蛋白质分离纯化技术
摘要：蛋白质的分离纯化方法是生命科学领域关注的热点。

而蛋白质在组织或细胞中是以复杂的混合物形式存在，通过蛋白质分离纯化的依据和要求，设计可行的分离纯化步骤，提取蛋白质有效成分因子，使之达到分离纯化的目的。

关键词：蛋白质，分离纯化方法，技术原理，分离纯化步骤，可行性正文：
蛋白质分离纯化是从混合物之中分离纯化出所需要的蛋白质的一种技术。

生物体内的大部分生命活动，如催化代谢反应、物质运转、运动的相互协调、兴奋的传导、生长与发育等，均是在蛋白质的参与下完成的。

因此，关于研究蛋白质分离纯化的目的，我通过一些课件总结为以下三个方面：1.研究蛋白质的分子结构、组成和某些物理化学性质，需要纯化的蛋白质样品；2.研究蛋白质的生物功能，需要纯品保持它的天然构相；3.制药工业中，需要把某种特殊功能的蛋白质提纯到规定的要求，特别是要把干扰或者拮抗性质的成分除去。

所以，在分离纯化的过程中，必须要了解目的蛋白的分子量、等电点、溶解性及稳定性等基本性质才能制定出合理的分离纯化方法。

通过总结归类，蛋白质的分离纯化方法有以下三种：
1．根据分子大小不同进行分离纯化。

因为蛋白质是一种大分子物质，并且不同蛋白质的分子大小不同，因此可以利用一些较简单的方法使蛋白质和小分子物质分开，并使蛋白质混合物也得到分离。

根据蛋白质分子大小不同进行分离的方法主要有透析、超滤、离心和凝
胶过滤等。

透析和超滤是分离蛋白质时常用的方法。

透析是将待分离的混合物放入半透膜制成的透析袋中，再浸入透析液进行分离。

超滤是利用离心力或压力强行使水和其它小分子通过半透膜，而蛋白质被截留在半透膜上的过程。

这两种方法都可以将蛋白质大分子与以无机盐为主的小分子分开。

离心也是经常和其它方法联合使用的一种分离蛋白质的方法。

当蛋白质和杂质的溶解度不同时可以利用离心的方法将它们分开。

凝胶过滤也称凝胶渗透层析,是根据蛋白质分子大小不同分离蛋白质最有效的方法之一。

凝胶过滤的原理是当不同蛋白质流经凝胶层析柱时,比凝胶珠孔径大的分子不能进入珠内网状结构，而被排阻在凝胶珠之外，随着溶剂在凝胶珠之间的空隙向下运动，并最先流出柱外。

反之，比凝胶珠孔径小的分子后流出柱外。

凝胶过滤在抗凝血蛋白的提取过程中也被用来除去大多数杂蛋白及小分子的杂质。

2. 根据溶解度不同进行分离纯化。

影响蛋白质溶解度的外部条件有很多，比如溶液的pH值、离子强度、介电常数和温度等。

但在同一条件下，不同的蛋白质因其分子结构的不同而有不同的溶解度，根据蛋白质分子结构的特点，适当地改变外部条件，就可以选择性地控制蛋白质混合物中某一成分的溶解度，达到分离纯化蛋白质的目的。

常用的方法有等电点沉淀和pH值调节、蛋白质的盐溶和盐析、有机溶剂法等。

等电点沉淀和pH值调节是最常用的方法。

每种蛋白质都有自己的等电点，而且在等电点时溶解度最低，相反，有些蛋白质在一定pH值时很容易溶解。

因而可以通过调节溶液的pH值来分离
纯化蛋白质。

蛋白质的盐溶和盐析是中性盐显著影响球状蛋白质溶解度的现象，其中，增加蛋白质溶解度的现象称盐溶，反之为盐析。

有机溶剂提取法的原理是：与水互溶的有机溶剂(如甲醇、乙醇)能使一些蛋白质在水中的溶解度显著降低，而且在一定温度、pH值和离子强度下，引起蛋白质沉淀的有机溶剂的浓度不同，因此，控制有机溶剂的浓度可以分离纯化蛋白质。

