亲和层析
5. 亲和层析

加入过量的小分子伯氨基试剂封闭多余的活化基团
封闭的试剂有乙醇胺、葡萄糖胺、甘氨酸、谷氨酸、甘露 糖等。
①配基偶联量 (μmol/g 或μmol/ml)。
②样品吸附量 (mg/s或mg/ml)。
③化学稳定性 ④耐酸碱 抗氧化物,配基不降解。
如pH3~10。
1. 亲和层析实验流程 2. 吸附条件的选择
①竞争性洗脱
②离子强度洗脱 ③pH+离子强度洗脱 ④变性剂洗脱 ⑤化学断裂
①一步洗脱:非选择性洗脱。 ②分步洗脱:选择性洗脱。 ③梯度洗脱:选择性洗脱, 洗脱液浓度梯度变化
①0.5-1.0 mol/L NaCl中性盐处理,除去离子性
较强的杂质。
②异丙醇处理,除去疏水性较强的杂质。 ③6 mol/L 脲处理,除去中性分子杂质。 ④6mol/L 盐酸胍处理,除去中性分子杂质。
3. 洗脱条件的选择
4. 洗脱方式 5. 亲和介质的处理
6. 亲和层析介质的保存
1. 亲和层析实验流程
装柱、平衡与上样品 亲和层析 介质
洗去 未吸附杂质
预处理
洗脱 收集洗脱峰
层析柱:吸附容量、待分离物质的总量 平衡缓冲液:pH和pI、上样体积、温度和流速等 因素
多次吸附,使纯化对象与配基充分作用
第5章 亲和层析
一、亲和层析的特点
第7章亲和层析

结合能力的测定
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用溴化氰活化载体
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四、特异性吸附
欲分离物质与亲和吸附剂结合,当结合力较强时, 配体与有效成分紧密结合,随着样品的加入,亲 和成分恒定增加并不断地吸附上柱,形成致密的 复合物带,使吸附容量增至最大,达到饱和。影 响吸附容量除亲和力外和还与pH、离子强度有关。
物大分子之间的亲和力。
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专一性结合的生物体系
常用配体
分离对象
酶蛋白
基质类似物、抑制剂、辅酶、底物、产物等
抗体
抗原、病毒、细胞
外源凝集素 核酸 激素及维生素
多糖、糖蛋白、细胞表面受体、结合蛋白
互补碱基序列、组蛋白、核酸聚合酶、结合 蛋白 受体、载体蛋白
细胞
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利用生物大分 子和固定相表面 存在某种特异性 吸附而进行选择 性分离的一种生 物大分子分离的 层析方法。
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亲和层析法的实质
是在载体(无机或有机填料)的表面先键和一种具有一 般反应性能的间隔臂,随后再连接配体(酶、抗原、激 素等)组成固定相, 配体高选择地吸附与其有生物特性 的大分子而被保留,非特异的分子不被保留先流出层析 柱,保留在柱上的分子将以纯品形态洗脱下来。
亲和层析应用
一、纯化特异性生物分子
1.纯化抗原、抗体及其结合物; 2.分离糖蛋白、各种凝集素; 3.含巯基蛋白质的分离; 4.用寡聚核苷酸分离核酸; 5.凝集素配体结合膜蛋白的分离技术。
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第七章 亲和层析

