德军总部新秩序 时间线:盐析法沉淀蛋白质的原理

1 中性盐沉淀（盐析法）
 在溶液中加入中性盐使生物大分子沉淀析出的过程称为“盐析”。除了蛋白质和酶以外，多肽、多糖和核酸等都可以用盐析法进行沉淀分离。
 盐析法应用最广的还是在蛋白质领域，已有八十多年的历史，其突出的优点是：
 ①成本低，不需要特别昂贵的设备。
 ②操作简单、安全。
 ③对许多生物活性物质具有稳定作用。

 ⑴ 中性盐沉淀蛋白质的基本原理
 蛋白质和酶均易溶于水，因为该分子的－COOH、－NH2和－OH都是亲水基团，这些基团与极性水分子相互作用形成水化层，包围于蛋白质分子周围形成1nm～100nm颗粒的亲水胶体，削弱了蛋白质分子之间的作用力，蛋白质分子表面极性基团越多，水化层越厚，蛋白质分子与溶剂分子之间的亲和力越大，因而溶解度也越大。亲水胶体在水中的稳定因素有两个：即电荷和水膜。因为中性盐的亲水性大于蛋白质和酶分子的亲水性，所以加入大量中性盐后，夺走了水分子，破坏了水膜，暴露出疏水区域，同时又中和了电荷，破坏了亲水胶体，蛋白质分子即形成沉淀。盐析示意图如下页“图 4”所示。

 ⑵ 中性盐的选择
 常用的中性盐中最重要的是（NH4）2SO4，因为它与其他常用盐类相比有十分突出的优点：
 1) 溶解度大：尤其是在低温时仍有相当高的溶解度，这是其他盐类所不具备的。由于酶和各种蛋白质通常是在低温下稳定，因而盐析操作也要求在低温下（0～4℃）进行。由下表可以看到， 硫铵在0℃时的溶解度，远远高于其它盐类：
 表2-1 几种盐在不同温度下的溶解度（克/100毫升水）
 0℃ 20℃ 80℃ 100 ℃
（NH4)2SO4 70.6 75.4 95.3 103
 Na2SO4 4.9 18.9 43.3 42.2
 NaH2PO4 1.6 7.8 93.8 101






 2) 分离效果好：有的提取液加入适量硫酸铵
盐析，一步就可以除去75％的杂蛋白，纯
度提高了四倍。
 3) 不易引起变性，有稳定酶与蛋白质结构的
作用。有的酶或蛋白质用2～3mol/L浓度的
（NH4）2SO4保存可达数年之久。
 4) 价格便宜，废液不污染环境。

 ⑶ 盐析的操作方法
 最常用的是固体硫酸铵加入法。将其研成细粉，在搅拌下缓慢均匀少量多次地加入，接近计划饱和度时，加盐的速度更要慢一些，尽量避免局部硫酸铵浓度过大而造成不应有的蛋白质沉淀。盐析后要在冰浴中放置一段时间，待沉淀完全后再离心与过滤。
 在低浓度硫酸铵中盐析可采用离心分离，高浓度硫酸铵常用过滤方法。
 各种饱和度下需加固体硫酸铵的量可由附录中查出。

 ⑷ 盐析曲线的制作
 如果要分离一种新的蛋白质和酶，没有文献数据可以借鉴，则应先确定沉淀该物质的硫酸铵饱和度。具体操作方法如下(讲义p39)：

蛋白质量(mg)或酶活力

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 硫铵饱
和度％

 ⑸盐析的影响因素
 1) 蛋白质的浓度：高浓度的蛋白质用稍低的硫酸铵饱和度沉淀，若蛋白质浓度过高，易产生各种蛋白质的共沉淀作用。低浓度的蛋白质，共沉淀作用小，但回收率降低。较适中的蛋白质浓度是2.5％～3.0％，相当于25 mg/mL～30mg/mL。
 2) pH值对盐析的影响：在等电点处溶解度小，pH值常选在该蛋白质的等电点附近。
 3) 温度的影响：对于蛋白质、酶和多肽等生物大分子，在高离子强度溶液中，温度升高，它们的溶解度反而减小。在低离子强度溶液或纯水中蛋白质的溶解度大多数还是随浓度升高而增加的。一般情况下，可在室温下进行。但对于某些对温度敏感的酶，要求在0℃～4℃下操作，以避免活力丧失

蛋白质在水溶液中的溶解度是由蛋白质周围亲水基团与水形成水化膜的程度，以及蛋白质分子带有电荷的情况决定的。当用中性盐加入蛋白质溶液，中性盐对水分子的亲和力大于蛋白质，于是蛋白质分子周围的水化膜层减弱乃至消失。同时，中性盐加入蛋白质溶液后，由于离子强度发生改变，蛋白质表面电荷大量被中和，更加导致蛋白溶解度降低，使蛋白质分子之间聚集而沉淀。
回答者： txtdoc2000 - 高级魔法师 六级 4-19 10:58

