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技术文章
常用的色谱分离方法

薄层色谱

生物大分子纯化分析特别是蛋白质纯化分析中,色谱是非常重要而且常用的一种技术。

一、凝胶过滤

凝胶过滤又叫分子筛色谱,其原因是凝胶具有网状结构,小分子物质能进入其内部,而大分子物质却被排除在外部。当一混合溶液通过凝胶过滤色谱柱时,溶液中的物质就按不同分子量筛分开了。

二、离子交换色谱

离子交换色谱是在以离子交换剂为固定相,液体为流动相的系统中进行的。离子交换剂是由基质、电荷基团和反离子构成的。离子交换剂与水溶液中离子或离子化合物的反应主要以离子交换方式进行,或借助离子交换剂上电荷基团对溶液中离子或离子化合物的吸附作用进行。

三、吸附色谱

1、 吸附柱色谱

吸附柱色谱是以固体吸附剂为固定相,以有机溶剂或缓冲液为流动相构成柱的一种色谱方法。

2、 薄层色谱

薄层色谱是以涂布于薄板或涤纶片等载体上的基质为固定相,以液体为流动相的一种色谱方法。这种色谱方法是把吸附剂等物质涂布于载体上形成薄层,然后按纸色谱操作进行展层。

3、 聚酰胺薄膜色谱

聚酰胺对性物质的吸附作用是由于它能和被分离物之间形成氢键。这种氢键的强弱就决定了被分离物与聚酰胺薄膜之间吸附能力的大小。色谱时,展层剂与被分离物在聚酰胺膜表面竞争形成氢键。因此选择适当的展层剂使分离在聚酰胺膜表面发生吸附、解吸附、再吸附、再解吸附的连续过程,就能导致分离物质达到分离目的。

四、 亲和色谱

亲和色谱是根据生物大分子配体之间的特异性亲和力,将某种配体连接在载体上作为固定相,而对能与配体特异性结合的生物大分子进行分离的一种色谱技术。亲和色谱是分离生物大分子zui为有效的色谱技术,分辨率很高。

亲和色谱的原理与众所周知的抗原一抗体、激素一受体和酶一底物等特异性反应的机理相类似,每对反应物之间都有一定的亲和力。正如在酶与底物的反应中,特异的废物(S'')才能和一定的酶(E)结合,产生复合物(E-S'')一样。在亲和色谱中是特异的配体才能和一定的生命大分子之间具有亲和力,并产生复合物。而亲和色谱与酶一底物反应不同的是,前者进行反应时,配体(类似底物)是固相存在;后者进行反应时,底物呈液相存在。实质上亲和色谱是把具有识别能力的配体L(对酶的配体可以是类似底物、抑制剂辅基等)以共价键的方式固化到含有活化基团的基质M(如活化琼脂糖等)上,制成亲和吸附剂M-L,或者叫做固相载体。而固化后的配体仍保持束缚特异物质的能力。

因此,当把围相载体装人小色谱柱(几毫升到几十毫升床体积)后,让欲分离的样品液通过该柱。这时样品中对配体有亲和力的物质S就可借助静电引力、范德瓦尔力,以及结构互补效应等作用吸附到固相载体上,而无亲和力或非特异吸附的物质则被起始缓冲液洗涤出来,并形成了*个色谱峰。然后,恰当地改变起始缓冲 液的PH值、或增加离子强度、或加人抑③剂等因子,即可把物质S从固相载体上解离下来,并形成了第M个色谱峰(见图6-2)。显然,通过这一操作程序就可把有效成分与杂质满意地分离开。如果样品液中存在两个以上的物质与固相载体具有亲和力(其大小有差异)时,采用选择性缓冲液进行洗脱,也可以将它们分离开。用过的固相载体经再生处理后,可以重复使用。

上面介绍的亲和色谱法也是特异性配体亲和色谱法。另外还有通用性配体亲和色谱法。这两种亲和色谱法相比,前者的配体一般为复杂的生命大分子物质(如抗体、受体和酶的类似底物等),它具有较强的吸附选择性和较大的结合力。而后者的配体则一般为简单的小分子物质(如金属、染料,以及氨基酸等),它成本低廉、具有较高的吸附容量,通过改善吸附和脱附条件可提高色谱的分辨率。

五、聚焦色谱

聚焦色谱也是一种柱色谱。因此,它和另外的色谱一样,照例具有流动相,其流动相为 多缓冲剂,固定相为多缓冲交换剂。

聚焦色谱原理可以尝试从PH梯度溶液的形成、蛋白质的行为和聚焦效应三方面来阐述。

1、PH梯度溶液的形成

离子交换色谱中,PH梯度溶液的形成是靠梯度混合仪实现的。例如,当使用阴离子 剂进行色谱时,制备PH由高到低呈线性变化的梯度溶液的方法是,在梯度仪的混合室(这色谱柱者)中装高PH溶液,而在另一室装低PH限溶液,然后打开色谱柱的下端出口,让洗脱液连续不断地流过柱体。这时从柱的上部到下部溶液的PH值是由高到低变化的。而在聚焦色谱中,当洗脱液流进多缓冲交换剂时,由于交换剂带具有缓冲能力的电荷基团,故PH梯度溶液可以自动形成。

2.蛋白质的行为

蛋白质所带电荷取决于它的等电点(PI)和色谱柱中的PH值。当柱中的PH低于蛋白质的PI时,蛋白质带正电荷,且不与阴离于交换剂结合。而随着洗脱剂向前移动,固定相中的PH值是随着淋洗时间延长而变化的。当蛋白质移动至环境PH高于其PI时,蛋白质由带正电行变为带负电荷,并与阴离子交换剂结合。由于洗脱剂的通过,蛋白质周围的环境PH 再次低于PI时,它又带正电荷,并从交换剂解吸下来。随着洗脱液向柱底的迁移,上述过程将反复进行,于是各种蛋白质就在各自的等电点被洗下来,从而达到了分离的目的。

不同蛋白质具有不同的等电点,它们在被离子交换剂结合以前,移动之距离是不同的,洗脱出来的先后次序是按等电点排列的。

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