂） - 绑定缓冲液（含有适当浓度的盐类和缓冲剂） - 洗脱缓冲液（含有高浓度盐类和缓冲剂）步骤 1. 将目标质粒与离子交换树脂混合，在室温下孵育一段时间，使目标质粒与离子交换树脂发生静电相互作用。
2. 将混合物放入柱子中，通过重力或离心力使树脂沉积在柱底。
3. 使用绑定缓冲液洗脱杂质，直到洗脱液中的蛋白质浓度较低。
4. 使用洗脱缓冲液洗脱目标质粒，收集洗脱液中的目标质粒。
3. 预期结果通过质粒两步层析法进行实验后，我们预期可以达到以下结果：1.目标质粒能够被有效地分离出来，并成功去除大部分杂质。
2.目标质粒的纯度将显著提高，使其适用于后续实验和应用。
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1、仪器连接
AB
开关
A、 50ml 20mmol/L Tris-HCl，pH7.3缓
冲液
B、 50ml 20mmol/L Tris-HCl，（0.5
mol/L NaCl） pH7.3缓冲液 1.接通各仪器电源，将A,B泵头分别放置
A，B两个溶液瓶中。注意B为含NaCl溶
液。1：缓冲液阀（Buffer valve） 2. 点2：击混电和脑器桌（面M上ixUenri）corn软件图标，打 开软3：件样。品选阀择（SySsatemmplCeovnatrlovel ，）点击OK ，进4：入泵操（作P界u面m。p）点击Connect 3. 在5：操压作力界传面感的器工（具P栏re，ss点u击reMannual Rusne。n出so现r）FlowRate 窗口，调节flowrate 为 61：ml清/m洗in，阀确（定Wa。sh valve）
盖上柱上方接头。再次启动程序。
样品
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
缓冲液
5、洗脱（梯度洗脱法）： （1）加样后，先用A缓冲液进行洗脱，洗去未被凝胶吸附的杂蛋白 （20min左右）； （2）待层析柱流出液在仪器上绘出的基线稳定，在程序主界面的工具栏 Manual→Execute manual instruction → pumps →Gradient,在两个框 内均填入100，点击insert，最后点击execute.开始梯度洗脱。每2min接 一管，当Conductivity上升至8 mS/cm 时，开始测定各管的蔗糖酶活力； （3）将蔗糖酶活力高的若干管酶液（2-3管）合并，测量总体积V4（样品 Ⅳ），样品用7ml离心管－20℃保存。
Wash valve Collector
（1）连接混和器及样品阀，流速调整为1.0ml/min （2）切换至BufferB，直至Conductivity到达40mS/cm （3）连通BufferA，直至Conductivity接近2并平稳 ，准备装柱
3、装柱和平衡： （1）检查层析柱的两端接头，底端有膜的置于下方。 （2）程序暂停。将层析柱放入卡槽，上端接头与混合器（mixer) 相连，下端接头与样品阀（sample valve)相连。
7：上样阀（Injection valve）
8：UV
9：电导（Conductivity）
10：出口阀（Outlet valve）
Buffer valve
Conductivity
UV Column
Mixer
Injection valve
Outlet valve
Sample valve
Pump Pressure sensor
2、酶活力检测 蔗糖酶是一种水解酶，它能蔗糖水解为等量的葡萄糖和果糖（还原
糖）。（50℃水解） 3.5－二硝基水杨酸与还原糖共热被还原成棕红色的氨基化合物，在一
定范围内还原糖的量和反应液的颜色深度成正比。（100℃显色）
实验材料与试剂
1、实验材料 蔗糖酶粗分离纯化（溶解即为样品Ⅲ）
2、实验试剂 ⑴ DEAE-Sepharose Fast Flow ⑵ 20mmol/L Tris-HCl pH7.3 缓冲液 ⑶ 20mmol/L Tris-HCl（1mol/L NaCl）pH7.3缓冲液 ⑷ 0.2mol/L乙酸缓冲液，pH4.5 ⑸ 5%蔗糖溶液 ⑹ 3，5-二硝基水杨酸试剂
实验二
离子交换柱层析分 离纯化蔗糖酶
实验目的和要求
1、学习离子交换层析的基本原理 2、学习离子交换层析分离蛋白质的基本方法和技术 3、学习蔗糖酶活性检测的基本原理和方法
实验基本原理
1、离子交换层析
由于蔗糖酶的pI偏酸性,所以在pH7.3 缓冲液的环境中，粗 分离纯化样品蔗糖酶带负电荷，因此我们用阴离子交换剂可以 先与蔗糖酶样品可逆交换吸附，然后通过用盐离子强度逐渐提 高的洗脱液，使蔗糖酶和其他杂蛋白质的电荷被中和，与离子 交换剂的亲和力降低，把不同的蛋白质按所带电荷的强弱逐一 被洗脱下来，从而达到分离蔗糖酶的目的。
4、加样：
凝胶柱床平衡约30分钟后，待缓冲液液面与胶体表面相切时，
程序暂停pause。旋开柱上方接头，用胶头滴管缓慢将蔗糖酶蛋
白样品溶液（样品Ⅲ）加入层析柱中，注意顺着柱壁滴加，尽可
能保持胶面平整。启动程序，使样品溶液进入胶体，待样品溶液
完全进入胶体后，暂停程序，用少量洗脱缓冲液将残余在层析柱
壁上端的样品洗下，并完全进入胶体后，再加缓冲液至一定高度，
100℃水浴2min
蒸馏水
5.0ml
5.0ml
观察颜色
• 测量：V3 V4 • 留样：样品III 样品IV
洗脱曲线要体现在实验报告里面。
少量缓冲液
凝胶搅匀后灌入，待其自 然沉降。若凝胶高度未达 要求，需多次灌入。
4cm
DEAE-Sepharose Fast Flow
达到所需柱床高 度后，将柱上端 接头与柱连接， 开始平衡。
装柱（10min后开泵，1 ml/min）
平衡（流速在1.0 ml/min）
样品处理： （1）上次沉淀样品充分溶解于10ml(2*5ml) （20mmol/L Tris-HCl pH7.3 缓冲液,合并为一管，两组平衡。 （2） 4℃ 12000r/min, 离心10分钟，收集上清，测量体积 V3，留取1ml（样品Ⅲ）用于后续分析 （3）将其余样品作离子交换柱层析进一步分离纯化蔗糖酶
实验器材与仪器
1、高速冷冻离心机 2、层析柱（φ1.0×20㎝ ）(1支/组） 3、ÄKTATM start（1套/组） 4、部分收集器及收集试管（4ml/管）（1台/组） 5、－20℃冰箱（保存样品用） 6、微量移液枪 200ul、1000ul 7、1.5ml离心管（留样品Ⅲ和样品Ⅳ用） 8、7ml离心管（留样品Ⅳ用） 9、恒温水浴（50℃、100℃） 10、试管、移液管、试管架等
酶活反应是在试管里操作，并非收集管！！
6、蔗糖酶活力检测
空白对照（1） 样品管（n）
0.2mol/L乙酸缓冲液，pH4.5
0.5ml
0.5ml
5%蔗糖溶液
0.5ml
0.5ml
蒸馏水
1.0ml
0.95ml
部分收集的酶液
/
0.05ml
50℃水浴5min
3.5－二硝基水杨酸试剂(DNS)
1.0ml
1.0ml