正文 第一節 透析(1 / 1)

一、基本原理

透析的原理是指溶質從半透膜的一側透過膜至另一側的過程,任何天然的(如腹膜)或人造的半透膜,隻要該膜含有使一定大小的溶質通過的孔徑,那麼溶質分子就可以通過擴散和對流從膜的一側移動到膜的另一側。其基本原理是分子的擴散運動。擴散就是半透膜兩側液體各自所含溶質濃度梯度及它所形成的不同滲透濃度,溶質從濃度高的一側通過半透膜向濃度低的一側移動。透析的速度反比於膜的厚度,正比於欲透析的小分子溶質在膜內外兩邊的濃度梯度,還正比於膜的麵積和溫度。通常是4℃透析,升高溫度可加快透析速度。

透析隻需要使用專用的半透膜即可完成。通常是將半透膜製成袋狀,將生物大分子樣品溶液置入袋內,樣品溶液中大分子質量的生物大分子被截留在袋內,而鹽和小分子物質不斷擴散透析到袋外,直到袋內外兩邊的濃度達到平衡為止。保留在透析袋內的樣品溶液稱為“保留液”,袋(膜)外的溶液稱為“滲出液”或“透析液”。

在蛋白質的純化過程中,透析主要用於除鹽、除少量有機溶劑、除生物小分子雜質和濃縮樣品等。

二、基本操作

1.透析袋的處理

商品透析袋製成管狀,出廠時都用10%的甘油處理過,並含有極微量的硫化物、重金屬和一些具有紫外吸收的雜質,它們對蛋白質和其他生物活性物質有害,用前必須除去。可先用50%乙醇煮沸1h,再依次用50%乙醇、0.01mol/L NaHCO3和0.001mol/L EDTA溶液洗滌,最後用蒸餾水衝洗即可使用。使用後的透析袋洗淨後可存於4℃蒸餾水中,若長時間不用,可加少量疊氮化鈉,以防長菌。

根據截留蛋白質分子質量的不同,透析袋具有不同的規格、型號,美國聯合碳化物公司(Union Carbide)生產的各種型號透析袋的規格。

新透析袋也可用沸水煮5~10min,再用蒸餾水洗淨,即可使用。使用時,一端用橡皮筋或線繩紮緊,也可以使用特製的透析袋夾夾緊;由另一端灌滿水,用手指稍加壓,檢查不漏,方可裝入待透析液,通常要留1/3~1/2的空間,以防透析過程中,透析的小分子質量較大時,袋外的水和緩衝液過量進入袋內將袋脹破。

2.選擇適當的透析液

透析的主要目的是脫鹽或變更樣品的緩衝體係。用於脫鹽的透析液可選用蒸餾水或者低濃度的緩衝液,如用於凍幹的樣品液可用蒸餾水作為透析液脫鹽。用於變更樣品的緩衝體係的透析液可選用下一程序所需的緩衝液,如常壓柱洗脫所得樣品(0.1mol/L、pH5.0醋酸鈉緩衝體係)在進行下一步實驗(0.02mol/L、pH7.0磷酸鹽緩衝體係)之前就應選用0.02mol/L pH7.0磷酸鹽緩衝液作為透析液。

一般情況下,透析液均選用低離子強度的中性緩衝液。透析含有輔基的酶時,在透析液中宜加入適量的輔基或保護輔基的試劑。

3.把握透析時間

為了加快透析速度,除多次更換透析液外,還可使用磁力攪拌器。為了提高透析效率,還可以使用各種透析裝置。透析操作在攪拌下進行時,樣品液與透析液體積之比以1∶10較好,一般3h可以達到平衡。如透析在靜止狀態下進行時,則比例應該擴大到1∶20以上。為了透析完全,一般需要在溶液達到平衡後更換透析液2~3次。檢查透析效果的方法是:用1%BaCl2檢查硫酸銨,用1%AgNO3檢查NaCl、KCl等。

三、應用

在蛋白質分離純化過程中,透析主要用於鹽析之後的除鹽。如在酵母菌表達產物的純化過程中,在55%硫酸銨飽和沉澱之後,將所得的蛋白質溶液轉入透析袋中,將透析袋放入10倍蛋白質溶液體積的無菌PBS中,用磁力攪拌器攪拌以促進液體平衡,去除鹽類和咪唑。期間更換PBS 5~6次,並用1%BaCl2跟蹤硫酸銨透出情況,直至PBS沒有白色渾濁出現。