1 中性盐沉淀（盐析法）
 在溶液中加入中性盐使生物大分子沉淀析出的过程称为“盐析”。除了蛋白质和酶以外，多肽、多糖和核酸等都可以用盐析法进行沉淀分离。
 盐析法应用最广的还是在蛋白质领域，已有八十多年的历史，其突出的优点是：
 ①成本低，不需要特别昂贵的设备。
 ②操作简单、安全。
 ③对许多生物活性物质具有稳定作用。

 ⑴ 中性盐沉淀蛋白质的基本原理
 蛋白质和酶均易溶于水，因为该分子的－COOH、－NH2和－OH都是亲水基团，这些基团与极性水分子相互作用形成水化层，包围于蛋白质分子周围形成1nm～100nm颗粒的亲水胶体，削弱了蛋白质分子之间的作用力，蛋白质分子表面极性基团越多，水化层越厚，蛋白质分子与溶剂分子之间的亲和力越大，因而溶解度也越大。亲水胶体在水中的稳定因素有两个：即电荷和水膜。因为中性盐的亲水性大于蛋白质和酶分子的亲水性，所以加入大量中性盐后，夺走了水分子，破坏了水膜，暴露出疏水区域，同时又中和了电荷，破坏了亲水胶体，蛋白质分子即形成沉淀。盐析示意图如下页“图 4”所示。

 ⑵ 中性盐的选择
 常用的中性盐中最重要的是（NH4）2SO4，因为它与其他常用盐类相比有十分突出的优点：
 1) 溶解度大：尤其是在低温时仍有相当高的溶解度，这是其他盐类所不具备的。由于酶和各种蛋白质通常是在低温下稳定，因而盐析操作也要求在低温下（0～4℃）进行。由下表可以看到， 硫铵在0℃时的溶解度，远远高于其它盐类：
 表2-1 几种盐在不同温度下的溶解度（克/100毫升水）
 0℃ 20℃ 80℃ 100 ℃
（NH4)2SO4 70.6 75.4 95.3 103
 Na2SO4 4.9 18.9 43.3 42.2
 NaH2PO4 1.6 7.8 93.8 101

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 2) 分离效果好：有的提取液加入适量硫酸铵
盐析，一步就可以除去75％的杂蛋白，纯
度提高了四倍。
 3) 不易引起变性，有稳定酶与蛋白质结构的
作用。有的酶或蛋白质用2～3mol/L浓度的
（NH4）2SO4保存可达数年之久。
 4) 价格便宜，废液不污染环境。

 ⑶ 盐析的操作方法
 最常用的是固体硫酸铵加入法。将其研成细粉，在搅拌下缓慢均匀少量多次地加入，接近计划饱和度时，加盐的速度更要慢一些，尽量避免局部硫酸铵浓度过大而造成不应有的蛋白质沉淀。盐析后要在冰浴中放置一段时间，待沉淀完全后再离心与过滤。
 在低浓度硫酸铵中盐析可采用离心分离，高浓度硫酸铵常用过滤方法。
 各种饱和度下需加固体硫酸铵的量可由附录中查出。

 ⑷ 盐析曲线的制作
 如果要分离一种新的蛋白质和酶，没有文献数据可以借鉴，则应先确定沉淀该物质的硫酸铵饱和度。具体操作方法如下(讲义p39)：

蛋白质量(mg)或酶活力

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 硫铵饱
和度％

 ⑸盐析的影响因素
 1) 蛋白质的浓度：高浓度的蛋白质用稍低的硫酸铵饱和度沉淀，若蛋白质浓度过高，易产生各种蛋白质的共沉淀作用。低浓度的蛋白质，共沉淀作用小，但回收率降低。较适中的蛋白质浓度是2.5％～3.0％，相当于25 mg/mL～30mg/mL。
 2) pH值对盐析的影响：在等电点处溶解度小，pH值常选在该蛋白质的等电点附近。
 3) 温度的影响：对于蛋白质、酶和多肽等生物大分子，在高离子强度溶液中，温度升高，它们的溶解度反而减小。在低离子强度溶液或纯水中蛋白质的溶解度大多数还是随浓度升高而增加的。一般情况下，可在室温下进行。但对于某些对温度敏感的酶，要求在0℃～4℃下操作，以避免活力丧失

蛋白质在水溶液中的溶解度是由蛋白质周围亲水基团与水形成水化膜的程度，以及蛋白质分子带有电荷的情况决定的。当用中性盐加入蛋白质溶液，中性盐对水分子的亲和力大于蛋白质，于是蛋白质分子周围的水化膜层减弱乃至消失。同时，中性盐加入蛋白质溶液后，由于离子强度发生改变，蛋白质表面电荷大量被中和，更加导致蛋白溶解度降低，使蛋白质分子之间聚集而沉淀。