离子交换层析特点
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
伯胺[-NH2]
螯合离子交换剂 金属离子
由于树脂的孔径过小，电荷密度过高，疏水性过强使得大分子结合过牢而不易洗脱， 易造成变性。
常用于分离无机离子、有机酸、核苷、核苷酸、氨基酸等小分子物质。 除去表面活性剂、尿素、两性电解质
分类
• 亲水性离子交换剂
• 纤维素离子交换剂：微晶纤维素为基质引入电荷基团构成的 最广泛使用的是二乙胺基乙基(DEAE一)纤维素和羧甲基(CM一)纤维素
离子交换层析基本步骤
待分离蛋白质透析至对应缓冲液中使其带正（负）电荷
例：HBV-15D1纯化 DE52(20mMPB6.5-CT)+CM(10mMPB6.5-100mMXT) 硫铵初纯
透析至20mM PB 6.5 +
DE52
CM
另外，无机盐离子（如NaCl）对交换剂也具有交换吸附的能力， 当洗脱液中的离子强度增加时，无机盐离子和蛋白质竞争吸附交换剂。 当Cl-的浓度大时，蛋白质不容易被吸附，吸附后也易于被洗脱。
因此，洗脱阴离子交换剂结合的蛋白时，则降低pH值，增加盐 离子浓度；洗脱阳离子交换剂结合蛋白时，则升高溶液pH值，增加 盐离子浓度。
原理
pH=pI
COO-
R NH+3
+H
pH<pI
COOH Leabharlann 离子R NH+3阳离子交换剂
阴离子交换剂
-H
pH>pI
COO- 阴离子
R NH2
• 例：某蛋白质pI=6.0，在pH=6.5缓冲液中带负电，与阴离子交换剂结合
原理
当溶液的pH值发生改变时，蛋白质与交换剂的吸附作用也发生变 化，当pH值增高时，对阳离子交换剂的吸附力减弱，当pH值降低时， 对阴离子交换剂的吸附力减弱。
离子交换层析讲解
三、离子交换剂的种类和性质 1.离子交换剂的基质
• 其中：聚苯乙烯离子交换剂（又称为聚苯乙烯树脂）是以
苯乙烯和二乙烯苯合成的具大、流速快。但它与 水的亲和力较小，具有较强的疏水性，容易引起蛋白的变 性。故一般常用于分离小分子物质，如无机离子、氨基酸、 核苷酸等。 以纤维素（Cellulose）、球状纤维素（Sephacel）、葡聚 糖（Sephadex）、琼脂糖（Sepharose）为基质的离子交 换剂都与水有较强的亲和力，适合于分离蛋白质等大分子 物质，葡聚糖离子交换剂一般以Sephadex G－25和G－50 为基质，琼脂糖离子交换剂一般以Sepharose CL－6B为基 质。关于这些离子交换剂的性质可以参阅相应的产品介绍。
离子交换层析
原理及应用
一、简介
• 1、定义：
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方法
2、发展历程
• 1848年，Thompson等人在研究土壤碱性物质交
二、基本原理 阴离子交换
• 通过选择合适的洗脱方式和洗脱液，如增加离子
强度的梯度洗脱。随着洗脱液离子强度的增加， 洗脱液中的离子可以逐步与结合在离子交换剂上 的各种负电基团进行交换，而将各种负电基团置 换出来，随洗脱液流出。 与离子交换剂结合力小的负电基团先被置换出来， 而与离子交换剂结合力强的需要较高的离子强度 才能被置换出来，这样各种负电基团就会按其与 离子交换剂结合力从小到大的顺序逐步被洗脱下 来，从而达到分离目的。
X+ Y-↔ A-
二、基本原理
• 从上面的反应式中可以看出，如果A离子与离子交 •
9种层析分离纯化方法详解
9种层析分离纯化方法详解层析法是利用不同物质理化性质的差异而建立起来的技术。
所有的层析系统都由两个相组成：一是固定相，它或者是固体物质或者是固定于固体物质上的成分；另一是流动相，即可以流动的物质，如水和各种溶媒。
