蛋白质分离纯化技术 PPT
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蛋白质提取、分离、纯化及鉴定(共14张PPT)
而增加
原理
蛋白质分子吸附某种盐类离子后，带电层使蛋白质分
子彼此排斥，而蛋白质分子与水分子间相互作用增强， 因而溶解度增加
盐析的影响因素
➢蛋白质的种类：
分子量越大，沉淀所需盐的量越少（卵球蛋白>卵清蛋白）
蛋白质分子不对称性越大，越容易沉淀
➢温度：
高离子强度溶液中，升高温度有利于蛋白质的失水沉淀 低离子强度溶液或纯水中，蛋白质的溶解度在一定温度范
常为凝胶柱床体积的1%-10% ➢洗脱速度要恒定
➢实验完毕后，将凝胶全部回收处理，以备下次实验使用，
严禁将凝胶丢弃或倒入水池中
实验三脱盐后离子测定及蛋白浓度测定
1.硫酸根离子浓度测定
（决定是否停止洗脱）
醋酸钡与溶液中的硫酸根离子可以形成白色的沉淀，同时不能同蛋 白质形成沉淀。
➢从每管洗脱液中取1滴加在黑瓷板上，加入1滴醋酸钡溶液，观察沉淀 ➢实验中设阴性对照(双蒸水)和阳性对照(硫酸铵溶液)
➢SephadexG-25：吸水量2.5ml/g，干粒子直径100-300µm，筛 孔40-60。大部分蛋白质分子从外水体积流出，盐等小分子
从内水体积流出。
实验一卵清球蛋白的盐析分离
0.7ml卵清+0.7ml饱和硫酸铵溶液（每组2个EP管）
混合均匀（避免产生气泡）
静置3-5分钟，蛋白质析出
3000rห้องสมุดไป่ตู้m，离心3分钟 用移液枪去除上清（含卵清白蛋白）
蛋白质提取、分离、纯化及鉴定
➢材料（取材一定要新鲜，在低温下操作）
➢前处理及裂解细胞（匀浆器、研钵、超声波、反复冻融、
酶解等） ➢蛋白质粗分级分离（水、盐溶液、稀酸、稀碱、有机溶剂、
盐析、有机溶剂分级分离、等电点分离）
原理
蛋白质分子吸附某种盐类离子后，带电层使蛋白质分
子彼此排斥，而蛋白质分子与水分子间相互作用增强， 因而溶解度增加
盐析的影响因素
➢蛋白质的种类：
分子量越大，沉淀所需盐的量越少（卵球蛋白>卵清蛋白）
蛋白质分子不对称性越大，越容易沉淀
➢温度：
高离子强度溶液中，升高温度有利于蛋白质的失水沉淀 低离子强度溶液或纯水中，蛋白质的溶解度在一定温度范
常为凝胶柱床体积的1%-10% ➢洗脱速度要恒定
➢实验完毕后，将凝胶全部回收处理，以备下次实验使用，
严禁将凝胶丢弃或倒入水池中
实验三脱盐后离子测定及蛋白浓度测定
1.硫酸根离子浓度测定
（决定是否停止洗脱）
醋酸钡与溶液中的硫酸根离子可以形成白色的沉淀，同时不能同蛋 白质形成沉淀。
➢从每管洗脱液中取1滴加在黑瓷板上，加入1滴醋酸钡溶液，观察沉淀 ➢实验中设阴性对照(双蒸水)和阳性对照(硫酸铵溶液)
➢SephadexG-25：吸水量2.5ml/g，干粒子直径100-300µm，筛 孔40-60。大部分蛋白质分子从外水体积流出，盐等小分子
从内水体积流出。
实验一卵清球蛋白的盐析分离
0.7ml卵清+0.7ml饱和硫酸铵溶液（每组2个EP管）
混合均匀（避免产生气泡）
静置3-5分钟，蛋白质析出
3000rห้องสมุดไป่ตู้m，离心3分钟 用移液枪去除上清（含卵清白蛋白）
蛋白质提取、分离、纯化及鉴定
➢材料（取材一定要新鲜，在低温下操作）
➢前处理及裂解细胞（匀浆器、研钵、超声波、反复冻融、
酶解等） ➢蛋白质粗分级分离（水、盐溶液、稀酸、稀碱、有机溶剂、
盐析、有机溶剂分级分离、等电点分离）
蛋白质的提取与分离纯化——生化实验设计讲解课件讲解学习
