⑴ 蛋白離子交換柱Q柱和S柱區別
Q柱是強陰交換柱。S、SP都是強陽離子交換柱。
Q柱強陰離子交換柱Q只是凝膠母體聯的一種帶正電的基團所以是強陰離子交換柱。SP強陽離子交換柱SP是只是凝膠母體聯的一種帶負電的基團所以是強陽離子交換柱。
這兩個都是強陰離子交換層析介質,不同的是生產廠家不一樣,其它的並無太大的區別。
⑵ 有誰知道HiTrap SP column 和HiTrap Mono Q column怎麼使用還有價錢多少謝謝!
HiTrap SP column 是一種強陰離子交換柱,而HiTrap Mono Q column則是一種強陽離子交換柱。可以根據分離純化版樣品的等電點來決權定用哪個柱子。可以根據洗脫溶液的鹽濃度或者pH來分離蛋白質。
它們一般有散裝的,自己裝柱,便宜一些。但是公司一般都有預裝柱,分1mL和5mL規格,象GE公司的SP預裝柱5 × 1 ml,價格在100美元左右。monoQ稍貴。自己裝柱,需要自己組裝整個設備。但是預裝柱需要有HPLC或者FPLC的儀器。
使用規則和一般的離子交換沒什麼差別,同時要參照柱子的說明和儀器說明書。
⑶ 陽床再生酸濃度如何確定
這是我的抄設計方案的簡單計算,不知道對你有沒有幫助?
強陽離子交換柱主要交換吸附廢水中Ni2+、Na+及其他金屬陽離子,同時置換出H+;強陰離子交換柱主要交換吸附廢水中的陰離子,同時置換出OH-,H+和OH-反應生成H2O,保持透過液PH值呈中性,以便透過液回用。
⊙強陽離子交換器
設計流量:30m3/hr
樹脂再生周期:7day
陽離子交換器樹脂體積:▽ =1.66m3
陽離子交換器直徑:D=1500mm
塔內流速:v=17m/h
樹脂再生耗酸量:M=83000g
再生液體積:▽HCl=1621L
清洗水量:Q清洗=8.3m3/周期
⊙強陰離子交換器
設計流量:540m3/d=27m3/hr
再生周期:7day
陰離子交換器樹脂體積:▽ =1.44 m3
陰離子交換器直徑:D=1500mm
塔內流速:v=17m/h
樹脂再生耗鹼量:M=46900g
再生液體積:▽NaOH=889L
清洗水量:Q清洗=13m3/周期
⑷ 陽離子層析柱sp ff 和 sp hp有什麼區別
FF是fastflow,顆粒較hp大,流速快,解析度較HP差。
HP是highperformance,顆粒小,流速慢,但解析度高。
Q、S、SP柱都是強交換劑柱,其中:
Q柱是強陰交換柱;
S、SP都是強陽離子交換柱。
DEAE、ANX、CM都是弱交換劑柱。
⑸ 氣凝膠的做法
如何製作氣凝膠
氣凝膠又稱凍膠。溶膠或溶液中的膠體粒子或高分子在一定條件下互相連接,形成空間網狀結構,結構空隙中充滿了作為分散介質的液體(在干凝膠中也可以是氣體),這樣一種特殊的分散體系稱作凝膠。沒有流動性。內部常含有大量液體。例如血凝膠、瓊脂的含水量都可達99%以上。可分為彈性凝膠和脆性凝膠。彈性凝膠失去分散介質後,體積顯著縮小,而當重新吸收分散介質時,體積又重新膨脹,例如明膠等。脆性凝膠失去或重新吸收分散介質時,形狀和體積都不改變,例如硅膠等。由溶液或溶膠形成凝膠的過程稱為膠凝作用(gelation)。
[編輯本段]生物學和凝膠
生物分子下游純化的對象一般包括蛋白、酶、重組蛋白、單抗、抗體及抗原、肽類、病毒、核酸等。純化前首先需要測定生物分子的各物理和化學特性,然後通過實驗選擇出最有效的純化流程。
1.測定——分子量、PI
當目標蛋白的物理特性如分子量、PI等都不清楚時,可用PAGE電泳方法或層析方法加以測定。分離范圍廣闊的Superose HR預裝柱很適合測定未知蛋白的分子量。用少量離子交換介質在多個含不同PH緩沖液的試管中,可簡易地測出PI,並選擇純化用緩沖液的最佳PH.
