蛋白质沉淀

蛋白质沉淀性质、用途与生产工艺

概述

蛋白质沉淀 （ Protein Precipitation） ，蛋白质是亲水溶胶，胶粒上的电荷与水化膜是其两个稳定因素。前者使胶粒之间互相排斥，不易凝聚；后者使胶粒与水融洽相依，并在胶粒之间起到隔离作用。一旦上述两个稳定因素同时被破坏，蛋白质则聚集成团，从溶液中下沉析出，此即为蛋白质的沉淀。但若只破坏其中一个因素，虽可使胶态不稳，但不一定会发生蛋白质沉淀。沉淀过程中，若分子内部的共价键未遭破坏，则该蛋白可以完全不变性或在变性后再行复原。蛋白质沉淀，破坏蛋白质分子的水化作用或者减弱分子间同性相斥作用的因子，使蛋自质在水中的溶解度降低而沉降下来转化为固体的分离方法。用于蛋自质沉淀操作的方法很多，如等电点沉淀、盐析、有机济剂沉淀，加人离子塑聚合物沉淀。加人聚电解质沉淀等。

简介

蛋白质沉淀的方法 ，这些技术追溯到早期的蛋白质纯化。在过去，通过改变蛋白的溶解性沉淀蛋白，常常是唯一的可以使用的富集方法。现在，富集经常是通过疏水相互作用色谱来获得。蛋白质的溶解性主要取决于蛋白表面亲水和疏水区域的分布。然而疏水元素更适宜存在于蛋白质内部，在表面也有特定的数量与溶剂 (多数情况下是水) 相互作用。改变溶解性有多种办法 (改变离子强度、pH、温度，加入可溶的有机溶剂或有机多聚物，或者其中的任何组合)。     
图： 蛋白质沉淀示意图

盐溶

最通用的是使用高浓度中性盐的盐诱导沉淀。这种方法是利用了蛋白表面的疏水和亲水结构。水分子在邻近疏水表面的亲水结构附近聚集。这些围绕蛋白质分子的有序的水合层阻止了两个或者更多疏水表面的收敛和聚集。越多的盐加入系统中，需要越多的水分子与导入的离子发生水合作用。这些水分子被逐渐拉离水合层，从而暴露了疏水表面。疏水相互作用，蛋白质被沉淀。带有较多的疏水表面元素的蛋白质比主要是亲水表面的蛋白，沉淀时所需的盐浓度要低。

盐析

在进行盐析时，离子的性质非常重要。单价阳离子(NH+4、K+、Na+) 和多价阴离子(SO2-4、PO3-4) 常受欢迎。硫酸铵在离子沉淀中最为常用的原因有几个：在水中有非常高的溶解度 (4 mol/L)，溶解时吸热 (所以即使在溶液中加入晶体盐，也没有因温度升高导致蛋白质变性的危险)，在水中的密度是有利的，并且在浓缩的溶液中，微生物生长被阻止。使用硫酸铵沉淀的另一个优点是被沉淀的蛋白质常常是稳定的。即使经过在硫酸铵溶液中的长期存放，酶仍然能够完全回复活力。假如一个富集过程时间长，需要中断的时候，建议以硫酸铵沉淀4 ℃存放。加入少量的EDTA以复合少量的可能存在的重金属离子，同样被证明是有效的。硫酸铵沉淀在纯化步骤开始前以分级沉淀的形式进行。用水溶性有机溶剂 (例如丙酮或伯醇) 沉淀蛋白质也是可能的，但是这一策略较少实施。因为这种方法降低了带电分子的溶解度，它可以在事先经过盐沉淀的基础上进行。

参考文献

[1] 罗慰慈 主编.协和医学词典.北京：北京医科大学中国协和医科大学联合出版社.1991.
[2] [德]Michael Wink主编;江南大学,唐蕾 主译.分子生物技术导论.北京轻工业出版社.2003.

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