值得注意的是，在洗脱时，会有少许配基与蛋白 质一同被洗脱下来，因此常在其后加一凝胶层析 以除去小分子的配基。
凝胶层析法属最常用的蛋白质分离方法。系混合
物随流动相流经装有凝胶作为固定相的层析柱时， 混合物中各物质因分子大小不同而被分离的技术。 在洗柱过程中，分子量最大的物质不能进入凝胶 网孔而沿凝胶颗粒间的空隙最先流出柱外。分子 量最小的物质因能进入凝胶网孔而受阻滞，流速 缓慢，致使最后流出柱外。
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当分子量在15KD到200KD之间时，蛋白质的迁 移率和分子量的对数呈线性关系，符合下式： logMW=K-bX，
式中：MW为分子量，X为迁移率，k、b均为常 数若将已知分子量的标准蛋白质的迁移率对分子 量对数作图，可获得一条标准曲线，未知蛋白质 在相同条件下进行电泳，根据它的电泳迁移率即 可在标准曲线上求得分子量。
玻璃匀浆机
b、细胞器的分离
细胞器的分离一般采用差速离心法。细 胞经过破碎后，在适当介质中进行差速 离心。
三、蛋白质粗提取
从破碎材料或细胞器提出的蛋白质是不纯的， 需进一步纯化。纯化包括将蛋白质与非蛋白质 分开，将各种不同的蛋白质分开。选择提取条 件时，就要考虑尽量除去非蛋白质。一般总是 有其它物质伴随混入提取液中。但有些杂质 （如脂肪）以事先除去为宜。先除去便于以后 操作。常用有机溶剂提取除去。
二、a 细胞的破碎
⑴机械方法 主要通过机械切力的作用使组织细胞破 坏。常用器械有： ①玻璃匀浆器（用两个磨砂面相 互摩擦，将细胞磨碎） ②高速组织捣碎机（转速可 达10000rpm，具高速转动的锋利的刀片），宜用于 动物内脏组织的破碎 ⑵物理方法 主要通过各种物理因素的作用，使组织 细胞破碎的方法。 Ⅰ反复冻融法 Ⅱ冷热变替法 Ⅲ超 声波法 ⑶化学及生物化学方法
蛋白纯化课件ppt
5. 收集洗脱液并进行检测，确 定蛋白质的纯度和浓度。
6. 对实验结果进行分析和总结 。
实验操作流程
实验前准备
确保实验器材和试剂 的清洁和完好，准备 好实验记录本。
样品处理
将蛋白质样品加入离 心机中进行离心分离 ，收集上清液。
层析分离
使用注射器将上清液 注入层析柱中，根据 蛋白质的性质选择合 适的洗脱液进行洗脱 。
3
食品加工技术优化
研究食品加工过程中蛋白质的变化和作用，优化 加工工艺。
环境监测领域
污染物的生物标志物
纯化特定环境污染物结合的蛋白，作为污染物存在的生物 标志物。
生态毒理学研究
纯化环境中的毒性蛋白，研究其对生态系统的影响和作用 机制。
生态修复与治理
利用纯化的微生物降解酶，研究环境修复和治理的新方法 。
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感谢您的观看
应用
凝胶过滤法常用于分离纯化蛋白质、 酶、核酸等生物大分子，尤其适用于 分离分子量相近的蛋白质或多肽。
CHAPTER 03
蛋白纯化的步骤
样品准备
样品来源
选择合适的生物样品，如 细胞、组织或培养液，确 保样品中目标蛋白的含量 较高。
细胞破碎
采用物理或化学方法破碎 细胞，释放细胞内的蛋白 质。
去除杂质
通过离心、过滤等方法去 除细胞碎片、颗粒物等杂 质。
粗分离
离心分离
根据蛋白质的密度和大小差异，采用离心法 进行初步分离。
沉淀与溶解
通过调节溶液的pH值、离子强度或添加有机溶剂， 使蛋白质沉淀，再通过溶解将蛋白质重新溶解在适 宜的缓冲液中。
凝胶电泳分离
利用电泳技术将蛋白质在凝胶上进行分离， 根据蛋白质的电荷和大小进行分离。
蛋白质纯化方法PPT课件
连 续 电 泳
.