2.選擇——層析方法
若對目標蛋白的特性或樣品成分不太了解,可嘗試幾種不同的純化方法:
一] 使用最通用的凝膠過濾方法,選擇分離范圍廣闊的介質如Superose、Sephacryl HR依據分子量將 樣品分成不同組份。
二] 用含專一配體或抗體的親和層析介質結合目標蛋白。亦可用各種活化偶聯介質偶聯目標蛋白的底物、受體等自製親和介質,再用以結合目標蛋白。一步即可得到高純度樣品。
三] 體積大的樣品,往往使用離子交換層析加以濃縮及粗純化。高鹽洗脫的樣品,可再用疏水層析純化。疏水層析利用高鹽吸附、低鹽洗脫的原理,洗脫樣品又可直接上離子交換等吸附性層析。兩種方法常被交替使用於純化流程中。
3.純化——大量粗品
處理大量原液時,為避免堵塞柱子,一般使用sepharose big beads、sepharoseXL、sepharose fast flow等大顆粒離子交換介質。擴張柱床吸附技術利用多種STREAMLINE介質,直接從含破碎細胞或組織萃取物的發酵液中俘獲蛋白。將離心、超濾、初純化結合為一。提高回收率,縮短純化周期。
4.純化——硫酸氨樣品硫酸氨沉澱方法常被用來初步凈化樣品,經處理過的樣本處於高鹽狀態下,很適合直接上疏水層析。若作離子交換,需先用Sephadex G-25脫鹽。疏水層析是較新技術,隨著介質種類不斷增多,漸被融入各生產工藝中。利用Hitrap HIC Test Kit 和RESOURCE HIC Test Kit可在八種疏水介質中選擇最適合介質及最佳的純化條件。低鹽洗脫的樣品可稍加稀釋或直接上其它吸附性層析。
5.純水——糖類分子
固化外源凝訂素如刀豆球蛋白、花生、大麥等凝集素,可結合碳水化合物的糖類殘基,很適合用作分離糖化細胞膜組份、細胞、甚至亞細胞細胞器,純化糖蛋白等。兩種附上外源凝集素的Sepharose 6MB親和層析介質,專為俘獲整個細胞或大復合物,如膜囊等。
6.純化——膜蛋白
膜蛋白分離常使用去污劑以保持其活性。離子性去污劑應選用與目標蛋白相反電荷者,避免在作離子交換時和目標蛋白競爭交換介質,籍此除去去污劑。非離子性去污劑可以疏水層析除去。
7.純化——單抗、抗原 *單抗多為IgG.來源主要是腹水和融合瘤培養上清液。腹水有大量白蛋白、轉鐵蛋白和宿主抗體等。Mabselect、Protein G和Protein A對IgG的Fc區有專一性親和作用,能一步純化各種不同源的IgG.血清互補劑如小牛血清可先用蛋白G預處理,在培養前除去IgG.重組蛋白A介質 Mabselect和rProtein A Sepharose FF對IgG有更高的載量和專一性,基團脫落更少。脫落的rProtein A用離子交換Q Sepharose HP或凝膠過濾Superdex 200,很容易去除。
*疏水層析Phenyl Sepharose HP亦很適合純化IgG.宿主抗體和污染IgG可用凝膠過濾Superdex 200在精細純化中去除。
*純化IgG抗原最有效的方法是用活化偶聯介質如CNBr、NHs activated Sepharose FF偶聯IgG,再進一步獲取IgG抗原。
*HiTrap IgM是用來純化融合瘤細胞培養的單抗IgM,結合量達5mg IgM.HiTrap IgY是專門用來純化IgY,結合量達100mg純IgY.
8.純化——重組蛋白 重組蛋白在設計、構建時應已融入純化構想。樣品多夾雜了破碎細胞或溶解產物,擴張柱床吸附技術STREAMLINE便很適合做粗分離。Amersham biosciences提供三個快速表達、一步純化的融合系統。
一] GST融合載體使要表達的蛋白和谷胱甘肽S轉移酶一起表達,然後利用Glutathione Sepharose 4B作親和層析純化,再利用凝血酶或因子Xa切開。
2. 蛋白A融合載體使要表達的蛋白和蛋白A的IgG結合部位融合在一起表達,以IgG Sepharose 6 FF純化。
二] 含組氨酸標記(Histidine-tagged)的融合蛋白可用Chelating Sepharose FF螯合Ni2+金屬,在一般或變性條件(8M尿素)下透過組氨酸螯合融合蛋白。HisTrap試劑盒提供整套His-Tag蛋白的純化方法。
9.純化——包涵體蛋白
