硫酸铵沉淀法的原理是什么?
抗体的纯化 ( 硫酸铵沉淀法)
一,基本原理
硫酸铵沉淀法可用于从大量粗制剂中浓缩和部分纯化蛋白质.用此方法可以将主要的免疫球从样品中分离,是免疫球蛋白分离的常用方法.高浓度的盐离子在蛋白质溶液中可与蛋白质竞争水分子,从而破坏蛋白质表面的水化膜,降低其溶解度,使之从溶液中沉淀出来.各种蛋白质的溶解度不同,因而可利用不同浓度的盐溶液来沉淀不同的蛋白质.这种方法称之为盐析.盐浓度通常用饱和度来表示.硫酸铵因其溶解度大,温度系数小和不易使蛋白质变性而应用最广.
二,试剂及仪器
1 .组织培养上清液、血清样品或腹水等
2.硫酸铵( NH 4 ) SO 4
3.饱和硫酸铵溶液( SAS )
4.蒸馏水
5.PBS( 含 0.2g /L 叠氮钠 )
6.透析袋
7.超速离心机
8.pH 计
9.磁力搅拌器
三,操作步骤
以腹水或组织培养上清液为例来介绍抗体的硫酸铵沉淀.各种不同的免疫球蛋白盐析所需硫酸 铵的饱和度也不完全相同.通常用来分离抗体的硫酸铵饱和度为 33% — 50% .
(一)配制饱和硫酸铵溶液( SAS )
1.将 767g ( NH 4 ) 2 SO 4 边搅拌边慢慢加到 1 升 蒸馏水中.用氨水或硫酸调到硫酸pH7.0 .此即饱和度为 100% 的硫酸铵溶液( 4.1 mol/L,25 ° C ).
2.其它不同饱和度铵溶液的配制
(二)沉淀
1.样品(如腹水) 20 000 ′ g 离心 30 min ,除去细胞碎片;
2.保留上清液并测量体积;
3.边搅拌边慢慢加入等体积的 SAS 到上清液中,终浓度为 1 :1 (
4.将溶液放在磁力搅拌器上搅拌 6 小时或搅拌过夜( 4 ° C ),使蛋白质充分沉淀.
(三)透析
1.蛋白质溶液 10 000 ′ g 离心 30 min ( 4 ° C ).弃上清保留沉淀;
2.将沉淀溶于少量( 10-20ml ) PBS -0.2g /L 叠氮钠中.沉淀溶解后放入透析袋对
PBS -0.2g /L 叠氮钠透析 24-48 小时( 4 ° C ),每隔 3-6 小时换透析缓冲液一次,以彻底除去硫酸氨;
3.透析液离心,测定上清液中蛋白质含量.
四,应用提示
(一) 先用较低浓度的硫酸氨预沉淀,除去样品中的杂蛋白.
1.边搅拌边慢慢加 SAS 到样品溶液中,使浓度为 0.5:1 (v/v) ;
2.将溶液放在磁力搅拌器上搅拌 6 小时 或过夜( 4 ° C );3.3000 ′ g 离心 30 min ( 4 ° C ),保留上清液;上清液再加 SAS 到 0.5:1(v/v) ,再次离心得到沉淀.将沉淀溶于 PBS ,同前透析,除去硫酸氨;
4.上清液再加 SAS 到 0.5:1 (v/v) ,再次离心得到沉淀.将沉淀溶于 PBS ,同前透析,除去硫酸氨;
5.杂蛋白与欲纯化蛋白在硫酸氨溶液中溶解度差别很大时,用预沉淀除杂蛋白是非常有效
(二)为避免体积过大,可用固体硫酸氨进行盐析(硫酸氨用量参考表 1 );硫酸氨沉淀法与层析 技术结合使用,可得到更进一步纯化的抗体.