10
几种常用的层析法
吸附层析 分配层析 离子交换层析 凝胶过滤层析 亲和层析
柱层析
.
11
离子交换层析法
此法是利用离子交换树脂作为柱层析支持物， 将带有不同电荷的蛋白质进行分离的方法。
蛋 白 质 的
离子交换树脂可以分为阳离子交换纤维素,如 羧甲基纤维素(CM纤维素）等，阴离子交换 纤维素,如二乙基氨基乙基纤维素（DEAE纤 维素）等。
蛋
白
质 的 纯 化
在外加电场作用下，带电的蛋白质颗 粒在电场中移动的速度（v）取决于 电场强度(E)，所带的净电荷(q)，蛋
方 白质的分子量、分子形状以及与介质
法 的摩擦系数(f)。
.
1
几种常用的电泳
纸电泳
醋酸纤维薄膜电泳
聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE)
(可分为圆盘电泳和垂直平板电泳）
琼脂糖凝胶电泳
可以用适当的配体洗脱液洗脱。
.
16
亲和层析法
常用的配基有抗体、抗原、激素或受体蛋 白、酶的底物和抑制剂等。层析柱载体为琼
蛋 脂糖凝胶等。 白 质 的 纯 化 方 法
.
17
蛋白质纯度等的测定
纯度和分子量的测定：采用电泳 （如聚丙烯酰胺凝胶电泳）、分子 筛层析、高速离心、高效液相色谱 等技术测定。
用已知分子量的蛋白质作为标准，则
可以估算出不同蛋白质的分子量。
.
5
.
6
等电聚焦
将两性电解质(eg:pH3-9，pH5-7)
同蛋白质样品一起加入到已经灌好
蛋 白 质
的凝胶中，在电场下，两性电解质 首先达到它的等电点而平衡，蛋白
的 质样品根据它自身的等电点分别向
蛋白纯化技术简介课件
蛋白纯化技术简介课件CATALOGUE目录•蛋白纯化技术概述•蛋白纯化技术方法•蛋白纯化步骤与流程•蛋白纯化技术挑战与解决方案•蛋白纯化技术展望与发展趋势•蛋白纯化技术案例分析CATALOGUE蛋白纯化技术概述蛋白纯化目的蛋白纯化的定义与目的各种方法基于不同的物理或化学原理，如电荷分布、分子大小、特异性结合等，实现对蛋白质的分离与纯化。
蛋白纯化技术的分类与原理原理分类蛋白纯化技术的应用领域01020304生物化学研究临床诊断制药工业食品工业CATALOGUE蛋白纯化技术方法应用盐析法在蛋白纯化中应用广泛，适用于大多数蛋白质的纯化。
原理盐析法主要是利用蛋白质在低盐浓度时溶解度降低，高盐浓度时溶解度升高的特性，通过在中间盐浓度时加热或静置，使溶解度降低的蛋白质析出。
优缺点盐析法操作简单，成本低，但有时会造成蛋白质的变性，影响其生物活性。
盐析法原理凝胶色谱法主要用于蛋白质分子量的分离和纯化。
应用优缺点原理应用优缺点030201原理应用优缺点电泳法原理应用优缺点膜分离法CATALOGUE蛋白纯化步骤与流程初步分离缓冲液置换细胞破碎粗分离阶段03疏水相互作用色谱01亲和色谱02离子交换色谱精细分离阶段质谱分析HPLC分析SDS-PAGE电泳纯度检测与鉴定阶段CATALOGUE蛋白纯化技术挑战与解决方案1 2 3亲和色谱法离子交换色谱法凝胶过滤色谱法杂蛋白的去除选择合适的纯化方法根据蛋白的性质和纯化要求，选择适合的纯化方法，以尽可能提高目标蛋白的回收率。
优化实验条件对实验条件进行优化，如pH值、温度、离子强度等，以提高目标蛋白的回收率。
多次纯化将纯化过程分为多个步骤，每个步骤针对不同的杂质进行去除，从而提高目标蛋白的回收率。
目标蛋白的回收率添加保护剂避免剧烈操作低温操作蛋白的稳定性与活性保持CATALOGUE蛋白纯化技术展望与发展趋势纳米材料新型介质新材料与技术的发展集成化自动化集成化与自动化技术进步生物药物研发蛋白纯化技术在生物药物研发中具有重要作用。
蛋白质分离纯化技术ppt课件
.
