8 亲和色谱
亲和色谱

过渡金属可形成螯合金属盐固定在固定相离子的 表面,用作亲和吸附的配基,这种利用金属离子 为配基的亲和色谱成为金属螯合亲和色谱或固定 化金属离子色谱
• 组氨酸:弱疏水性、咪唑环为弱电性
在盐浓度较低和pH约等于目标蛋白质等电点的溶 液中,固定化组氨酸的亲和吸附作用最强,随着 盐浓度的增大,吸附作用降低。 利用组氨酸为配基可亲和分离等电点相差较大的 蛋白质,洗脱则可采用增大盐浓度的梯度洗脱法
亲和色谱
• 利用生物亲和作用的原理纯化蛋白质的报道最早 见于1910年 • 有意识的利用生物亲和作用纯化蛋白质的研究始 于20世纪50年代初 • 1967年,亲和纯化技术从研究走向实用,出现了 亲和色谱这个名称 • 20世纪80年代以后,利用生物亲和作用的特异性 与其他分离技术相结合
定义
• 生物亲和作用:生物物质,特别是酶和抗 体等活性物质,具有识别特定物质并与该 物质的分子结合的能力。这种能力具有排 他性。生物分子间的这种 特异性相互作用 称为生物亲和作用。 • 亲和分离:利用生物分子间的特异性结合 作用的原理进行生物物质分离纯化的技术
• 肝素 与脂蛋白、脂肪酶、甾体受体等具有亲和作用。 其亲和作用在中性pH值和低浓度盐溶液中较强
亲和吸附剂及其制备 将亲和配基共价偶联在固体粒子的表面
(孔内)即可制备亲和吸附剂。
制备方法:书 323--325
配基固定化密度:吸附容量、空间位阻 作用 最佳密度值范围
亲和色谱
-间隔臂的作用
生物亲和作用
亲和作用的本质
亲和作用是自然界普遍存在的现象,生物分子间 的亲和作用具有更高的选择性。 蛋白质参与亲和作用的机理还不完全清楚,一般 认为蛋白质的立体结构中含有某些参与亲和结合 的部位,这些结合部位呈凹陷或凸起的结构。
亲和色谱洗脱步骤-概述说明以及解释

亲和色谱洗脱步骤-概述说明以及解释1.引言1.1 概述亲和色谱是一种分离和纯化生物大分子的常用技术,它通过利用生物大分子与其配体之间的特异性相互作用来实现分离。
配体可以是一种蛋白质、抗体、寡核苷酸或其他具有亲和性的分子。
亲和色谱的洗脱步骤是整个分离过程中非常重要的一环。
洗脱步骤通常是在样品与亲和色谱介质之间相互作用的基础上进行的,旨在以一种控制的方式解离目标分子与亲和介质之间的相互作用,从而实现目标分子的高效纯化。
在洗脱步骤中,通常会使用适当的洗脱缓冲液来改变样品与亲和介质之间的物理、化学条件,从而打破它们之间的亲和作用。
这样一来,目标分子会从亲和介质上解离出来,进而被洗脱出来。
洗脱缓冲液的选择具有很大的灵活性,可以根据目标分子与亲和介质之间的相互作用类型进行优化。
常用的洗脱策略包括改变pH值、离子强度或离子种类、添加竞争性配体等。
通过这些手段调控洗脱缓冲液的条件,可以实现对目标分子的高效洗脱。
同时,洗脱步骤的优化也需要考虑目标分子的稳定性和纯化效率等因素。
总之,亲和色谱的洗脱步骤是亲和色谱技术中至关重要的一环。
它通过改变样品与亲和介质之间的相互作用条件,实现了目标分子的高效纯化。
洗脱策略的选择和优化对于获取高纯度的目标分子至关重要,因此需要充分考虑各种因素的影响并进行实验验证。
文章结构部分的内容可以包括以下几个方面:1.2 文章结构本文共分为三个部分:引言、正文和结论。
引言部分介绍了亲和色谱洗脱步骤的背景和意义,包括亲和色谱的定义和作用。
接着介绍了本文的目的,即详细讨论亲和色谱的洗脱步骤。
正文部分分为两个小节。
第一个小节是亲和色谱的原理,详细介绍了亲和色谱的基本原理和工作机制,包括亲和剂与目标分子的特异性结合、固定相和流动相的选择等内容。
第二个小节是亲和色谱的洗脱步骤,将详细讨论亲和色谱洗脱的各个步骤,包括样品的加载、洗脱剂的选择和优化、梯度洗脱的条件等。
结论部分对亲和色谱洗脱步骤进行总结,归纳了各个步骤的重要性和影响因素。
亲和色谱