包涵體蛋白往往需溶於6M鹽酸胍或8M尿素中。高化學穩定性的Superose 12及Sepharose 6FF凝膠過濾介質很適合在變性條件下做純化。變性純化後的蛋白需要復性至蛋白的天然構象。Superdex 75、Q Sepharose FF和Phenyl Sepharose FF分別被發現有助包涵體蛋白的復性。一般包涵體蛋白樣品的純度越高,復性效果越好。SOURCE 30 RPC反相層析介質很適合純化復性前的粗品,並可以1MnaOH重生。此方法純化後的包涵體蛋白,復性回收率明顯提高。
10.包涵體蛋白固相復性 *近年許多文獻報導將包涵體蛋白在變性條件下固定(吸附)在層析介質上,一般用各種Sepharose FF離子交換層析介質。去除變性劑後,蛋白在介質上成功復性,再將復性好的蛋白洗脫下來。固相復性避免了一般復性過程中蛋白質聚體的形成,所以復性得率更高,而且無需大量稀釋樣品,並將復性和初純化合二為一,大大節省時間及提高回收率。
*固相復性方法也被用於以HiTrap Chelating金屬螯合層析直接復性及純化包涵體形式表達的組氨酸融合蛋白;以HiTrap Heparin肝素親和層析直接復性及純化包涵體形式表達的含多個賴氨酸的融合蛋白。兩種親和層析預裝柱均可反復多次重復使用,比一般試劑盒更方便、耐用。
11.純化——中草葯有效成分
中葯的化學成分極其復雜。傳統中葯多是煎熬後服用,有效成份多較為親水,包括生物鹼、黃酮、蒽醌、皂甙、有機酸、多糖、肽和蛋白質。靈活及綜合性地利用多種層析方法。如離子交換、分子篩、反相層析,更容易分離到單一活性成分。Sephadex LH-20葡聚糖凝膠同時具備吸附性層析和分子篩功能,例:如用甲醇分離黃酮甙,三糖甙先被洗下來,二糖甙其次,單糖甙隨後,最後是甙元。 Sephadex LH-20可使用水、醇、丙酮、氯仿等各種試劑,廣泛用於各種天然產物的分離,包括生物鹼、甙、黃酮、醌類、內脂、萜類、甾類等。
*生物鹼在酸性緩沖液中帶正電,成為鹽,HiTrap SP陽離子交換層析柱可以分離許多結構非常近似的生物鹼。相反,黃酮、蒽醌、皂甙、有機酸等可溶於偏鹼的緩沖液中,在HiTrap Q陰離子交換柱上分離效果良好。
*一般多糖純化大多使用分子篩如Sephadex,Sephacryl.若分子量在600KD以下,並需更高解析度,可選擇新一代的Superdex. 一般植物可能含水溶性、酸溶性、鹼溶性多種多糖。綜合利用分子篩及離子交換層析有助進一步獲各組份純品。另外,多糖葯物需去除可引起過敏的蛋白質,傳統 Sevag方法用丁醇脫蛋白需反復數十次。陰陽離子交換法可以一、兩步快速去除多糖中殘存的蛋白質。SOURCE5、15、30RPC反相層析也很適合各種中葯有效成分的檢測、分離和放大制備。由於中葯的成分非常復雜,SOURCE反相層析可用范圍為PH1-14 ,並可用1M NaOH,1M HCL清洗、再生。比傳統硅膠反相層析更易於工藝優化及在位清洗,壽命也更長。
12.純化——肽類
肽類的來源有天然萃取,合成肽和重組肽三種。肽容易被酶降解,但可從有機溶劑或促溶劑中復性,所以多以高選擇性的反相層析如SOURCE 30RPC、SOURCE 15RPC、SOURCE 5RPC或離子交換Minibeads、Monobeads作純化。Superdex Peptide HR是專為肽分子純化設計的凝膠過濾預裝柱,能配合反相層析做出更精美的肽圖。肽分子制備可用離子交換配合凝膠過濾Superdex 30 PG。醫學都市多功能
13.純化——核酸、病毒
核酸的純化用於去除影響測序或PCR污染物等研究。核酸可大致上分為質粒DNA、噬菌體DNA和PCR產物等。病毒也可視作核酸大分子,和質粒DNA一樣,可用分離大分子的Sephacry S-1000 SF、Superose或Sepharoce 4FF凝膠過濾介質去除雜蛋白,再配合離子交換如Mono Q、 SOURCE Q分離核酸。
14.純化——寡核苷酸寡酸苷酸多應用在反義(anti-sense)DNA、RNA測序、PCR和cDNA合成等研究。合成後含三苯甲基的寡核苷酸以陰離子交換的Mono Q或快速低反壓的SOURCE Q在PH12下可除副產物,並避免凝集和保護基的脫落。載量大大高過反相層析,可用做大量制備。不含三苯甲基的失敗序列可用反相柱ProRPC去除。
15.脫鹽、小分子去除