当待分离的混合物随溶媒（流动相）通过固定相时，由于各组份的理化性质存在差异，与两相发生相互作用（吸附、溶解、结合等）的能力不同，在两相中的分配（含量对比）不同，而且随溶媒向前移动，各组份不断地在两相中进行再分配。
与固定相相互作用力越弱的组份，随流动相移动时受到的阻滞作用小，向前移动的速度快。
反之，与固定相相互作用越强的组份，向前移动速度越慢。
分部收集流出液，可得到样品中所含的各单一组份，从而达到将各组份分离的目的。
按层析原理可将层析分为以下9种：1、亲和层析利用待分离物质和它的特异性配体间具有特异的亲和力，从而达到分离的目的。
将可亲和的一对分子中的一方以共价键形式与不溶性载体相连作为固定相吸附剂，当含混合组分的样品通过此固定相时，只有和固定相分子有特异亲和力的物质，才能被固定相吸附结合，性无关组分随流动相流出。
改变流动相组分，可将结合的亲和物洗脱下来。
亲和层析中所用的载体称为基质，与基质共价连接的化合物称配基。
具有专一亲和力的生物分子对主要有：抗原与抗体，DNA与互补DNA或RNA，酶与底物、激素与受体、维生素与特异结合蛋白、糖蛋白与植物凝集素等。
亲和层析可用于纯化生物大分子、稀释液的浓缩、不稳定蛋白质的贮藏、分离核酸等。
亲和层析纯化的分离原理特点：亲和层析具有高选择性、高纯度、快速、浓缩等特点，在重组蛋白的分离中多作为第一步的粗纯，实现对绝大部分杂质蛋白的去除。
2、离子交换层析采用具有离子交换性能的物质作固定相，利用它与流动相中的离子能进行可逆交换的性质来分离离子型化合物的方法。
主要用于分离氨基酸、多肽及蛋白质，也可用于分离核酸、核苷酸及其他带电荷的生物分子。
不同蛋白质的等电点（pI，isoelectric point）特性，使在不同pH缓冲液条件下所带正/负净电荷不同，选择不同的离子交换柱实现分离。
deae纤维素离子交换层析原理
deae纤维素离子交换层析原理DEAE纤维素离子交换层析原理离子交换层析是一种利用离子保持在流动相中的静电相互作用分离混合物的技术。
这种层析技术通常用于对分子进行分离和纯化，是许多分子生物学和生物工艺学实验的关键步骤之一。
DEAE纤维素层析是一种离子交换层析技术，其原理是根据大分子带电荷的相互作用进行分离。
DEAE（二乙氨基乙基）代表了这种离子对相互作用，它们是氨基乙醇与二甲基氨基乙醇的混合物，呈弱碱性。
DEAE纤维素层析分离过程中，混合物被加入含有DEAE纤维素的纯化介质中，通常是由一个固相列和一个移动相组成的。
由于DEAE纤维素有静电吸附性，分子会被吸附到纤维素表面，并与它们的相反电荷互相吸引，形成了一个复杂的矩阵。
随着固相列的流动，分子会以不同的速度被吸附到DEAE纤维素表面，并对带电荷的分子进行分离。
DEAE纤维素层析技术通常用于分离电荷分布不均匀的大分子，例如蛋白质或DNA。
在这种情况下，蛋白质或DNA会在不同程度上与DEAE纤维素相互作用，其中带正电荷的分子会强烈地吸附到DEAE纤维素表面，而带负电荷的分子则会逐渐流过固相列。
DEAE纤维素层析可以用于分离具有不同电荷的蛋白质或DNA分子。
DEAE纤维素层析可用于从复杂混合物中纯化蛋白质甚至核酸。
根据DEAE纤维素层析的原理，我们可以预测分子的行为并更好地优化层析条件。
增加NaCl浓度或者pH值可以瞬间影响DEAE纤维素对分子的亲和力，不同的DEAE纤维素介质或动态增加离子浓度都会影响分子的结合和释放。
DEAE纤维素层析技术非常适合分离带电荷的大分子，因为它利用的是分子之间电荷间的相互作用进行分离。
该技术是分子生物学，生物化学和生物工艺学中广泛使用的分离技术之一，具有广泛的应用前景。
