生化分離介質

1. 凝膠層析的基本原理：

       凝膠層析（Gel Chromatography）是利用凝膠層析介質的網狀結構，根據分子大小進行分離的一種方法。其基本原理是含有不同尺寸大小的分子進入層析柱後，較大的分子不能通過孔道擴散進入凝膠珠體内部，而與流動相一起流出層析柱；較小的分子可通過部分孔道，更小的分子可通過任意孔道擴散進入珠體内部。這種顆粒内部擴散的結果，使小分子向柱下的移動減慢，從而樣品根據分子大小的不同依次按一定順序從柱内流出，一般是大分子先流出來，小分子後流出來，從而達到分離的目的。凝膠層析介質像分子篩一樣，将大小不同的分子進行分離，因此，凝膠層析又叫分子篩層析或稱尺寸排阻層析。

       層析柱中的填料是某些惰性的多孔網狀結構物質，多是交聯的聚糖（如葡聚糖或瓊脂糖）類物質，小分子物質能進入其内部，流下來速度慢，而大分子物質卻被排除在外部，下來的速度快，當混合溶液通過凝膠過濾層析柱時，溶液中的物質就按不同分子量篩分開了。

2. 凝膠層析的優點：

       分離條件溫和，可在多種條件下工作。凝膠層析介質為不帶電荷的惰性物質，不與溶質分子發生作用，分離條件溫和，蛋白質維持原結構，故不易變性，可保持被分離成分的理化性質。凝膠層析可在相當廣的溫度範圍内進行操作，因此更适用于某些不穩定的分子，尤其是那些對pH值、金屬離子濃度敏感的、對環境要求苛刻的生物分子的分離。為滿足蛋白質的特殊要求，可以在多種條件下進行分離，如在高離子強度、低離子強度，以及脲、鹽酸胍存在的環境下進行分離。

       蛋白質回收率高。目标蛋白質的回收率很高，幾乎可達100%，且實驗重現性好。

       應用面廣泛。工作範圍廣，分離分子量的覆蓋面大，可分離相對分子質量從幾百到數百萬的分子，尤其适用于活性大分子的分離。凝膠層析對環境的要求不嚴格，可以在低溫下操作，也可在37℃下進行分離，還可以根據蛋白質的需求選用多種緩沖液。

       設備簡單，易于操作。凝膠層析的設備簡單，易于操作，周期短，每次分離之後介質不需再生，故可連續使用，有的凝膠層析柱可連續應用幾百次甚至上千次。

3. 凝膠層析的應用：

       脫鹽：高分子（如蛋白質、核酸、多糖等）溶液中的低分子量雜質，可以用凝膠層析法除去，這一操作稱為脫鹽。本法脫鹽操作簡便、快速、蛋白質和酶類等在脫鹽過程中不易變性。

       分離提純：凝膠層析法已廣泛用于酶、蛋白質、氨基酸、多肽、多糖、核酸、激素、疫苗、生物堿等物質的分離提純。凝膠對熱原有較強的吸附力，可用來去除無離子水中的緻熱原制備注射用水。

       分子量的測定：用一系列已知分子量的标準品放入同一凝膠柱内，在同一條件下層析，記錄每一分鐘成分的洗脫體積，并以洗脫體積對分子量的對數作圖，在一定分子量範圍内可得一直線，即分子量的标準曲線。測定未知物質的分子量時，可将此樣品加在測定了标準曲線的凝膠柱内洗腫後，根據物質的洗脫體積，在标準曲線上查出它的分子量。

       高分子溶液的濃縮：通常将凝膠層析介質幹膠投入到稀的高分子溶液中，這時水分和低分子量的物質就會進入凝膠粒子内部的孔隙中，而高分子物質則排阻在凝膠顆粒之外，再經離心或過濾，将溶脹的凝膠分離出去，就得到了濃縮的高分子溶液。

       凝膠層析因其條件溫和，操作簡單，蛋白質回收率高及重現性好等特點，在生物化學、醫學及分子生物學等方面獲得廣泛的應用，如蛋白質、酶、多肽、抗體及激素的分離純化，分子量測定及多聚體研究，臨床分析，熱原去除及藥物制備等，在輕工食品等領域也得到極為廣泛的應用。

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