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
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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4).温度T T 使分子和原子的热运动,结合 中心的静电作用、氢键及金属配位 键,但可使疏水性作用。
5).离子 SCN-,I-和ClO4-等半径较大的阴离 子能降低疏水相互作用。则这些离 子会降低Affinity。
6). 表面活性剂/乙二醇
7).鳌合剂 如果Affinity源于亲和分子对与金属离子 形成的配位键,则加入乙二胺四乙酸 EDTA等鳌合剂除去金属离子,可使 Affinity消失。
Affinity。
许多亲和吸附的目标蛋白质可用高浓度盐溶液洗脱, 说明静电引力在Affinity中占有重要地位。
2).pH 配体
配基
结合中心
在亲和分离操作中, 溶液pH值的选择是 非常重要的.
3).抑制氢键形成的物质
脲和盐酸胍的存在可抑制氢键的形成. 因此,如果Affinity中存在氢键,则加入脲或盐 酸胍可减弱Affinity。但他们为强烈变性剂。
是亲和技术与膜分离相结合的分离 纯化技术,是亲和层析的另一种变形.
优点(兼备亲和吸附与膜分离):
1st 亲和作用高选择性 + 不溶性微粒固定相的亲和配基,从而增 大目标分子与杂分子的尺寸差别,大大提高膜分离的选择性。 使亲和过滤的纯化水平可接近或达到亲和层析;
2nd 膜分离以压差为传质推动力,速度快,易于放大和实现连续 化操作;
吸附的影响因素
亲水性 目标产物
1st 离子强度
疏水性 目标产物
疏水性 杂蛋白
亲水性 杂蛋白
2nd 离子种类
3rd pH Value 4th 杂蛋白
亲和色谱洗脱
可控制的条件
1st 离子强度 2nd pH 3rd 抑制氢键形成的物质
4th 温度
5th 离子
SCN-,I-和ClO-
6th 乙二醇、丙三醇
孔径有很宽的分布范围,因此,单纯的超滤/ 微滤分离蛋白质等生物大分子的选择性很低,一 般只有当两种组分的分子量相差10倍以上时才有 可能得到完全分离。
办法:
亲和错流过滤(affinity cross-flow filtration) 亲和过滤(affinity filtration) 亲和超滤(affinity ultrafiltration)
3rd 制备亲和过滤介质所用的载体一般为水溶性聚合物(如聚丙 烯酰胺)或无孔微粒(如聚合脂质体、纳米硅胶),无内扩散传 质阻力,目标分子的亲和结合速度快,从而可最大程度地分 挥膜分离法速度快的优势.
4th 传统的亲和吸附介质(如琼脂糖凝胶)也可用做亲和过滤介质, 此时内扩散传质阻力可能成为分离操作的速度控制步骤。但 是,由于膜分离法易于放大,只要保证在吸附过程中目标分 子与亲和过滤介质有足够长的接触时间,利用较大的吸附接 触器仍可在较高的过滤速度下操作.
1 亲和膜过滤
传统亲和技术存在的问题: 1st 固定床型亲和层析利用多糖凝胶为
固定相,床层压降随流速线性增大; 由于软凝胶的机械强度较低,容易 发生压密现象(受压变形),在较高压 力下,流速随压力提高而下降。因 此,利用软产胶为固定相的层析操 作速度有限.
2nd 用刚性粒子(如 硅胶)为固定相 虽然可通过增大 压力提高流速, 但高压操作势必 增大设备投资。
利用亲和膜的纯化方法又称
membrane-based
affinity
chromatography
亲和膜色谱
原理 优点 ➢ 传质阻力小, 达到吸附平衡的
时间短; ➢ 压降小,流速快,设备体积小,
配基用量低。 ➢ 膜介质种类多。 缺点 分离效率 膜污染
2 亲和错流过滤
超滤膜/微滤膜存在问题:
增大柱径
p不变 流速提高 分离速度提高
“短粗”型亲 和柱
为使分离速度达到极限 值,“理想”的层析柱几何形 状应该是柱高等于介质直径.
结果?
1 亲和膜过滤
结果 = 亲和膜
亲和膜吸附分离的原理
亲和膜(Affinity membrane)
利用亲和配基修饰的微滤膜为亲
和吸附介质亲和纯化目标蛋白质,
是固定床亲和层析的变型。所以,
缺点: 单板性
目标分子与亲和过滤介质的接触在 全混槽中进行,最多只能达到一级吸附 平衡,相当于层析过程的一个塔板。这 一单板属性决定了其分离效率不如亲和 层析,特别是对于亲和常数小于 105dm3/mol的亲和体系.
7th 表面活性剂
8th 鳌合剂
EDTA鳌合剂除金属离子
9th 游离配基:如NAD, et al.
按选择性高分类 1st 非特异性洗脱(1-7) 2nd 特异性洗脱(8-9)
按洗脱方式分类
1st 线性洗脱 2nd stepwise洗脱(最常用)
亲和集成技术
1 亲和膜过滤 2 亲和错流过滤 3 亲和双水相分配 4 亲和反胶团萃取 5 亲和沉淀
亲和色谱
生物亲和作用 亲和色谱及原理 亲和色谱介质 亲和色谱过程分析及应用 其他亲和分离技术
主要内容
Affinity Chromatography
生物物质,特别是酶和抗体等蛋 白质,具有识别特定物质并与该物质 的分子相结合的能力。这种特异性相 互作用称为亲和作用。利用生物分子 间的这种特异性结合作用的原理进行 生物物质分离纯化的技术称为亲和纯 化技术,其代表为亲和层析法Affinity chromatography。
亲和作用结构特点
立体结构中含有某些亲和结合的部 位,这些呈陷或凸起部位恰好能够进 入与其发生亲和作用的分子的凹陷部 位,就象钥匙和锁孔的关系一样。蛋 白质分子表面的凹陷凸起部位与整个 蛋白质分子相比要小得多,如,IgG直 径一般为几纳米到十几纳米,而结合 部位的直径一般为1~2nm。
亲和作用的作用力
解决之道?
比较?
1 亲和膜过滤
设计比较:
柱高/直径 = 250/4.6
柱高/直径 = 200/252 = 0.794= 54Biblioteka 3Cu-IDA-Seph-
arose CL-6B φ252×200
IDA-Sepha-
rose CL-6B φ252×100
1 亲和膜过滤
. 如柱体积一定(即料液 处理能力一定) 降低柱高
具有“钥匙和锁孔”的关系是 产生亲和结合作用的必要条件, 但并不充分。除此之外,还需要 分子或原子水平的各种相互作用.
亲和作用的影响因素
1).离子强度
如Affinity主要源于静电引力或氢键,则提高 I 无疑
会减弱或完全破坏Affinity。
疏水性作用随 I 提高而增大, 因此,当Affinity作用 主要源于疏水性相互作用时,增大 I 则可提高