10
紫外分光光度法测定蛋白质含量的 实验原理
1.蛋白质分子中，酪氨酸和色氨酸残基含有共轭双键， 使蛋白质具有吸收近紫外光的性质。吸收高峰在280nm 处，其吸光度（即光密度值）与蛋白质含量成正比。
2.蛋白质溶液在238nm的光吸收值与肽键含量成正比。 利用一定波长下，蛋白质溶液的光吸收值与蛋白质浓 度的正比关系，可以进行蛋白质含量的测定。
.
24
考马斯亮兰G-250
实验原理：考马斯亮兰G-250染料，在酸性溶液中与蛋白 质结合，使染料的最大吸收峰的位置(max),由465nm变为 595nm，溶液的颜色也由棕黑色变为兰色。经研究认为， 染料主要是与蛋白质中的碱性氨基酸（特别是精氨酸和赖
氨酸）和芳香族氨基酸残基相结合。 在595nm下测定的吸光度值A595，与蛋白质浓度成正比。
.
6
测定分两步：
① 用沸浓硫酸消化，并以硫酸铜为催化剂，使碳、氢分 别以二氧化碳及水蒸汽形态逸去，而氮转为铵盐。此 过程需时较长，可达数小时。
② 加碱，并将氨自碱液中蒸至标准酸液中，测定中和氨 所消耗的酸量，计算出样品中含氮量，再乘以6．25 （经验平均值），则得蛋白质含量。
.
7
反应：以甘氨酸为例
测定时，将待测蛋白质溶液倒入石英比色皿中，用配制蛋白质溶液的溶 剂（水或缓冲液）作空白对照，在紫外分光度计上直接读取280nm的吸光度 值A280。蛋白质浓度可控制在0.1～ 1.0mg/ml左右。通常用1cm光径的标准 石英比色皿，盛有浓度为1mg/ml的蛋白质溶液时，A280约为1.0左右。由此 可立即计算出蛋白质的大致浓度。
（二）Folin－酚试剂法（Lowry法）
实验原理:蛋白质中的肽键在碱性条件下与Cu2+反 应，生产紫红色蛋白质-Cu2+复合物，这一复合物 中的氨基酸残基（主要是酪氨酸、色氨酸、半胱 氨酸）还原Folin—酚试剂中的磷钼酸盐-磷钨酸 盐，产生钼兰和钨兰复合物的深兰色（745750nm），颜色的深浅与蛋白质的浓度成正比。
蛋白质纯化技术PPT幻灯片课件
超速离心法 (ultracentrifugation)：~60万 g ， 6万~8万 r/min。可用来测定蛋白质分子 量。
16
• 超速离心
17
1.2分子形状
• 形状
▫ 蛋白质在离心通过溶液时，或通过膜、凝 胶过滤填料颗粒或电泳凝胶中时，都会受 到分子形状的影响。
• 方法
▫ 梯度离心 ▫ 电泳
1
蛋白质的分离纯化与鉴定
Isolation, Purification and Identification of Protein
2
分子生物学圣经—分子克隆实验指南
3
为什么要纯化蛋白质？
蛋白质是生命功能的执行者
• 理论意义：深入研究某种蛋白质的功能 以及作用机制，如信号通路中的蛋白 质…
• 应用价值---蛋白质工程 医药、工业、科研… 作为药物靶点…
25
2. 分离方法
在实验操作上，分为： •沉淀法 •离心法 •电泳法 •超滤法 •相分配法 •层析法
26
27
•Note
*不可能有一套统一的方法适用于分离纯 化所有的蛋白质，
*但每一种蛋白质可能都有一套适合的分 离纯化程序，
*而且所用的主要技术手段都基本相同。
28
二、蛋白质纯化的总原则和纯化步骤
23
1.6吸附性质
• 原理 蛋白质可吸附在不同材料的表面，如金属、 陶瓷、塑料等。
• 方法
▫ 疏水层析
