蛋白质特性与分离纯化技术的选择
摘要:蛋白质的一级、二级、三级和四级结构决定了它的物理、化学、生物化学、物理化学和生物学性质,综述了不同蛋白质之间的性质存在差异或者改变条件是使之具有差异,利用一种同时多种性质差异,在兼顾收率和纯度的情况下,选择蛋白质提纯的方法。
关键词:蛋白质 分离纯化
前言:
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成千种不同的蛋白质。蛋白质的分离和提纯工作是一项艰巨而繁重的任务,到目前为止,还没有一个单独的或一套现成的方法能把任何一种蛋白质从复杂的混合物中提取出来,但对任何一种蛋白质都有可能选择一套适当的分离提纯程序来获取高纯度的制品。
蛋白质提纯的总目标是设法增加制品纯度或比活性,对纯化的要求是以合理的效率、速度、收率和纯度,将需要蛋白质从细胞的全部其他成分特别是不想要的杂蛋白中分离出来,同时仍保留有这种多肽的生物学活性和化学完整性。
能从成千上万种蛋白质混合物中纯化出一种蛋白质的原因,是不同的蛋白质在它们的许多物理、化学、物理化学和生物学性质有着极大的不同,这些性质是由于蛋白质的氨基酸的序列和数目不同造成的,连接在多肽主链上氨基酸残基可是荷正电的、荷负电的、极性的或非极性的、亲水的或疏水的,此外多肽可折叠成非常确定的二级结构(α螺旋、β折叠和各种转角)、三级结构和四级结构,形成独特的大小、形状和残基在蛋白质表面的分布状况,利用待分离的蛋白质与其它蛋白质之间在性质的差异,即能设计出一组合理的分级分离步骤。
可依据蛋白质不同性质与之相对应的方法将蛋白质混合物分离:
1.分子大小
不同种类的蛋白质在分子大小方面有一定的差别,可用一些简便的方法,使蛋白质混合物得到初步分离。
1.1透析和超滤
透析在纯化中极为常用,可除去盐类(脱盐及置换缓冲液)、有机溶剂、低分子量的抑制剂等。透析膜的截留分子量为5000左右,如分子量小于10000的酶液就有泄露的危险,在纯化中极为常用,可除去盐类、有机溶剂、低分子量的抑制剂等。超滤一般用于浓缩和脱色.
1.2离心分离置换缓冲液
许多酶富集于某一细胞器内,匀浆后离心得得到某一亚细胞成分,使酶富集10~20倍,再对特定的酶进行纯化。差速离心,分辨率较低,仅适用于粗提或浓缩。速率区带法,如离心时间太长所有的物质都会沉淀下来,故需选择最佳分离时间,可得到相当纯的亚细胞成分用于进一步纯化,避免了差速离心中大小组分一起沉淀的问题,但容量较小,只能用于少量制备。等密度梯度离心常用的离主介质有蔗糖、聚蔗糖、氯化铯、溴化钾、碘化钠等等.
1.3凝胶过滤
这是根据分子大小分离蛋白质混合物最有效的方法之一,注意使要离的蛋白质分子量落在凝胶的工作范围内。选择不同的分子量凝胶可用于脱盐、置换缓冲液及利用分子量的差异除去热源。