蛋白质的理化性质、 测定及分离纯化
蛋白质的理化性质、 测定及分离纯化
白质的理化性质
蛋白质的理化性质
白质的理化性质及应用 蛋白质分子量大,是一种胶体溶液 具有特定的空间构象,分子量一定→>分 子筛层析 在大部分pH条件下,蛋白质分子同时存 在两种电荷等电点沉淀,盐溶,盐析, 电泳,离子交换层析等; 般而言,蛋白质分子上同时存在疏水 和亲水区域有机溶剂沉淀,疏水层析 (反相层析)
蛋白质的理化性质及应用 • 蛋白质分子量大，是一种胶体溶液； • 具有特定的空间构象，分子量一定→分 子筛层析； • 在大部分pH条件下，蛋白质分子同时存 在两种电荷→等电点沉淀，盐溶，盐析， 电泳，离子交换层析等； • 一般而言，蛋白质分子上同时存在疏水 和亲水区域→有机溶剂沉淀，疏水层析 (反相层析)
白质的胶体性质 蛋白质分子量大,介于一万到百万之间,故其分子 的大小已达到胶粒1-100mm范围之内。球状蛋白质的 表面多亲水基团,具有强烈吸引水分子的作用,使蛋 白质分子表面常为多层水分子所包围水化膜,从而阻 止蛋白质颗粒的相互聚集。 与低分子物质相比,蛋白质分子扩散速度慢,不易 透过半透膜,粘度大,在分离提纯蛋白质过程中,可 以利用蛋白质的这一性质,将混有小分子杂质的蛋白 质溶液置于半透膜制成的透析袋或管内,浮于流动水 或适宜的缓冲液中,小分子杂质皆易从袋中透出,保 留了比较纯的蛋白质-透析 (dialysis))
蛋白质的胶体性质 • 蛋白质分子量大，介于一万到百万之间，故其分子 的大小已达到胶粒1-100 nm范围之内。球状蛋白质的 表面多亲水基团，具有强烈吸引水分子的作用，使蛋 白质分子表面常为多层水分子所包围--水化膜，从而阻 止蛋白质颗粒的相互聚集。 • 与低分子物质相比，蛋白质分子扩散速度慢，不易 透过半透膜，粘度大，在分离提纯蛋白质过程中，可 以利用蛋白质的这一性质，将混有小分子杂质的蛋白 质溶液置于半透膜制成的透析袋或管内，浮于流动水 或适宜的缓冲液中，小分子杂质皆易从袋中透出，保 留了比较纯的蛋白质--透析(dialysis)
颗粒大小:在-100蛋白质洛液是种公散 系统,蛋白质分子颗粒 nm之间,属胶体,因是分散相,水是分散介 此溶于水,成为亲水质分散相质点小于 胶体。 nm为悬浊液,介于 稳定亲水胶体的因素 00nm为胶体溶液 水化膜 表面电荷相同 不通透性:半透膜 (semipermeable membrane)
- - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - •颗粒大小：在1-100 nm之间，属胶体，因 此溶于水，成为亲水 胶体。 •稳定亲水胶体的因素： 水化膜 表面电荷相同 • 不通透性：半透膜 (semipermeable membrane) 蛋白质溶液是一种分散 系统，蛋白质分子颗粒 是分散相，水是分散介 质。分散相质点小于1 nm为真溶液，大于100 nm为悬浊液，介于1- 100 nm为胶体溶液
透析即用半透膜(透析袋)将大分子蛋白质分离 出来。在生物大分子制备过程中除去盐、少量有 机溶剂、生物小分子杂质和浓缩样品,透析法最 简便。 MWCO: molecular weight cut-off 透析时,小于 MWCO(截留分子量)的分子在 透析膜二边溶液浓度差产生的扩散压作用下渗过 透析膜,其速度与浓度梯度、膜面积及温度成正 比。欲快速透析可采用直径较小的透析袋以增加 膜面积。常用温度:4℃,升温、更换袋外透析 液或用磁力搅拌器,均能是高透析速度
透析即用半透膜（透析袋）将大分子蛋白质分离 出来。在生物大分子制备过程中除去盐、少量有 机溶剂、生物小分子杂质和浓缩样品，透析法最 简便。 透析时，小于MWCO（截留分子量）的分子在 透析膜二边溶液浓度差产生的扩散压作用下渗过 透析膜，其速度与浓度梯度、膜面积及温度成正 比。欲快速透析可采用直径较小的透析袋以增加 膜面积。常用温度：4℃，升温、更换袋外透析 液或用磁力搅拌器，均能提高透析速度。 MWCO: molecular weight cut-off