DEAE纤维素层析技术是生化分离技术中最常用的一种技术之一，可以高效地纯化目标大分子，如蛋白质和DNA。
DEAE纤维素层析技术具有操作简单、高分离效率、生物活性好、适用范围广等优点，被广泛应用于制药、食品、环保、农业等领域。
离子交换层析的原理
离子交换层析的原理
离子交换层析是一种常用的分离和富集离子的方法，其原理是利用离子交换树脂对样品中的离子进行选择性吸附和解吸，从而实现离子的分离和富集。
离子交换层析广泛应用于环境监测、生物医药、食品安全等领域，具有操作简便、分离效果好、适用范围广等优点。
离子交换层析的原理主要包括离子交换树脂的特性、吸附和解吸过程以及影响分离效果的因素。
首先，离子交换树脂是一种具有离子交换基团的高分子材料，其特性决定了对不同离子的选择性吸附能力。
树脂上的离子交换基团能够与样品中的离子发生离子交换反应，形成固定相和流动相之间的平衡状态。
在离子交换层析过程中，样品溶液通过离子交换柱时，目标离子被选择性吸附在树脂上，而其他离子则被排除。
随着流动相的不断流动，离子逐渐被解吸并被洗脱出来，从而实现了离子的分离和富集。
这一过程需要根据目标离子的特性和树脂的选择性进行合理的流动相配制和洗脱条件的控制，以达到最佳的分离效果。
离子交换层析的分离效果受多种因素的影响，包括树脂类型、流动相pH值、离子浓度、温度等。
不同类型的离子交换树脂具有不同的选择性和吸附容量，选择合适的树脂对于提高分离效果至关重要。
流动相pH值的调节可以影响离子的解吸速率和选择性，而离子浓度和温度则会影响吸附和解吸的平衡状态，从而影响分离效果。
总的来说，离子交换层析是一种基于离子交换原理的有效分离和富集方法，其原理包括离子交换树脂的特性、吸附和解吸过程以及影响分离效果的因素。
合理选择树脂类型、优化流动相条件以及控制分离过程中的影响因素，可以实现对目标离子的高效分离和富集，为后续分析和检测提供可靠的样品处理方法。
几种柱层析的特点
简述几种柱层析的特点作者：张弓【摘要】柱层析技术在近几十年得到了广泛的应用和不断地发展，已成为各行各业离不开的重要技术。
本文就其中几种常用的柱层析的特点做了综述。
【关键词】凝胶过滤柱层析离子交换柱层析疏水作用柱层析亲和柱层析金属螯合层析在过去的三十年中,分离生物大分子的各种技术和方法得到了不断的发展。
随着各种介质的完善和商品化,使以填料为核心的柱层析技术在蛋白质等粗提后的纯化中起到了重要作用。
本文总结了几种柱层析的特点：一，凝胶过滤柱层析（Gel Filtration Chromatography, GFC）GFC是以分子大小和形状为分离基础的。
具体说就是利用不同大小分子通过凝胶滞留时间的差别来分离混合物的柱层析方法。
另外一种说法是分离是以分子体积的大小为基础的,分子体积即分子溶剂化后的体积,受分子形状和相对分子质量两方面因素的影响。
有时加入变性剂（尿素、盐酸胍等）以破坏蛋白质的三、四级结构,可以使分离主要受控于相对分子质量的大小。
GFC特别适用于分离相对分子质量大于2000的高分子化合物和相对分子质量差异大的混合物及低聚物。
GFC的分离不依赖于流动相和固定相的相互作用,所以不必使用梯度洗脱。
但是由于电荷屏蔽的因素,为了降低填料与生物分子之间的相互作用,往往会适当提高盐浓度,至少高于0.05 mol/LNaCl。
由于试样在柱中的保留时间不会超出柱中溶剂的总体积(Vt) ,所以不会出现在其他液相色谱中经常出现的由于色谱峰的弥散而引起的检测极限。
GFC的容量通常由流动相效应来控制。
由于GFC的分离靠大小组分流程途径长短之差达到分离,柱要有足够的长度(75～100 cm ,)但由于微小的粒子在GFC也有扩散的效应,柱子又不可过长,上样量不可过多(< 20 % Vt)。
