初級分離,沉淀分離(已修改)
2025-10-26 12:02 本頁面
【正文】 第三章 初級分離 6 沉淀分級 沉淀（ precipitation)是物理環(huán)境的變化引起溶質溶解度降低、由液相變成固相析出生成固體凝聚物（ aggregates)的現(xiàn)象。 常用加入試劑的方法 ， 改變溶劑和溶質的能量平衡來降低其溶解度 ， 使產(chǎn)物離開溶液生成不溶性顆粒 ， 沉降析出 。 沉淀具有濃縮與分離的雙重作用 。 沉淀分級 與結晶聯(lián)系 在本質上都是 新相 析出的過程 ， 主要是物理變化 ， 當然也存在化學反應的沉淀或結晶 。 區(qū)別 結晶為同類分子或離子以 有規(guī)則 排列形式析出 ， 沉淀為同類分子或離子以無規(guī)排列形式析出 。 沉淀分級 優(yōu)點 A、 設備簡單 、 成本低 、 放大容易 ， 產(chǎn)物濃度越高沉淀越有利 ， 收率越高； B、 原料液體積很快地減小 10~50倍 ， 從而簡化生產(chǎn)工藝 、降低生產(chǎn)費用； C、 使中間產(chǎn)物保持在一個中性溫和的環(huán)境； D、 及早地將目標 ， 避免 pro降解 ， 提高產(chǎn)物穩(wěn)定性； E、 用沉淀法作為 pro色譜分離前處理 ， 可使使用色譜分離的限制因素降低到最少 。 缺點： A、 沉淀物可聚集有多種物質 ， 如大量鹽類和溶劑 ， 所以沉淀法所產(chǎn)品純度通常都比結晶法低； B、 過濾較困難 蛋白質的表面特性 蛋白質溶解： 相似者相溶 aa的親水性和疏水性： 有利因素： 親水性，包括氫鍵、極性基團、離子化側鏈、親水 aa所占的比例等。如白蛋白 不利因素： 疏水性，包括暴露的疏水基團、疏水 aa所占的比例等。如纖維蛋白原。 62 5 蛋白質的溶解與什么 有關呢 ？ 蛋白質的溶解特性 ? 蛋白質的溶解行為是一個獨特的性質，由其 組成 、構象 以及分子周圍的 環(huán)境 所決定。 ? 蛋白質在自然環(huán)境中通常是可溶的，所以其大部分是親水的，但其內部大部分是疏水的。 ? 一般而言，小分子蛋白質比起在化學上類似的大分子蛋白質更易溶解。 蛋白質的溶解特性 ? 蛋白質是兩性高分子電解質（ amphoteric polymer），主要由疏水性各不相同的 20 種氨基酸組成。 ? 在水溶液中，多肽鏈中的疏水性氨基酸殘基具有向內部折疊的趨勢，使親水性氨基酸殘基基本分布在蛋白質立體結構的外表面。 ? 即便如此，一般仍有部分疏水性氨基酸殘基暴露在外表面，形成疏水區(qū)。疏水性氨基酸含量高的蛋白質的疏水區(qū)大，疏水性強。因此，蛋白質表面由不均勻分布的荷電基團形成荷電區(qū)、親水區(qū)和疏水區(qū)構成。 蛋白質溶液的穩(wěn)定因素 ? ⑴ 蛋白質周圍的 水化層 （ hydration shell)可以使蛋白質形成穩(wěn)定的膠體溶液。 ? ⑵蛋白質分子間靜電 排斥作用 。（存在雙電層） ? 因此，可通過降低蛋白質周圍的水化層和雙電層厚度（ ζ 電位）降低蛋白質溶液的穩(wěn)定性，實現(xiàn)蛋白質的沉淀。 蛋白質溶液的穩(wěn)定因素 ? 蛋白質可以看作是一個表面分布有正 、 負電荷的球體 ， 這種正 、 負電荷是由氨基和羧基的離子化形成的 ，換句話說 ， 該球體是帶有均衡電荷分布的膠體顆粒 。 因此 ， 蛋白質的沉淀 ， 實際上與膠體顆粒的凝聚和絮凝現(xiàn)象相似 。 ? 蛋白質粒子在水溶液中是帶電的，帶電的原因主要是吸附溶液中的離子或自身基團的電離。因溶液是電中性的，水中應有等當量的反離子存在。蛋白質表面的電荷與溶液中反離子的電荷構成雙電層。 蛋白質溶液的穩(wěn)定因素 ?吸引力 ? 顆粒間的相互作用 ? 顆粒間的相互作用的位能取決于離子強度。 ? Van der Waals 力 ? Keeson 引力（偶極力） ? Debye 引力 （誘導力） ? London 引力 （色散力）是最重要的一種引力，因為所有分子都是可以被極化的，所以它是普遍存在的。 蛋白質溶液的穩(wěn)定因素 蛋白質溶液的穩(wěn)定因素 DLVO理論 顆粒間的相互作用的位能取決于離子強度。在低離子強度時，顆粒距離處在中間狀態(tài)，雙電層斥力占優(yōu)勢，可看為一個凝聚的勢壘；在高離子強度時，吸引力超過排斥力，相互間的總位能表現(xiàn)為吸引位能。 雖然這個理論所假定的條件并不完全適合于蛋白質分子，但該理論對于理解破壞蛋白質溶液的穩(wěn)定性仍有很大幫助，同時還有助于針對具體蛋白質選擇最合適的沉淀劑及技術。 蛋白質溶液的穩(wěn)定因素 帶電粒子間的靜電相互作用取決于 ζ電位（絕對值）的大小。粒子表面電位一定，分散層厚度越小， ζ電位越??；分散層厚度為零，則 ζ電位為零，粒子處于等電狀態(tài)，不產(chǎn)生靜電作用。 當分散層厚度大，雙電層的 ζ電位足夠大時，靜電排斥作用抵御分子間的相互吸引作用，蛋白質溶液處于穩(wěn)定狀態(tài)。 當分散層厚度小， ζ電位小，分子間相互吸引作用大于靜電排斥作用，蛋白質產(chǎn)生沉淀。 蛋白質溶液的穩(wěn)定因素 1)、 水化層 (hydration shell) tight hydration shell( water/1g pro) loose hydration shell(2g water /1g pro) 2)、 靜電排斥 ? zeta電勢 Nernst Potential—膠核表面電位 (不可測 ) Stern Potential—(不可測 ) ? Potential—滑面電位 (可測 ,mobility)
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