亲和作用与pH、盐浓度等有关,多数仅靠改变这 些条件即可取得理想的效果。 3. 亲和力较强时: ①竞争性洗脱剂(专一性洗脱剂):用相同的配体或 配体的类似物,能有效地与固定到基质上的配体竞争 目标蛋白,得到尖锐的洗脱峰。 ②蛋白质变性剂:洗脱液中添加盐酸胍、尿素等变性 剂使蛋白质洗脱,但注意需适当处理才能恢复活性。
4.保持基质多孔结的稳定:
耦联配体后,多孔性降低。尤其是聚丙烯酰胺凝胶, 而琼脂糖凝胶的孔稳定性好,所以亲和层析多用琼 脂糖为基质。
5. 样品浓度、pH、离子强度及加样速度等。
五、用途
可用于提纯蛋白质、核酸、激素,分离微 量、不稳定物质最为 理想。 六、不足 配基不易得到,亲和吸附剂制备复杂。
(四)特异性吸附
要求一定的pH和离子强度,以使吸附量最大。
(五)洗脱
先用大量的平衡液洗去无亲和力的杂蛋白,让柱子 上留下专一性吸附的大分子物质,再进行洗脱专一性大 分子物质。 依情况不同,采用不同的洗脱方法: 1. 亲和力较小时,可连续用大体积平衡液洗脱,而后 得到的洗脱峰为大分子物质。
2. 亲和力一般时:需改变缓冲溶液的性质,使复合物 之间的亲和力下降,以便分离。
(二)配体的选择
配体——是具有特异性识别能力的物质。选择时应 根据所分离物质来选。优良的配体应具备的两个条件: ①有较强的亲和性和特异性;②有与载体共价结合的 基团和稳定性 (三)亲和吸附剂的制备: ①基质的活化:通过化学反应使基质上的化学基团处 于活化状态,称为活化。较多的使用CNBr法,能活化 羟基。 ②偶联 :活化的基质与配体在一定条件下结合形成固 相载体的过程。
(六)层析柱的清洗和再生: 用大量的洗脱液或高浓度的盐彻底洗柱子,再 用平衡缓冲液平衡柱子,即可再使用。 四、提高吸附剂的操作容量的方法: 1. 在配体和基质之间引入“手臂”:对于小 分子的配体,为了减少空间位阻,在基质 与配体之间可插入若干碳原子链称为“手 臂”。 2. 增加配体量。
第7章 亲和层析

二、配体的选择
理想的配体应具有以下一些性质: 1) 配体与待分离的物质有适当的亲和力。亲和力太弱,待分 离物质不易与配体结合,造成亲和层析吸附效率很低。而且 吸附洗脱过程中易受非特异性吸附的影响,引起分辨率下降。 但如果亲和力太强,待分离物质很难与配体分离,这又会造 成洗脱的困难。总之,配体和待分离物质的亲和力过弱或过 强都不利于亲和层析的分离。应根据实验要求尽量选择与待 分离物质具有适当的亲和力的配体。
4) 配体自身应具有较好的稳定性,在实验中能够 耐受偶联以及洗脱时可能的的较剧烈的条件,可以 多次重复使用。
根据配体对待分离物质的亲和性的不同,可以将其分为 两类:特异性配体(specific ligand)和通用性配体 (general ligand)。 特异性配体一般是指只与单一或很少种类的蛋白质等生 物大分子结合的配体。如生物素和亲和素、抗原和抗体、酶 和它的抑制剂、激素-受体等,它们结合都具有很高的特异 性,用这些物质作为配体都属于特异性配体。配体的特异性 是保证亲和层析高分辨率的重要因素,但寻找特异性配体一 般是比较困难的,尤其对于一些性质不很了解的生物大分子, 要找到合适的特异性配体通常需要大量的实验。
例如胰蛋白酶的天然蛋白质类抑制剂有胰脏蛋白酶 抑制剂(pancreatic trypsin inhibitor,PTI),卵粘蛋白 (ovomucoid)和大豆胰蛋白酶抑制剂(soybean trypsin inhibitor,STI)等,小分子抑制剂有苄脒 (benzamidine)、精氨酸和赖氨酸。这些抑制剂均可作 为亲和纯化胰蛋白酶的配基,但与酶的结合常数各不相同。 例如,STI与胰蛋白酶的结合常数达109L/mol以上,而对 氨基苄脒(p-aminobenzamidine)与胰蛋白酶的结合数约 为4×104L/mol(25℃)。
亲和层析

