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凝胶层析技术

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1824
凝胶层析又称为分子筛层析或凝胶过滤。具有分子筛作用的物质很多,如浮石、琼脂、琼脂糖、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、葡聚糖凝胶等。以葡聚糖凝胶应用最广,商品名是sephadex型号很多,从G10 到G200 ,它的主要应用范围是:①分级分离各种抗原与抗体;②去掉复合物中的小分子物质。如除盐、荧光素和游离的放射性同位素以及水解的蛋白质碎片;③分析血清中的免疫复合物;④分子量的测定。
(一)原理
凝胶是一种多孔性的不带表面电荷的物质,当带有多种成分的样品溶液在凝胶内运动时,由于它们的分子量不同而表现出速度的快慢,在缓冲液洗脱时,分子量大的物质不能进入凝胶孔内,而在凝胶间几乎是垂直的向下运动,而分子量小的物质则进入凝胶孔内进行“绕道”运行,这样就可以按分子量的大小,先后流出凝胶柱,达到分离的目的。
(二)葡聚糖凝胶的种类与性能
葡聚糖又名右旋糖酐,在它们的长链间以三氯环氧丙烷交联剂交联而成。葡聚糖凝胶具有很强的吸水性,交联度大,吸水性小,相反交联度小,吸水性大。商品名以SephadexG表示,G值越小,交联度越大,吸水性越小,G值越大,交联度越小,吸水性就越大,二者呈反比关系,G值大约为吸水量的10倍。由此可以根据床体积而估算出葡聚糖凝胶干粉的用量。
表 Sephadex1的种类与特性
型号
分离范围
(分子量)
吸水量
(ml/g)
最小溶胀时(h)
20℃~25℃ 100℃
床体积(ml)/干凝胶(mg)
G10
<700
1.0±0.1
3 1
2~3
G15
<1 500
1.5±0.2
3 1
2.5~3.5
G25
<5 000
2.5±0.2
3 1
4~6
G50
1500~20 000
8.0±0.3
3 1
9~11
G75
3 000~70 000
7.5±0.5
24 1
12~15
G100
4 000~15 000
10.0±1.0
72 1
15~20
G150
5 000~800 000
15.0±1.5
72 1
20~30
G200
5 000~30 0000
20.0±2.0
72 1
30~40
G25 、G50 有四种颗粒型号:粗(100µ~300µ)、中(50µ~150µ)、细(20µ~80µ)和超细(10µ~40µ)。G75 G200 又有两种颗粒型号:中(40µ~120µ),超细(10µ~40µ)。颗粒越细,流速越慢,分离效果越好。
表 DEAE-纤维素与Sephadex1比较
项 目
DEAE纤维素
Sephadex
交换量
较大
非特异性吸附
较大
分离纯度
较好
分离时间
较粗
较长
应用范围
较窄
较宽
预处理
繁琐
方便
(三)试验方法
1.凝胶的选择 根据层析物质分子量的大小选择不同型号的凝胶,如除盐和除游离的荧光素,则可选用粗、中粒度的G28 或G500 ,G250 多用于分离蛋白质单体,G200 多用于分离蛋白质凝胶聚合体等。
2.凝胶的预处理 称取适量的凝胶加入过量的缓冲液在冰箱(或室温)中充分膨胀,或在沸水中煮,膨胀时间应根据不同型号的凝胶而定。
表 凝胶量与型号和层析柱大小与规格及凝胶用量
层析柱规格
凝胶的规格和用量(g)
直径(cm)
 
高(cm)
 
容量(ml)
 
G25
G50
 
G100
 
G200
0.9
15
9.5
2.5
1
0.6
0.3
0.9
30
19
5
2
1.2
0.6
0.9
60
38
10
4
2.5
1.2
1.6
20
40
10
4
2.5
1.2
1.6
40
80
20
8
5.0
2.4
1.6
70
140
35
14
9.0
4.4
1.6
100
200
50
20
12.5
6
2.6
40
210
50
20
12
7
2.6
70
370
90
35
20
12
2.6
2.6
100
60
530
1 000
130
250
50
110
30
70
17
35
为使粒子均匀一致需进行浮选,即加入凝胶粒子后,轻轻搅拌,静置20min,倾去沉淀的粒子,如此反复数次即可。
3.装柱 层析柱的选择一般根据分离样品的种类和样品的数量而定。纯化蛋白质时,柱床体积应为样品体积的25~100倍。去盐、游离荧光素约为样品体积的4~10倍。柱太短,影响分离效果。柱长一些,分离效果好,但柱太长,则延长分离时间,样品也稀释过度。层析柱的内径也要选择适当。内径过细,会发生“器壁效应”,即靠近管壁的流速要大于中心的流速影响分离效果。所以层析柱的内径和高度应有一定的比例。对于除盐来说应为1︰5~1︰25;对于纯化蛋白质来说应为1︰20~1︰100。
装柱过程基本同离子交换层析柱。
4.加样与洗脱 样品体积不宜过多,最好为床体积的1%~5%,最多不要超过10%。样品浓度也不宜过大,浓度过大粘度大,分离效果差,一般不超过4%。
洗脱液应与膨胀一致,否则更换溶剂,凝胶体积会发生变化,影响分离效果。洗脱液要有一定的离子强度和pH值。分离血清蛋白常用0.02~0.1Mol/L pH 6.9~8.0的PBS液(0.14Mol/L NaCl)和0.1Mol/L pH8.0Tris-HCl缓冲盐溶液(0.14Mol/L NaCl)。
5.洗脱液收集 同离子交换层析。
6.凝胶柱的重复使用与保存 当样品的各组分全部洗脱下来之后,即可加入新的样品,继续使用。保存方法有三种:
⑴ 在液相中保存最方便,即于凝胶悬液中加入防腐剂(一般为0.02%N2 N3 或0.002%洗必泰)或高压灭菌后4℃保存。此法至少可以保存半年以上。
⑵ 用完后,以水冲洗,然后用60%~70%酒精液冲洗,凝胶体积缩小,即在半收缩状态下保存。
⑶ 长期不用者,最好以干燥状态保存,即水洗净后,用含乙醇的水洗,逐渐加大乙醇用量,最后用95%的乙醇洗,可全部去水,再用乙烯去除乙醇,抽滤干,于60℃~80℃干燥后保存。

 

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