Nickel Columns and Nickel Resin | Bio-RadNickel columns are used for immobilized metal affinity chromatography (IMAC) for the purification of recombinant ... ... <看更多>
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1.簡介:分離不同層級蛋白質
分離技術是靠蛋白質不同溶解度 大小 電荷量 吸附性質 親附性(affinity)
2.蛋白質分離方法
(1)要先知道一些蛋白質性質:MW pI 溶解性 變性溫度
(2)第一部分離希望能應用在大量, 所以用溶解性差異來分
2.2.1原理
(1)蛋白質是一poly-electrolytes 所以其溶解性受到AA種類和電荷影響
(2)沉降法會是第一用的分離步驟
(3)蛋白質可以被選擇性池電透過改變其緩衝溶液pH ,離子強度,dielectric constant
temperature
2.2.2過程
2.2.2.1鹽析:中性鹽類水溶液中, 低濃度會增加蛋白質溶解程度,增加離子強度,會造成
沉澱。常用硫酸銨,因為它很容易溶於水,使用時分兩部驟:
(1)一開始先加到還沒把要的蛋白質沉降出來,其他不易溶的蛋白質先過濾。
(2)再加稍過量,讓要的蛋白質析出,但其他不要得依然留在水中。
(3)缺點:硫酸銨可能會汙染sample。
2.2.2.2等電點分離(pI)
(1)pI定義為當蛋白質在某pH值時不再帶電,該pH值即為該蛋白質的pI。
(2)蛋白質不帶電,斥力消失,會聚在在一起而沉降。
(3)蛋白質有不同pI,所以可以改變pH去分離,當某蛋白質pH=pI,這蛋白質沉降而不同pI
的蛋白質依然在水溶液。
2.2.2.3用溶劑分餾(solvent fractionation)
在固定pH、離子強度下,蛋白質溶解度和溶劑之介電常數有關,蛋白質可以透過其在水中
和有機溶液中不同溶解度去分離不同蛋白質。有機溶劑會降低胺基酸解離程度使胺基酸沉
降。通常要在0℃進行以免蛋白質變性,變性是因為有機溶劑和水混和而溫度升高。
2.2.2.4受污染的蛋白質變性
蛋白質加熱到某一溫度後或者把溶劑調成強酸強鹼就會變性。所以若蛋白質在高溫強酸強
鹼環境下很穩定的話,就可以用此法分離出所要的。
2.3用吸附法分離
(1)吸附層析是用化合物在表面吸附和脫附的不同性質分離。
(2)分離是靠不同的蛋白質對能吸附的固體和緩衝液不同吸引力而分離
(3)affinity chromatography或離子交換 chromatography 皆為adsorption
chromatography
2.3.2過程
2.3.2.1 離子交換 chromatography
(1)溶液中帶電的分子和離子會和固體基質進行可逆的吸附
(2)帶正電的基質被稱作陰離子交換器因為它會抓住溶液中帶負電荷的離子,帶負電的基
質被稱作陽離子交換器因為它會抓住溶液中帶陽電荷的離子。
(3)一開始所要的蛋白質會先吸附在交換器上,根據不同的離子強度、pH可以用此緩衝液
沖掉不要的蛋白質,之後再改變離子強度、pH之緩衝液將要的蛋白質沖出。
2.3.2.2affinity chromatography
(1)這是一種adsorption chromatography ,依據基質帶的不同ligand分離蛋白質。
(2)ligand定義為對蛋白質具可逆性、專一性、獨特親核性。
(3) ligand包括酵素抑制劑、酵素基板、共酵素、抗體、特定染料
(4)蛋白質會通過一個管柱含有ligand固定在固體基板上,在緩衝液條件下(pH、離子強度
、溫度、蛋白質濃度)將能使抓蛋白質效果最好。
(5)不要的蛋白質會被沖掉,之後再改變pH、離子強度、溫度,將要的蛋白質脫附。
2.4用大小分離
2.4.1原理
(1)蛋白質分子量為10000-1000000Da,不同大小也可以用來分離。
(2)分離是以Stokes radius為基準,不是分子量,Stokes radius是蛋白質在溶液中的構
形的平均半徑,若是globular,其半徑和Stokes radius接近,但若是fibrous 或rod狀會
差很多。
2.4.2過程
2.4.2.1 透析(dialysis)
(1)Dialysis 用半透膜讓小分子可以通過,大分子則不可以來分離
(2)將蛋白質溶液放到袋子內,密封放進buffer內,低分子量得透析出去,分子量高的留
下。
(3) 透析操作簡單,但很耗時而且因為滲透壓的關係,蛋白質溶液會被稀釋。
2.4.2.2 membrane process