由于在室温下,有机溶剂不仅能引起蛋白质的沉淀，而且伴随着变性。

因此，通常要将有机溶剂冷却，然后在不断搅拌下加入有机溶剂防止局部浓度过高，蛋白质变性问题就可以很大程度上得到解决。

对于一些和脂质结合比较牢固或分子中极性侧链较多、不溶于水的蛋白质，可以用乙醇、丙酮和丁醇等有机溶剂提取，它们有一定的亲水性和较强的亲脂性,是理想的提取液。

3．根据电荷不同进行分离纯化。

根据蛋白质电荷的不同分离蛋白质的方法有电泳和离子交换层析两类。

在外电场的作用下,带电颗粒将向着与其电性相反的电极移动，这种现象称为电泳。

聚丙烯酰胺电泳是一种以聚丙烯酰胺为介质的区带电泳,常用于分离蛋白质。

它的优点是设备简单、操作方便、样品用量少。

等电聚焦是一种高分辨率的蛋白质分离技术,也可以用于蛋白质的等电点测定。

利用等电聚焦技术分离蛋白质混合物是在具有pH梯度的介质中进行的。

在外电场作用下各种蛋白质将移向并聚焦在等于其等电点的pH值梯度处形成一个窄小条带。

离子交换层析是以离子交换剂为固定相,依据流动相中的组分离子与交换剂上的平衡离子进行可逆交换时结合力大小的差别而进行分离的一种层析方法。

离子交换层析中,基质由带有电
荷的树脂或纤维素组成。

带有正电荷的为阴离子交换树脂;反之为阳离子交换树脂。

离子交换层析同样可以用于蛋白质的分离纯化。

当蛋白质处于不同的pH值条件下,其带电状况也不同。

阴离子交换基质结合带有负电荷的蛋白质，被留在层析柱上，通过提高洗脱液中的盐浓度,将吸附在层析柱上的蛋白质洗脱下来，其中结合较弱的蛋白质首先被洗脱下来。

反之阳离子交换基质结合带有正电荷的蛋白质，结合的蛋白可以通过逐步增加洗脱液中的盐浓度，或是提高洗脱液的pH 值洗脱下来。

【1】
在对目标蛋白还不了解的情况下，应根据各种分离纯化方法的特点、基本原理和应用情况，设计纯化程序。

食品分离过程的特点：1.分离对象种类多，性质复杂。

2.产品质量与分离过程密切相关。

3.产品要求食用安全。

4.分离对象在分离过程易腐败。

总的原则是先要确定分离的目的，了解待分离混合物中各组分的物理、化学、生物学方面的性质，并要充分关注分离的目标成分。

对目标成分，要了解目标成分的性质，即相对分子量、化学结构、理化性质、电荷性、热敏性以及生物活性等基础性资料对确定分离方法的选择起决定性作用。

很多情况下,采取三阶段纯化策略：第一阶段的目标是捕获目标蛋白质,采取分离、浓缩方法,使样品转成小体积的操作；第二阶段为中间提纯阶段,在该阶段应除去大量杂质；第三阶段为最终提纯阶段，目的是获得最后的高纯度的目标蛋白。

具体来讲，蛋白质分离纯化的一般程序可分为以下几个步骤：1.材料的预处理及细胞破碎分离提纯某一种蛋白质时，首先要把蛋白质从组织或细
胞中释放出来并保持原来的天然状态，不丧失活性。

所以要采用适当的方法将组织和细胞破碎。

2.蛋白质的抽提。

通常选择适当的缓冲液溶剂把蛋白质提取出来。

抽提所用缓冲液的pH、离子强度、组成成分等条件的选择应根据欲制备的蛋白质的性质而定。

如膜蛋白的抽提，抽提缓冲液中一般要加入表面活性剂，使膜结构破坏，利于蛋白质与膜分离。

在抽提过程中，应注意温度，避免剧烈搅拌等，以防止蛋白质的变性。

3.蛋白质粗制品的获得。

选用适当的方法将所要的蛋白质与其它杂蛋白分离开来。

4.样品的进一步分离纯化。

用等电点沉淀法、盐析法所得到的蛋白质一般含有其他蛋白质杂质，须进一步分离提纯才能得到有一定纯度的样品。

在实际工作中,很难用单一方法实现蛋白质的分离纯化,往往要综合几种方法才能提纯出一种蛋白质。

理想的蛋白质分离提纯方法,要求产品纯度和总回收率越高越好,但实际上两者难以兼顾,因此,考虑分离提纯的条件和方法时,不得不在两者之间作适当的选择。

因此,每当需要提纯某种蛋白质时,首先要明确分离纯化的目的和蛋白质的性质,以便选择最佳的分离纯化方法,从而得到理想的效果。

今后,蛋白质提纯技术的发展将不断促进对蛋白质性质的研究,同时对蛋白质性质的研究也将反过来提高蛋白质分离纯化技术,两者的互相促进终将会对生命科学的进步作重大贡献。

【2】
参考文献：
【1】赵永芳;生物化学技术原理及其应用第二版;武汉大学出版社:2001:24-173 【2】许亚军,林俊岳;蛋白质提纯研究进展[J];天津化工,2006:9-12。