1.盐析法——多用于各种蛋白质和酶的分离纯化
在蛋白质溶液中加入大量的中性盐以破坏蛋白质的胶体稳定性而使其析出,这种方法称为盐析。常用的中性盐有硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等。各种蛋白质盐析时所需的盐浓度及pH不同,故可用于对混和蛋白质组分的分离。例如用半饱和的硫酸铵来沉淀出血清中的球蛋白,饱和硫酸铵可以使血清中的白蛋白、球蛋白都沉淀出来,盐析沉淀的蛋白质,经透析除盐,仍保证蛋白质的活性。调节蛋白质溶液的pH至等电点后,再用盐析法则蛋白质沉淀的效果更好。盐析法分为两类,第一类叫Ks分段盐析法,在一定PH和温度下通过改变离子强度实现,用于早期的粗提液;第二种叫b分段盐析法,在一定离子强度下通过改变PH和温度来实现,用于后期进一步分离纯化和结晶。影响盐析的因素包括:蛋白质浓度、离子强度和类型、PH值、温度等。针对温度这一条,需要强调:在低离子强度或纯水中,蛋白质溶解度在一定范围内随温度增加而增加。但在高浓度下,蛋白质、酶和多肽类物质的溶解度随温度上升而下降。在一般情况下,蛋白质对盐析温度无特殊要求,可在室温下进行,只有某些对温度比较敏感的酶要求在0-4℃进行。
使用硫酸铵沉淀蛋白需要注意:硫酸铵中常含有少量的重金属离子,对蛋白质巯基有敏感作用,使用前必须用H2S处理:将硫酸铵配成浓溶液,通入H2S饱和,放置过夜,用滤纸除去重金属离子,浓缩结晶,100℃烘干后使用。另外,高浓度的硫酸铵溶液一般呈酸性(PH=5.0左右),使用前也需要用氨水或硫酸调节至所需PH。
2.有机溶剂沉淀法——多用于生物小分子、多糖及核酸产品的分离纯化;
有机溶剂的沉淀机理是降低水的介电常数,导致具有表面水层的生物大分子脱水,相互聚集,最后析出。该法优点在于:1)分辨能力比盐析法高,即蛋白质或其它溶剂只在一个比较窄的有机溶剂浓度下沉淀;2)沉淀不用脱盐,过滤较为容易;3)在生化制备中应用比盐析法广泛。但是,在常温下,有机溶剂沉淀蛋白质往往引起变性。例如酒精消毒灭菌就是如此。因此,操作要求在低温下进行。有机溶剂的选择首先是能和水混溶,使用较多的有机溶剂是乙醇、甲醇、丙酮,还有二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈和2-甲基-2,4戊二醇等。
3.等电点沉淀法——此法单独应用较少,多与其它方法结合使用;
两性电解质分子上的净电荷为零时溶解度最低,不同的两性电解质具有不同的等电点,以此为基础可进行分离。如工业上生产胰岛素时,在粗提液中先调PH8.0去除碱性蛋白质,再调PH3.0去除酸性蛋白质。利用等电点除杂蛋白时必须了解制备物对酸碱的稳定性,不然盲目使用十分危险。不少蛋白质与金属离子结合后,等电点会发生偏移,故溶液中含有金属离子时,必须注意调整PH值。等电点法常与盐析法、有机溶剂沉淀法或其他沉淀方法联合使用,以提高其沉淀能力。
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向鸡蛋清中加入饱和硫酸铵溶液,可以观察到的现象为析出沉淀,说明饱和硫酸铵溶液可使蛋白质的溶解性变小,此过程叫做蛋白质的“盐析”为物理变化.
盐析一般是指溶液中加入无机盐类而使某种物质溶解度降低而析出的过程。硫酸铵不是重金属盐,不会使得蛋白质变质蛋白质的盐析。硫酸铵浓溶液可降低蛋白质的溶解。
盐析一般是指溶液中加入无机盐类而使某种物质溶解度降低而析出的过程。硫酸铵不是重金属盐,不会使得蛋白质变质蛋白质的盐析。
硫酸铵浓溶液可降低蛋白质的溶解度使蛋白质脱水凝聚而盐析。这个过程是物理变化,不是化学变化,蛋白质分子没有改变。
向某些蛋白质溶液中加入某些无机盐溶液后,可以降低蛋白质的溶解度,使蛋白质凝聚而从溶液中析出,这种作用叫作盐析,是物理变化,可复原。
向某些蛋白质溶液中加入某些重金属盐,可以使蛋白质性质发生改变而凝聚,进而从溶液中析出,这种作用叫作变性,性质改变,是化学反应,无法复原。
把动物脂肪或植物油与氢氧化钠按一定比例放在皂化锅内搅拌加热,反应后形成的高级脂肪酸钠、甘油、水形成混合物(胶体)。
盐析结晶是指在盐溶液体系中,加入某种电解质盐析剂,这种加入的盐析剂,其离子的水合作用比原溶液中其它盐较强。
它使溶液中自由水分子数减小,从而提高溶液中欲结晶物质在溶液中的有效浓度,使欲结晶物质在溶液中结晶析出,这就是盐析结晶。
盐析一般是指溶液中加入无机盐类而使某种物质溶解度降低而析出的过程。比如在蛋白溶液中加入高浓度的硫酸铵使蛋白质溶解度降低而析出的过程。
很多中性盐都可以使蛋白质发生盐析,比如硫酸铵,氯化钠等等。