亲和色谱
9 亲和色谱

然后把含有目的物质的混合液作为流动相,在 有利于固定相配基与目的物质形成络合物的条 件下进入层析柱。
16
这时,混合液中只
有能与配基发生结合反
应形成络合物的目的物
质(图中· 分子)被吸附。
不能发生结合反应
的杂质分子(图中△分 子)直接流出。
17
经清洗后,选择适当的洗脱液或 改变洗脱条件进行洗脱(图中c),
22
配体的选择:
一对可逆结合的生物分子中与载体相偶 联的一方称配体。如抑制剂,底物,抗体, 辅酶等。
优良配体须具备的条件:
1)与待纯化的物质有较强的亲和力。 2)具有与基质共价结合的基团。
23
目的产物与相应的配基
所要分离的目 的产物
酶 抗体 凝集素 激素
相应的配基
底物、抑制剂、辅酶(辅因子) 抗原、病毒、细胞 多糖、糖蛋白、细胞受体 受体、载体蛋白
亲和配基选择(很困难):
组合化学肽库:小肽亲和配基。
噬菌体展示技术筛选:目标蛋白与噬菌体结合。
SELEX技术筛选::与蛋白质相匹配的寡核苷酸 6
9.1 生物亲和作用
9.1.2 影响亲和作用的因素
离子强度 pH值
抑制氢键形成的物质
温度 螯合剂
7
9.1 生物亲和作用
9.1.3 亲和作用体系
8
9.2 亲和色谱原理
使被分离物质与固定相配基解离,
即可将目标产物分离纯化。
18
9.3 亲和色谱介质
一般情况下,需根据目标产物选择合适 的亲和配基来修饰固体粒子,以制备所需的
亲和吸附介质(固定相)。 固体粒子称为配基的载体。
19
作为载体的物质应具有(6点): ①不溶性的多孔网状结构,渗透性好; ②物理和化学稳定性高,有较高的机械强度, 使用寿命长; ③具有亲水性,无非特异性吸附; ④含有可活化的反应基团,利于亲和配基的固
分析化学 第十章_亲和色谱

配基的选择
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。
通用性配体一般是指特异性不是很强,能和某一类的 蛋白质等生物大分子结合的配体,如各种凝集素(lectine) 可以结合各种糖蛋白,核酸可以结合RNA、结合RNA的蛋 白质等。通用性配体对生物大分子的专一性虽然不如特异 性配体,但通过选择合适的洗脱条件也可以得到很高的分 辨率。而且这些配体还具有结构稳定、偶联率高、吸附容 量高、易于洗脱、价格便宜等优点,所以在实验中得到了 广泛的应用。
常见亲合作用体系
特异性 高特异性 亲和体系 抗原-单克隆抗体 荷尔蒙-受体蛋白 核酸-互补碱基链段、核酸结合蛋白 酶-底物、产物、抑制剂 免疫球蛋白-A蛋白、G蛋白 酶-辅酶 凝集素-糖、糖蛋白、细胞、细胞表面受体 酶、蛋白质-肝素 酶、蛋白质-活性色素(染料) 酶、蛋白质-过渡金属离子(铜、锌等) 酶、蛋白质-氨基酸(组氨酸等)
(2)抗体 利用抗体为配基的亲和层析又称为免疫亲和层析 (Immunoaffinity chromatography)。抗体与抗原之间具有 高度特异性结合能力,结合常数一般为107~1012L/mol。 因此,利用免疫亲和层析法,特别是以单抗为配基的免疫 亲和层析法是高度纯化蛋白质类生物大分子的有效手段。
亲和色谱法

亲和色谱法亲和色谱法是一种用于分离、纯化生物大分子的技术,它利用生物分子之间的亲和作用来进行分离、纯化。
它的基本原理是:在柱子的表面放置一种可以与目标生物分子发生亲和作用的固定化剂,然后将待测样品通过柱子进行流动。
当目标生物分子与固定化剂发生亲和作用时,就会被吸附在柱子的表面;而其他的杂质分子则不会被吸附,经过柱子流出。
最后,再通过适当的方法将目标生物分子从柱子上解离出来,即可得到高纯度的目标生物分子。