因为GFC 洗脱时间可粗略估计,所以再隔一定时间连续进样,提高柱的使用效率,缩短纯化周期。
除了以上特点外,GFC还有回收率较高,洗脱条件温和,不易发生副反应,使用寿命较长,同时可用作换盐等特点。
纤维素离子交换层析
纤维素离子交换层析纤维素离子交换层析是一种常用的生物分离技术，广泛应用于生物制药、食品工业、环境保护等领域。
它利用纤维素基质上的离子交换基团与目标分子之间的相互作用，实现目标分子的分离纯化。
下面将从原理、应用和优缺点三个方面介绍纤维素离子交换层析技术。
一、原理纤维素离子交换层析技术是基于离子交换原理的。
纤维素基质上的离子交换基团可以与目标分子之间的相互作用，实现目标分子的分离纯化。
离子交换基团通常是阴离子基团或阳离子基团，分别对应着阴离子交换层析和阳离子交换层析。
阴离子交换层析通常使用带有正电荷的离子交换基团，如季铵盐基团，而阳离子交换层析通常使用带有负电荷的离子交换基团，如磺酸基团。
在层析过程中，目标分子与离子交换基团之间的相互作用会使目标分子被留下，而其他分子则会被洗脱。
二、应用纤维素离子交换层析技术在生物制药、食品工业、环境保护等领域有着广泛的应用。
在生物制药中，纤维素离子交换层析技术可以用于分离纯化蛋白质、抗体、病毒等生物大分子。
在食品工业中，纤维素离子交换层析技术可以用于分离纯化色素、香料、酶等物质。
在环境保护中，纤维素离子交换层析技术可以用于分离纯化重金属、有机物等污染物。
三、优缺点纤维素离子交换层析技术具有以下优点：1. 分离效果好：纤维素离子交换基质具有高度的化学稳定性和生物相容性，可以实现高效的分离纯化。
2. 操作简便：纤维素离子交换层析技术操作简单，不需要复杂的设备和技术。
3. 适用范围广：纤维素离子交换层析技术适用于各种生物大分子和小分子的分离纯化。
纤维素离子交换层析技术也存在一些缺点：1. 选择性较差：纤维素离子交换层析技术对于不同的目标分子选择性可能存在差异。
2. 价格较高：纤维素离子交换基质价格较高，成本较高。
3. 洗脱条件较为严格：纤维素离子交换层析技术对洗脱条件要求较为严格，需要进行多次洗脱。
综上所述，纤维素离子交换层析技术是一种常用的生物分离技术，具有分离效果好、操作简便、适用范围广等优点，但也存在选择性较差、价格较高、洗脱条件较为严格等缺点。
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离子交换层析特点
离子交换层析（Ion Exchange Chromatography, IEC）是一种基于离子交换作用的层析技术，主要用于分离和纯化带电的分子，如蛋白质、核酸、多肽等。
根据带电荷的分子和层析填料上相反电荷之间可逆的相互作用进行分离。
离子交换层析是基于分子之间电荷的差异进行分离。
其层析介质由惰性载体加活性交换基团组成。
载体为高分子化合物聚合而成，或多糖类化合物交联而成的球形颗粒。
主要有纤维素、葡聚糖、琼脂糖、聚苯乙烯树脂、聚乙烯醇等。
交换基团由容易解离的酸性基团或碱性基团组成。
离子交换可用于纯化的各个阶段，并且适用于不同大小规模的纯化，从研发到中试以及大规模的工业化生产。
离子交换层析(IEC )特点：
1.离子交换层析技术具有分辨率高、交换容量大、高流速的特点；
2.应用广泛，是蛋白质、多肤和核酸等生物产物的主要纯化方法；
3.由于溶剂可以与蛋白质相互交换氢离子，因此蛋白质的带电性受其溶剂pH
值的影响。
当pH值高于pl时，蛋白质会带负电，而当pH值低于pl时，蛋白质带正电。
因此，可以通过调节溶液的pH值来控制结合蛋白是与离子交换柱结合或是从柱上洗脱。