24
1.7变性和复性
• 原理
▫ 变性：蛋白质在一定的理化条件下会失去原有 的空间结构、生物学功能及部分理化特性。
▫ 复性：当变性条件去除后恢复原有的空间结构 及生物学功能。
• 方法
▫ 如，利用尿素的变性和复性方法，从包涵体中 纯化原核表达蛋白
16
• 超速离心
17
1.2分子形状
• 形状
▫ 蛋白质在离心通过溶液时，或通过膜、凝 胶过滤填料颗粒或电泳凝胶中时，都会受 到分子形状的影响。
• 方法
▫ 梯度离心 ▫ 电泳
1
蛋白质的分离纯化与鉴定
Isolation, Purification and Identification of Protein
2
分子生物学圣经—分子克隆实验指南
3
为什么要纯化蛋白质？
蛋白质是生命功能的执行者
• 理论意义：深入研究某种蛋白质的功能 以及作用机制，如信号通路中的蛋白 质…
• 应用价值---蛋白质工程 医药、工业、科研… 作为药物靶点…
25
2. 分离方法
在实验操作上，分为： •沉淀法 •离心法 •电泳法 •超滤法 •相分配法 •层析法
26
27
•Note
*不可能有一套统一的方法适用于分离纯 化所有的蛋白质，
*但每一种蛋白质可能都有一套适合的分 离纯化程序，
*而且所用的主要技术手段都基本相同。
28
二、蛋白质纯化的总原则和纯化步骤
23
1.6吸附性质
• 原理 蛋白质可吸附在不同材料的表面，如金属、 陶瓷、塑料等。
• 方法
▫ 疏水层析
24
1.7变性和复性
• 原理
▫ 变性：蛋白质在一定的理化条件下会失去原有 的空间结构、生物学功能及部分理化特性。
▫ 复性：当变性条件去除后恢复原有的空间结构 及生物学功能。
• 方法
▫ 如，利用尿素的变性和复性方法，从包涵体中 纯化原核表达蛋白
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根据蛋白质的吸附性质分离
某些物质，如极性的硅胶和氧化铝以及非极性的活性炭等，具有 吸附能力，能够以不同强弱的吸附力吸附蛋白质。
吸附层析法就是利用这种吸附力的强弱不同而达到分离的目的。
根据对配体的特异亲和力进行纯化
配基是指能被生物大分子识别并与之结合的原子、原子团、分子。 如酶的作用底物、辅酶及其结构类似物。
小结
蛋白质在组织或细胞中一般都是以复杂的混合物形式存在， 每种类型的细胞都含有上千种不同的蛋白质。
目前还没有一套单独、现成的方法能把任何一种蛋白质从复 杂的混合蛋白质中提取出来。
所以对任何一种蛋白质都有可能选择到一套适当的分离纯化 程序以获质的抽提 ❖蛋白质粗分级 ❖蛋白质纯化
预处理
分离提纯某一蛋白质，首先要求把蛋白质从原来的组织或细胞 中以溶解的状态释放出来，并保持原有的天然状态，不丧失生物活 性。
常用的破碎方法有： 机械方法：如均浆喷射、研磨或超声波 化学法：如去污剂、有机溶剂处理 酶学方法：如溶菌酶处理
蛋白质的抽提
一般的蛋白质通常选择适当的缓冲溶液把蛋白质提取出来， 再用离心法除去不溶物得到含有目的物的粗抽提液。抽提所用缓 冲溶液的PH值、离子强度、组成成分等应根据目的蛋白质的性质 而定。
蛋白质粗分级
采用分级盐析、等电点沉淀和有机溶剂分级分离等方 法将目标蛋白质与其他蛋白质分离开来。
蛋白质纯化