亲和色谱法的优点是分离效率高,可以得到高纯度的生物分子;缺点是分离的速度较慢,而且对于某些生物分子可能难以得到较好的分离效果。
亲和色谱法主要应用在生物学、药学、食品工业、环境监测等领域,并在这些领域取得了巨大的成功。
在生物学领域,亲和色谱法常用于抗体分离、酶的纯化、抗原的分离等;在药学领域,亲和色谱法常用于药物的纯化、抗体药物的生产等;在食品工业中,亲和色谱法常用于食品添加剂的分离、蛋白质的纯化等;在环境监测领域,亲和色谱法常用于水质监测、空气监测等。
亲和色谱法的原理是基于生物分子之间的亲和作用,因此选择固定化剂时需要考虑到固定化剂与目标生物分子之间的亲和作用。
常用的固定化剂有抗体、酶、抗原、细胞表面蛋白等。
选择固定化剂时,需要考虑到固定化剂的稳定性、选择性、可交换性、可再生性等因素。
亲和色谱法的实验过程大致分为固定化、流动、洗脱、解离四个步骤。
在固定化步骤中,需要将固定化剂放在柱子中,然后将柱子浸泡在预处理溶液中,使固定化剂与柱子结合起来。
在流动步骤中,需要将待测样品通过柱子进行流动。
在洗脱步骤中,需要通过适当的洗脱溶液将非目标生物分子从柱子上洗脱出来。
在解离步骤中,需要通过适当的方法将目标生物分子从柱子上解离出来。
亲和色谱法的优点是分离效率高,可以得到高纯度的生物分子。
缺点是分离的速度较慢,而且对于某些生物分子可能难以得到较好的分离效果。
因此,在使用亲和色谱法时,需要根据实际情况来选择适当的固定化剂和洗脱溶液,并适当调整流速,以提高分离效率。
亲和色谱模拟分离过程

亲和色谱,也称为亲和层析,是一种利用固定相的结合特性来分离分子的色谱方法。
该方法依赖于键合在固定相上的配体与生物活性目标分子间的特异性识别与可逆的亲和力作用,实现生物分子选择性分离。
在实际操作过程中,首先将待分离的物质连接到凝胶过滤色谱柱上,并确保连接的分子与待分离物质有一定的结合能力,这种结合是可逆的,即在改变流动相条件时可以相互分离。
然后通过调整流动相条件使得待分离物质与基质之间的相互作用增强或减弱,从而实现分离。
亲和色谱法具有高分辨率、高选择性的特点,因此被广泛应用于复杂样品的分离纯化过程。
例如,可以利用亲和色谱法从混合物中纯化或浓缩某一特定分子,也可以用于去除或降低混合物中特定分子的含量。
此外,亲和色谱还可以用于从变性或功能不同的版本中分离活性生物分子,以及从大量粗样品中分离低浓度的纯化合物。
亲和色谱PPT

免疫亲和色谱 固定化金属离子亲和色谱 其他亲和色谱
免疫亲和色谱
免疫亲和色谱(Immunoaffinity Chromatography, IAC)是 利用生物体内存在的抗原、抗体之间高度特异性的亲和 力进行分离的方法。
IAC的特点
1. 2. 3.
专一 高效 灵敏 ……
IAC的应用
1. 2.
抗体的分离纯化——Protein A亲和色谱 快速诊断测试 ……
固定化金属离子亲和色谱
固定化金属离子亲和色谱(Immobilized Metal ion Affinity Chromatography, IMAC) 主要根据蛋白质中组氨酸、色氨酸或半胱氨酸等氨基酸 残基与色谱柱上的金属离子螯合作用形成络合物,从而 实现分离 产物变性 • 渗漏
谢谢
亲和色谱 Affinity Chromatography
黄岳
生研1502
亲和色谱概述
概念:利用生物分子间专一的亲和力而进行分离的一种色谱技术
原理和基本过程
原理:将具有亲和力的两个分子中一个固定在不溶性基质 上,利用分子间亲和力的特异性和可逆性,对另一个分子 进行分离纯化。
亲和色谱的类型
1. 2. 3.