3、含有辅酶的酶类的亲和层析; 4、酶和蛋白类型抑制剂的亲和层析;
5、肝素为配体的亲和层析;
6、染料配体亲和层析; 7、金属螯合层析;
例如:凝集素和糖蛋白的亲和层析—凝集素是在自然界广泛存在的一大类糖结合
蛋白。它们具有不同的糖结合专一性。利用天然存在的一些多糖和被固定化的不
蛋白质亲和层析中的合适配体
配体 抗原 待纯化的蛋白质 特定单克隆抗体或多克 隆抗体 配体 肝素 待纯化的蛋白质 凝聚因子、脂酶、结缔组 织蛋白酶、DNA聚合酶
单克隆抗体 蛋白质A、 蛋白质G
蛋白酶抑制 剂 磷酸
特定抗原 免疫球蛋白
蛋白酶 磷酸酶
胆固醇 脂肪酸
核苷酸 苯基硼酸盐
胆固醇受体、胆固醇结合 蛋白 脂肪酸结合蛋白、白蛋白
五、亲和层析
(一)亲和层析的概念:
1、亲和力:根据生物体中高分子化合物能与之相对应的专一分子特异识别和
可逆结合的特征,将生物分子间的这种结合能力称为亲和力.
2、亲和层析法:利用生物大分子和固定相表面存在某种特异性吸附而进行选 择性分离的一种生物大分子分离的层析方法。
(二)亲和层析法的原理:
在载体(无机或有机填料)的表面先键和一种具有一般反应性能的间隔臂,随后 再连接配体(酶、抗原、激素等)组成固定相,而固载的配体高选择地吸附与其 有生物特性的大分子而被保留,非特异的分子不被保留先流出层析柱,保留在柱上
方法 特异性配体亲 和层析法
通用性配体亲 和层析法
配体
性能
复杂的生命大分子物 具有较强的吸附选择性和 质(如抗体、受体和 较大的结合力 酶的类似底物等) 简单的小分子物质 成本低廉,具有较高的吸附 (如金属、染料、以 容量,通过改善吸附和脱附 及氨基酸等) 条件可提高层析的分辨率
亲和层析原理和步骤

亲和层析原理和步骤亲和层析(affinity chromatography)是一种常用的分离和纯化靶标蛋白的方法。
它利用配体与目标蛋白的高亲和力来实现目标蛋白的选择性结合和纯化。
亲和层析的原理和步骤如下。
一、亲和层析的原理亲和层析的原理基于配体与目标蛋白之间的特异性结合。
配体是一种具有特异性反应性的化合物,可以和目标蛋白的结构域或位点发生特异性作用。
在亲和层析中,配体被固定在固定相上,也可以被连接到大分子载体上,形成亲和层析介质。
当样品通过亲和层析柱时,目标蛋白会与配体发生选择性结合,而其他非目标蛋白则不结合或弱结合,从而实现了目标蛋白的分离和纯化。
亲和层析的步骤通常包括以下几个方面:2.固定配体:将配体固定在固定相上是亲和层析的关键一步。
固定相可以是固定在柱子内壁的小分子配体,也可以是连接在大分子载体上的配体。
常用的固定剂包括琼脂糖、丙烯酰胺凝胶、硅胶等。
3.样品准备:在进行亲和层析之前,需要对样品进行准备。
通常包括细胞裂解、蛋白质提取、预处理等步骤。
样品中的废物和干扰物需要被去除,以便目标蛋白的有效分离和纯化。
4. 亲和层析操作:样品通过亲和层析柱时,目标蛋白与配体发生特异性结合。
通常需要选择适当的Buffer、pH值和盐浓度等条件来提高结合效率。
非目标蛋白会通过柱子流失,而目标蛋白则留在柱子中。
目标蛋白可以通过洗脱步骤从柱子中进行脱附。
5.洗脱与纯化:在洗脱过程中,目标蛋白从亲和层析柱中脱附。
洗脱条件需要根据结合强度和目标蛋白的特性来选择。
常用的洗脱方法包括pH值的调节、离子浓度的变化、配体浓度的变化等。
洗脱后的目标蛋白可以通过浓缩和纯化步骤得到纯品。
二、亲和层析的优缺点亲和层析作为一种分离和纯化方法,具有以下优点:1.特异性:亲和层析可以选择性地结合目标蛋白,从而实现与其他非目标蛋白的分离。
2.高纯度:亲和层析可以显著提高目标蛋白的纯度,使其达到实验或工业应用的要求。
3.选择性:亲和层析可以基于不同的配体,实现对不同蛋白的选择性结合和纯化。
亲和层析法