蛋白质分子上的电荷与疏水区 疏水区域 x
疏水区域 蛋白质分子上的电荷与疏水区
蛋白质大分子溶液在一定溶剂中超速离心时可发 生沉降。沉降速度与向心加速度之比值即为蛋白质的沉 降系数S s-V/O-r s是沉降系数( sedimentation coefficient),o是离心转 子的角速度(弧度秒),r是到旋转中心的距离,v是 沉降速度。沉降系数以每单位重力的沉降时间表示,蛋 白质、核酸、核糖体、病毒等的沉降系数通常为1-00 10-13秒范围,10-13这个因子叫做沉降单位S(斯维德 贝格单位, Svedberg unit),即1S-101秒,如血红蛋 白的S约为4×1013秒或4S。大多数蛋白质和核酸的沉降 系数在4S和40S之间,核糖体及其亚基在30S和80S之间, 多核糖体在100s以上
蛋白质大分子溶液在一定溶剂中超速离心时可发 生沉降。沉降速度与向心加速度之比值即为蛋白质的沉 降系数S。 s=v/ω2r s是沉降系数(sedimentation coefficient)，ω是离心转 子的角速度（弧度/秒），r是到旋转中心的距离，v是 沉降速度。沉降系数以每单位重力的沉降时间表示，蛋 白质、核酸、核糖体、病毒等的沉降系数通常为1-200 ×10-13秒范围，10-13这个因子叫做沉降单位S（斯维德 贝格单位，Svedberg unit），即1S=10-13秒，如血红蛋 白的S约为4×10-13秒或4S。大多数蛋白质和核酸的沉降 系数在4S和40S之间，核糖体及其亚基在30S和80S之间， 多核糖体在100S以上
白质的两性电离和等E点 蛋白质由氨基酸组成,分子中除两端的游离氨基 和羧基外,侧链中尚有一些解离基,如Gl、Asp残基 中的γ和β-羧基,Lys残基中的ε-氨基,Arg残基的胍基 和Hi的咪唑基。作为带电颗粒,可以在电场中移动, 移动方向取决于蛋白质分子所带的电荷性质。蛋白质 颗粒在溶液中所带的电荷,既取决于其分子组成中碱」 性和酸性氨基酸的含量,又受所处溶液pH影晌。当处 于某一pH时,蛋白质兼性离子( zwitterion)的净电荷为0, 此时溶液的pH值为蛋白质的等电点( Isoelectric point, pD。处于等电点的蛋白质颗粒,在电场中并不移动。 蛋白质溶液的pH大于等电点,该蛋白质颗粒带负电荷, 反之则带正电荷
蛋白质的两性电离和等电点 蛋白质由氨基酸组成，分子中除两端的游离氨基 和羧基外，侧链中尚有一些解离基，如Glu、Asp残基 中的γ和β-羧基，Lys残基中的ε-氨基，Arg残基的胍基 和His的咪唑基。作为带电颗粒，可以在电场中移动， 移动方向取决于蛋白质分子所带的电荷性质。蛋白质 颗粒在溶液中所带的电荷，既取决于其分子组成中碱 性和酸性氨基酸的含量，又受所处溶液pH影响。当处 于某一pH时，蛋白质兼性离子(zwitterion)的净电荷为0， 此时溶液的pH值为蛋白质的等电点(isoelectric point， pI)。处于等电点的蛋白质颗粒，在电场中并不移动。 蛋白质溶液的pH大于等电点，该蛋白质颗粒带负电荷， 反之则带正电荷
溶液中的蛋白质颗 pH=p时,蛋白质分子所带净电荷为零,蛋白 质分子在电场中不移动。 pH>p时,蛋白质分子所带净电荷为负,蛋 白质分子在电场中向阳极移动。 pH<p时,蛋白质分子所带净电荷为正,蛋 白质分子在电场中向阴极移动。 在p时,蛋白质失去了胶体的稳定条件,即 没有相同电荷相互排斥的作用,所以不稳定,溶 解度最小,易沉淀
溶液中的蛋白质颗粒 • pH=pI时，蛋白质分子所带净电荷为零，蛋白 质分子在电场中不移动。 • pH＞pI时，蛋白质分子所带净电荷为负，蛋 白质分子在电场中向阳极移动。 • pH＜pI时，蛋白质分子所带净电荷为正，蛋 白质分子在电场中向阴极移动。 在pI时，蛋白质失去了胶体的稳定条件，即 没有相同电荷相互排斥的作用，所以不稳定，溶 解度最小，易沉淀