配基稳定性高 ,不易脱落 金属离子配基价格低廉 ,再生成本低 省去了脱盐的预处理步骤 容易洗脱目标蛋白
IMAC的应用——Ni-Agarose His标签蛋白纯化技术
其他亲和色谱技术
生物亲和色谱 拟生物亲和色谱 分子对亲和色谱 共价亲和色谱 凝集素亲和色谱 ……
亲和色谱需要考虑的问题
亲和色谱

Chitin
Trypsin
A
B
C&D
以凝胶电泳检验亲和色谱 操作过程各步骤样品→
Ate 吸附剂:
羟基磷灰石
(Ca5(PO4)3OH)2
可选择 NaCl 或 磷酸 等不同洗脱条件
Bio-Rad CHT
●疏水性层析法:
●●●●● ●●●
-NH2
●● ● ●
硫醇基 -SH
X
■ 可与各种配体基团反应的载体:
配体基团 親 和 性 载体
CNBr-activated Sepharose 4B
Pharmacia
反应方式
直接反应 加 EDC*
反应基团
-C≡N -COOH N-OH-succinimide Oxirane环氧己烷
■ Hydrophobic interaction 色析法:
Ammonium sulfate (% sat.) 25
0 10
Protein concentration
20
15
20
10
5
30
40
50
100
200
300
400
Elution volume (mL)
Pharmacia HIC
Ethylene glycol (%)
亲和色谱(AC)
(Affinity chromatograph)
原理:利用生物大分子和固定相表面存在的 某种特异性亲和力,进行选择性分离。 先在载体表面键合上一种具有一般反应 性能的所谓间隔臂(环氧、联胺等),再连接 上配基(酶、抗原等),这种固载化的配基将 只能和具有亲和力特性吸附的生物大分子作 用而被保留。改变淋洗液后洗脱。 亲和洗提 酶与其它化合物一起吸附到一种离子交换剂 上,然后用适当的底物特异地洗提。
第9章 亲和色谱

硅胶的活化
硅烷化试剂 配基的固定化 直接固定法(慢) 间接固定法(氧化法,碳二亚胺法,戊二醛活化法)
生物分离工程 第8章 亲和色谱
配基密度对蛋白质吸附的影响
通常情况下,目标产物的吸附容量随配基固定化密度 的提高而增大。但是,当配基固定化密度过高时,配 基之间会产生空间位阻作用(steric hindrance),影响 配基与目标产物之间的亲和吸附,配基的有效利用率 降低; 因此,配基固定化密度也不宜过高,通常存在最佳密 度值范围。
模型分析(前述吸附理论和模型均可用于亲和色谱的分析)
生物分离工程 第8章 亲和色谱
8.6 亲和色谱的应用
组织纤溶酶原激活剂(t-PA)的纯化-酶的抑制剂为 亲和配基
t-PA是一种糖蛋白,是治疗血栓等心脑血管疾病的蛋 白药物; t-PA主要存在于动物心脏组织中,但含量很低; 目前主要利用重组DNA动物细胞生产t-PA 赖氨酸、精氨酸、氨基苄脒常用作配基
生物分离工程 第8章 亲和色谱
间隔臂的作用(消除空间位阻的影响)
配基
目 标 分 子
间隔臂
生物分离工程 第8章 亲和色谱
8.4 亲和吸附平衡
吸附等温线
基本上可用Langmuir或Freundlich方程描述
色素亲和吸附平衡
色素配基研究得最多的是辛巴蓝(Cibacron Blue 3GA, CB) CB与蛋白质的结合机理
具有亲和作用的分子对之间具有“钥匙”和“锁 孔”的关系是亲和作用的必要条件,但并不充分, 还需要分子或原子水平的各种相互作用才能完整 地体现亲和结合作用,包括:
生物分离工程 第8章 亲和色谱
静电作用:亲和作用分子对的结合部位上带有相反电 荷时,产生静电引力。如果满足“钥匙”和“锁孔” 的关系,在近距离发生的静电引力 很强烈的; 氢键:如果亲和作用分子对的一个分子中含有O原子或 N原子,结合部位之间可以产生氢键作用,形成O-H-O 或O-H-N的氢键结合,但氢键的产生与否受结合部位 之间位置关系的严格制约,O-H-O或O-H-N需排列在一 条直线上; 疏水性相互作用:如果亲和作用分子对的一个分子中 含有芳香环或烃基链等疏水基,另一方的结合部位上 也含有疏水区,则两者之间可发生疏水性相互作用, 如含有脯氨酸等氨基酸残基的蛋白质,胶原与单宁的 结合可通过疏水键结合; 配位键:如果亲和作用分子对均与同一金属离子配位, 则两者之间可通过金属配位键结合;