第三节 提高吸附剂的操作容量
亲和吸附剂的操作容量的影响因素: 配体性质 配体在吸附剂中的含量 配体与吸附物结合时的位阻效应大小、 基质的多孔性 操作条件 等因素
一、在配体和基质之间引入“手臂”
1.原理
在配体和基质之间,特 别是在小分子的配体 和基质之间,引入适 当长度的“手 臂 ” ( arm), 使 配 体 离开基质的骨架,
• 将琼脂糖衍生物与溴乙酰衍生物或琥珀酸酐等化合物 反应(见图7-9)后,再与含氨基、酚羟基和咪唑基等基 团的化合物反应,
• 即可生成一系列具有长短不等“手臂”的亲和吸附剂,
二、增加配体取代的程度
对一些解离常数较大的配体而言,增加配体在基质上 的浓度也是增加吸附剂结合量的有效手段。
增加配体数的方法是: 在配体量一定时,随着基质活性基团的增加(通过活化 时pH值的提高和溴化氰量的增加)偶联配体的量也相
• ①亲和力比较小时,可以连续用大体积平衡缓冲液洗 脱,得到迟缓的大分子物质峰。
• ②亲和力一般时,主要靠改变缓冲液的性质(如改变 pH值或离子强度,或者同时改变pH值和离子强度), 使复合物之间的亲和力下降到足以分离的程度。
• ③亲和力较强时,可用与配体竞争的溶液或者用蛋白 质变性剂洗脱。
A.竞争性洗脱剂 这类洗脱剂的优点是专一性强,并能洗脱出和配体特 异结合的大分子物质。
• 2)间接测定法
①推算法
一般情况下,从加入配体的数量中减去配体与活化琼脂糖偶联后洗涤出 来的配体量,即可大致推算出配体的结合量。 ②根据亲和吸附剂对被吸附物质的操作容量可计算配体的结合量 其方法有: 一是把亲和吸附剂装入柱(0.5cm×10cm)内,加入过量的欲分离大分子 物质,使其结合量达到最大,用适当的洗涤剂彻底洗去非专一性的物质, 然后再用特异的洗脱剂洗出欲分离的大分子物质。根据分离出的大分子 物质的量,计算出配体的结合量。 二是把少量纯品大分子物质陆续加到亲和层析柱中,直到饱和平衡为止,
亲和层析

样品制备
样品浓度
尽量适度,即有利于充分交换,又节省操作时间
样品组成
离子组成尽量与上样缓冲液相同,如果不同,可以 通过过滤、脱盐或者透析更换。
层析柱的规格
装柱体积适于蛋白的样品量 5-40% 可用载样量 柱长 5-10 cm
Short, fat
洗涤
样品吸附上柱后,要用几倍起始缓冲液的体 积过柱洗去杂质,可以适当增加离子强度洗 去静电吸附的非特异性结合物。当OD280吸光 值回到基线时,停止洗涤。
洗脱液中含量较少
1、咪唑浓度低 2、降低pH洗脱(低于pH3.5以下,离子会有大量脱落) 3、+4 °C洗脱过夜
优化条件
1、起始缓冲液中加入咪唑,如20mM,以减少杂蛋白。 2、线性洗脱,探索纯度高的洗脱梯度。 3、使用其他离子,如Zn(吸附较弱)或Cu(吸附较强)等
亲和层析的应用? 亲和层析的应用
声前加融菌酶) 2、柱子平衡液以及样品缓冲液中没有EDTA、DTT等 使用过的柱,是否已经再生。 3、降低起始缓冲液中咪唑的浓度有利于融合蛋白的吸 附 4、是否过载,chelating sepharose 大约12mg/ml。 5、融合蛋白可能是包涵体表达,破菌上清不含融合蛋 白 6、Ni离子是否已经鳌和好了。
Protocols for cleaning-in-place (CIP), 清洁和灭菌
去除沉淀蛋白 4个柱体积的0.5-1.0 M NaOH ,线性流速40 cm/h ,然后使用水清洗2-3 个柱体积 。 去除强结合的疏水蛋白、脂蛋白和脂类 4-10 个柱床体积的70% ethanol 或30% isopropanol ,然后使用3-4个柱 体积或1-2个柱体积的0.5% non-ionic detergent (e.g. in 1 M acetic acid) , 然后使用5个柱体积的70% ethanol 去除去污剂,最后3-4个柱体积的水。 清洁 0.5-1.0 M NaOH 接触时间 30-60min. 灭菌 高压介质 121 °C 15 min.