在蛋白质纯化过程中，从细胞破碎一步开始蛋白质就脱离 了天然的环境，受到各种不同试剂的干扰，其结构和功能会受 到不同程度的可逆或不可逆的损害。因此，在蛋白质纯化的各 步骤都要小心地控制所采用的提纯条件，以避免蛋白质变性。
在提纯蛋白质过程中需要在每一步检测蛋白质（酶）的存 在及提纯的情况，即建立蛋白质定量检测方法。
亲和层析，这是一种高效分离纯化蛋白的方法。其原理是不同的蛋 白质分子对于固定化在载体上的特殊配基具有不同的识别和结合能力。
选择与待纯化蛋白质具有特殊识别和结合作用的配基，然后应用化 学方法将该配基与载体共价连接。将这种连接有配基的载体装入层析柱 中，当含有待纯化的蛋白质溶液通过层析柱时，该蛋白质即与配基发生 特异性结合而被吸附在层析柱上，而其它蛋白质则流出柱外。被特异性 结合在层析柱上的蛋白质，可以用适当的配体洗脱液洗脱。
利用溶解度差别的分离方法
❖等电点沉淀和PH值控制：等电点时蛋白质的净电荷为零，溶解度最低。 相反,有些蛋白质在一定pH值时很容易溶解。因而可以通过调节溶液的
pH值来分离纯化蛋白质。 ❖蛋白质的盐溶和盐析：中性盐显著影响球状蛋白质溶解度的现象,其中, 增加蛋白质溶解度的现象称盐溶,反之为盐析。 ❖有机溶剂分级法：与水互溶的有机溶剂（甲醇、乙醇和丙酮等）能使 蛋白质在水中的溶解度显著降低。而且在一定温度、pH值和离子强度下, 引起蛋白质沉淀的有机溶剂的浓度不同,因此,控制有机溶剂的浓度可以分 离纯化蛋白质。
根据蛋白质带电状态分离
离子交换层析IEC是根据蛋白质的两性解离性质、在溶液中所带 电荷不同进行分离的。
离子交换层析中,基质由带有电荷的树脂或纤维素组成。带有正电 荷的为阴离子交换树脂;反之为阳离子交换树脂。当蛋白质处于不同的 pH值条件下,其带电状况也不同。阴离子交换基质结合带有负电荷的蛋 白质,被留在层析柱上,通过提高洗脱液中的盐浓度,将吸附在层析柱上的 蛋白质洗脱下来,其中结合较弱的蛋白质首先被洗脱下来。反之阳离子 交换基质结合带有正电荷的蛋白质,结合的蛋白可以通过逐步增加洗脱 液中的盐浓度或是提高洗脱液的pH值洗脱下来。
蛋白质分离纯化技术
蛋白质分离与纯化技术
蛋白质（protein）是生命的物质基础，没有蛋白质就没有生 命。因此，它是与生命及与各种形式的生命活动紧密联系在一起 的物质。机体中的每一个细胞和所有重要组成部分都有蛋白质参 与。
蛋白质分离纯化是用生物工程下游技术从混合物当中分离纯 化出所需要的目的蛋白质的方法。由于深入研究蛋白质的结构与 功能需要用到高纯度的蛋白质，因此蛋白质分离与纯化技术是生 物产业中的核心技术。
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
蛋白质纯化的常用方法
采用分离和提纯蛋白质的各种方法，主要是利用蛋白质之间的各 种特性差异： 1.根据分子大小不同的分离方法 2.利用溶解度差别的分离方法 3.根据蛋白质的吸附性质分离 4.根据对配基的生物学特异性 5.根据蛋白质分离
根据分子大小不同的分离方法
❖透析和超滤：利用蛋白质分子不能通过半透膜的性质，使蛋白质和其 他小分子物质如无机盐、单糖、水等分开。 ❖离心分离：蛋白质和杂质的溶解度不同时可以利用离心的方法将它们 分开，经常和其它方法联合使用的一种分离蛋白质的方法。 ❖凝胶过滤层析：利用凝胶介质交联度或者孔度（网孔大小）来决定凝 胶的分级范围。