亲和色谱分离

中等盐浓度的缓冲液能稳定溶液中蛋白质并
防止由于离子交换所引起的非特异性相互作 用。
5 操作方法
3. 柱操作
柱的大小取决于吸附剂的容量和所需纯
化的蛋白质的量。一般地说,高的容量
② 流速控制
不能太快
延长时间可促进吸附
③ 吸附时间的控制
④ 进样量的大小
减少进样量,可提高吸附效果。
4 亲和色谱操作条件的选择
2. 清洗条件的选择
洗涤缓冲液的强度应介于目的分子吸附
条件与目的分子洗脱条件之间
4 亲和色谱操作条件的选择
3. 洗脱条件的选择
在实际操作过程中,应该在洗脱强度和 耐受程度之间做好平衡。
1. 载体的选择
常用的亲和色谱载体主要有多孔玻璃载
体、聚丙稀酰胺载体、纤维素载体、葡
聚糖凝胶载体、琼脂糖凝胶和交联琼脂
糖凝胶载体等。
2. 配基的选择
根据配基应用和性质,可将其分为两
类:特殊配基和通用配基。亲和层析
中常用的特殊配基有某一抗原的抗体、
某一酶的专用抑制剂、某一激素的受
体等。通用配基可适用于一类物质的
分离提纯,如用NADH作脱氢酶类亲和
层析的通用配基。
2. 配基的选择
首先,应当仅仅识别被纯化的目的物(配 体)。其次,配体与配基应该有足够大的亲 和力。再次,配基与相应目的物之间的结
合应具有可逆性。第四,配体具有足够的
稳定性,能够耐受反应条件以及清洗合再 生等条件。最后,配基的分子大小必须合 适。
3. 载体的活化与偶联
载体由于其相对的惰性,往往不能直接与配基
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聚丙烯酰胺-琼脂糖 多孔玻璃
1,6-己二胺, 6-氨基己酸 氨基丙基, 氨基己基
第四节 亲和吸附剂的制备
一、要求 ㈠. ㈡. 结 L与基质结合,对L-S结合无干扰; L为小分子有的需“手臂”,使L-S
合更有效; ㈢. 非专一吸附不大,以免吸附杂质; L与基质结合稳定(吸附、洗脱、再生)。
二、
偶联用Gel的选择 需考虑: ㈠. L上可供偶联的基团 ㈡. “手臂” ㈢. L的稳定pH
第二节 亲和色谱配基 (ligand L) ㈠ 作为配体的条件
亲和力大;具有解离平衡;与载体偶联不失活
㈡常用系统
酶: 底物或类似物、辅助因子、可逆抑制剂、效应物 核酸: 互补顺序、组蛋白、结合蛋白、核酸多聚物 激素: 受体、运载蛋白 抗体: 抗原、病毒、细胞 外源凝集素: 多糖、糖蛋白、细胞
亲和层析常用配体
连接臂先偶联至载体后接配体
四、由氨基-Sep或羧基- Sep制备 Sep-(CH2)6-NH2 L-COOH AH-Sep Sep-(CH2)6-COOH L-NH2 CH-Sep 碳二亚胺法(配基偶联的一种方法):
第三节 亲和层析载体
一、作为载体的条件 1.亲水 2.惰性 3.具有活化基团 4.大网孔 5.机械性能好
二、载体的选择
1.琼脂糖凝胶: 亲水性强,理化性质稳定 (商品名:Sepharose) 2.聚丙烯酰胺凝胶: 理化性质稳定,耐有机溶剂及去污 剂, 抗微生物能力强, 特别适应用配基与提取物亲和力 比较弱的物质。 3.葡聚糖凝胶: 有良好的化学及物理性质,孔径小。 4.纤维素: 非特异吸附严重,廉价,易得。 5.多孔玻璃 :物理性能好,有非特异性吸附。
4.3
亲和色谱(层析)
Affinity Chromatography, AC 第一节 概述
原理 利用生物体中许多高分子化合物具有和 某些相对应的分子可逆结合的特性建立的 色谱法。 一、特点 高效、高收率、有浓缩效应,使用局限性
二、应用 高效从复杂混合物中得某一种物质; 基于生物功能可把有活性与无活性分开 三、基本过程 须找配基(它与底物专一可逆结合如下图)