可以用microfiltration、ultrafiltration、nanofiltration、逆滲透方式,這些都是用
半透膜的方式去分離,但比透析快且應用於高份量的分離。
2.4.2.3 size-exclusion chromatography
(1)用蛋白質大小來分離。
(2)管柱靜相是多孔的珠珠組成,分子比珠子中的孔洞還大排除在外,比較快流出管柱,
所需時間短,小分子會進到孔洞所以花的時間比較長。
(3) size-exclusion chromatography都用來移除鹽分、改變緩衝液、分開蛋白質和估計
質量。
(4)可以用已知質量的物質去測流出時間作減量線,對未知物測流出時間就可以推測其質
量。
2.5 電泳
2.5.1 polyacrylamide gel electrophoresis
2.5.1.1原理
(1)電泳是透過給一個電場使帶電分子移動,對蛋白質而言,給電場讓不同的蛋白質再固
體聚合物中分離成一個一個band,該聚合物為GEL
(2)分離是靠著蛋白質和基質的摩擦力和本身的電荷造成,蛋白質的mobility會隨著
Stokes radius增加而減少
Mobility= (applied voltage)(net charge on molecule)/(friction of the molecule)
(3)蛋白質會帶正電或負電,這要看蛋白質自己的pH pI,當溶夜pH> pI 蛋白質”-“
pH< pI 蛋白質”+“
(4)在未變質前,蛋白質是靠自己的物性例如帶電量、大小、形狀而分離。
(5)用於分離變性的蛋白質是PAGE和帶負電的介面活性劑(SDS),蛋白質會先在SDS溶夜和
還原劑中變成小單元,還原劑有mercaptoethanol 或dithiothreitol,是用來還原S-S 鍵
,蛋白質被SDS抓住會帶負電,之後再被分離。
(6)不連續的gel是用來改善解析度,他含有stacking gel 是有大孔洞的,resolving gel
有小孔洞,stacking gel用來濃縮蛋白質讓它變一個很窄的band,泳動到不同pH之
resolving gel會造成不同蛋白質分的更開。
(7)會再需要加一些染料去追蹤分離,這邊加的是bromophenol blue tracking dye ,他
會跑的比蛋白質快,定義Rm=(蛋白質從起點走的距離)/(dye從起點到終點距離)
2.5.2 isoelectric focusing
2.5.2.1原理
(1)主要著重在用蛋白質的不同電荷去分離,需要用兩性物質去建立pH gradient。
(2)蛋白質會遷移到一個地方,這個地方其pH=pI,這時蛋白質因為不再帶電所以不會再移
動,可以將pI 值差0.02的蛋白質也分離出來。
2.5.2.2 過程
(1) 用兩性電解質(ampholytes)造出pH gradient ,ampholytes 在還未聚合前就要加入
gel 溶夜,等gel生成給電流,就會產生pH gradient ,負的ampholytes到正極,正的
ampholytes到負極。
(2) isoelectric focusing和SDS-PAGE組合起來就可以做2-D的電泳。先讓蛋白質到其pI
=pH之位置,在另一個維度給電場,會依不同質量而分離。
2.5.3 毛細管電泳
2.5.3.1 原理
蛋白質可以因其大小和帶電荷量而在電場下分離,毛細管電泳和一般電泳不同之處在於毛
細管電泳直接將acrylamide gel 度在毛細管內,靠EOF(electroosmotic flow
)來分離
2.5.3.2 過程
electroosmotic flow會影響蛋白質分離,當pH>3帶負電的fused silica會吸引正電而形
成電雙層,會干擾管壁和緩衝液,當施加電場,陽離子流就會往負極跑,跟著也會帶動其
他帶正電、帶負電、不帶電的分子一起往前跑,但帶+-電的吸引力不同造成分離效果。
EOF可藉由改變pH 離子強度來改變管壁上silica帶電情形影響泳動速率。
3.AA(amino acid) 分析
3.1原理
AA分析要決定蛋白質組成成分,蛋白質樣品先被水解釋放AA之後再分離
3.1.2分離
(1)用6N HCl煮24小時水解蛋白質,但真的要得到很精準的結果很困難,因為大家反應不
太一樣。
(2)tryptophan 會被破壞。Met Cys Thr Ser水解時會逐漸被破壞,asparagine
glutamine會變成aspartic acid glutamic acid
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