例:酶 有单底物反应、双底物反应
单 E
A EA
P
E
EP
底物A、产物P或它们的类似物都可以
双底物依次
E
A
B
P Q
E EPQ EQ
EA EAB
须选择A、若选B则吸附时须加A
双底物随机
A(B) B(A) P(Q) Q(P) E E EA EA(B) EPQ
A、B都可选择 对A、B的选择仅取决于它们亲和势的 大小和固定化的难易程度。
三、手臂(Spacer arm) 在载体和配基间引入适当长度的“手 臂”,减少载体的空间阻碍,增加配基的 活动度。 示意图如下:
连接臂往往为由烃链组成的疏水性手臂(其长短 对吸附的影响大)或具氨基、羧基的亲水性手臂 (其长短对吸附的影响不大); 疏水性手臂具体选择应考虑: ⑴ 分离物质分子量大小 ⑵ 亲和势大小 ⑶ 过长手臂易弯曲、折叠等; 最常用的连接臂有6-氨基己酸、1,6-己二胺和 3,3’-二氨基二丙胺。
亲和吸附剂的制备过程
封闭未反应的活化基团
载体上活化基团浓度
5~25mol/ml 偶联上的配体浓度 1~10mol/ml 封闭试剂 pH8.0,1mol/L乙醇胺 甘氨酸 巯基乙醇 室温反应1h
配体浓度评估 差示分析法
直接测定法 放射分析法 水解法
连接臂的连接 连接臂先接配体后偶联至载体
含组氨酸的多肽或蛋白 质
㈢ 配体的浓度
一般使用较高的固定化配体浓度 配体亲和力高,且本身带电则浓度须降低 配体浓度过高引起色谱畸变。 (与很多物质发生非特异性结合)
㈣ 配体的选择
1. 考虑亲和势 L+S LS Kl= [L][S]/[LS] 要求Kl在10-4~10-8mol/L之间 2. 与L的偶联不破坏L与S的结合 3. 需了解L-S的作用机制 如……
NADP
NADP依赖性脱氢酶
苯基硼酸盐 糖蛋白 Cibacron Blue F3G-A NAD(P)依赖性脱氢酶、激 酶、磷酸酶、白蛋白、干 扰素
Procion Red NAD(P)依赖性脱氢酶、干 HE-3B 扰素、抑制蛋白、纤溶酶 原
赖氨酸 纤溶酶、纤溶酶原、纤溶 酶原激活剂
单克隆抗体
特定抗原
过渡金属离 子
亲和层析过程演示
亲和吸附剂的构成 载体(基质)、配体、连接臂
说明: 1.偶联用Gel(须是活化偶联介质) 2.亲和吸附剂 高度专一亲和吸附剂 类专一亲和吸附剂
3.按相互作用力划分: 次级键——亲和色谱 配位键——螯合色谱 共价键——共价色谱 疏水键——疏水色谱
亲和层析的必要条件: 合适的配体(配基、ligand) 合适的载体(Matrix) 合适的吸附和洗脱条件
接有连接臂的亲和层析用载体
载体
连接臂 3-氨基丙基和琥珀酰氨基丙基 3,3’-二氨基丙基和琥珀酰二氨基丙基
供应商 Bio-Rad Bio-Rad ICN Pharmacia Serva Miles IBF Merck
琼脂糖
1,2-二氨基乙烷, 1-二氨基己烷, 3,3’-二氨基二丙胺 1,6-己二胺, 6-氨基己酸 3,3’-二氨基丙基胺, 对苯甲酰基-3,3’-二氨基丙基 胺 氨基烷基(2,4,6,8,10)
三、 由CNBr活化型Sep.4B制备 商品名:CNBr-Sepharose
一般步骤:
冻干粉பைடு நூலகம்
溶胀洗涤 溶解L ①
混合反应 ②
掩蔽 ③
洗去L(未结合)
成品
㈠.
溶胀和洗涤 用1mol/L HCl 溶胀洗涤除细碎粒子 ㈡. 偶联条件 注意: 前处理、偶联密度、缓冲液种类及pH ㈢. 掩蔽 偶联后有部分氰酸酯未偶联上 L,常利用 含-NH2的缓冲液或含-NH2的分子处理,将其 掩蔽。 ㈣. 洗去未结合L 用高-低交叉pH来洗(4~5次)
配体 目标分子 配体 目标分子
5’-AMP
ATP NAD
NAD依赖性脱氢酶、ATP 依赖性激酶
ATP依赖性激酶 NAD依赖性脱氢酶
Poly(U)
凝集素 蛋白质A /蛋白质G 钙调蛋白 肝素
真核mRNA、Poly(U)结 合蛋白
糖蛋白 IgG或IgG对应抗原 钙依赖性酶 某些凝固蛋白、血浆蛋 白、脂蛋白、核酸相关 酶、受体等