使用凝膠過濾介質Sephadex G10,G15,G25,G50等去除小分子,效率高,處理量可達床體積30%.只需在進樣後收集首1/3-1/2柱體積的洗脫液,就可以去除該填料分離范圍上限以下的小分子,簡單直接。由於只是去除小分子,柱高10cm以上即可。整個過程一般可於數分鍾至半小時完成。Sephadex G25系列介質專為蛋白質脫鹽而設計,預裝柱HiTrap Desalting(5ml)可用針筒操作。HiPrep Desalting(26ml)可在數分鍾為多至10ml樣品脫鹽。
16.疫苗純化 使用凝膠過濾介質Sepharose 4FF純化疫苗,去除培養基中的雜蛋白,處理量可大於床體積10%.柱高一般40-70cm,整個過程約半至一小時。目前使用此法生產的疫苗品種有乙肝、狂犬、出血熱、流感、肺結核、小兒麻痹疫苗等。分子量較小的疫苗可使用Sephacryl S-500HR,如甲肝疫苗等。
17.抗生素聚合物分析
中國葯典從2000年版起要求抗生素頭孢曲松鈉需要找出聚合物占產品的白分比,規定使用Sephadex G10凝膠過濾法測定。
18.純化-基因治療用病毒載體
SORRCE 15Q
19.純化-基因治療用質粒
Q Sepharose XL,SOURCE 15Q,STREAMLINE Q,Sephacryl S500,Plasmidselect 在下游純化中,可應用不同層析技術在純化生物分子的同時,去除各種污染物。
1.去除——內毒素
內毒素又稱熱原。含脂肪A、糖類和蛋白,是帶負電的復合大分子。
內毒素的脂肪A部份有很強的疏水性。但在高鹽下會凝集,無法上疏水層析。利用疏水層析試驗盒(17-1349-01)可選擇結合目標蛋白的介質而去除內毒素。
內毒素與陰離子交換介質Q或DEAE Sepharose Fast Flow有較強結合。可在洗脫目標蛋白後用高鹽緩沖液或NaOH去除。
利用CNBr或NHS Sepharose FF可偶聯內毒素底物如LAL,PMB,自動成親合層析介質結合內毒素。內毒素經常是多聚體,凝膠過濾層析可有效地將之去除。
2.去除——蛋白中的核酸
大量核酸增加樣本黏度,令區帶擴張,反壓增加,降低解析度和流速。葯審和食檢對核酸含量也有嚴格限制。
胞內表達蛋白的核酸問題尤其嚴重。核酸帶陰電荷,在初步純化時利用陽離子交換介質如STREAMLINESP,SP Sepharose Big Beads,SP或CM Sepharose FF,SP SepharoseXL結合目標蛋白,可除去大量核酸。
核酸在高鹽下會和蛋白解離,疏水層析介質很適合用來結合目標蛋白,在純化蛋白的同時去除核酸。
利用核酸酶將核酸切成小片斷,用凝膠過濾做精細純化時便很容易去除了。
3.去除——病毒和微生物
病毒和微生物可成為病原,應盡量減除。結合不同層析技術,使用注射用水,用NaOH定期進行儀器和凝膠的在位消毒和在位清洗,皆可避免污染物增加。
病毒大都有脂外殼。可用與目標蛋白電荷相反的S/D(solvent/detergent)處理,使病毒失活,如Triton和Tween.再用適當的離子交換介質如CM Sepharose FF結合目標蛋白,去除S/D.
其它污染物可以改變pH和離子強度使其從目標分子中解離或失活,凝膠過濾介質Superdex及多種吸附性介質,SOURCE都是很好的精細純化介質,可去除多種微量污染物。
凝膠是指顆粒大小在1埃到10埃之間的混合物。高分子溶液和某些溶膠,在適當的條件下,整個體系會轉變成一種彈性的半固體狀態的稠厚物質,失去流動性。這種現象稱為膠凝作用,所形成的產物叫做凝膠或凍膠.
「氣凝膠」是指分散系為氣態的,如:雲,霧等,「固凝膠」有煙水晶等,「液凝膠」就是呈液態的膠體,如氫氧化鐵膠體 。
例:
食品級葡甘露膠(Gum Konjac-GM)
葡甘露膠(又稱:魔芋膠)系一種新型多用途微粒狀可食用膠。這里推出之葡甘露膠是以優質魔芋中提取的葡萄甘露聚糖為原料,經脫雜處理後採用先進技術加工而成,其中添加成分不含任何非食用化學配料或色素。與傳統的瓊脂、果膠、海藻膠等食品添加劑相比,葡甘露膠在膨脹率、粘度、增稠、穩定性及使用方便程度上皆顯著優於上述膠類,此外尚具有特殊的優點:無需添加任何凝固劑,在無糖、低糖或高糖條件下,在酸性、中性或鹼性條件下,常溫即可凝凍,凝膠性能理想;保持或強化了葡萄甘露聚糖所具有的降糖、降脂、減肥等保健功能,大大拓寬了魔芋應用的范圍;價格低廉、使用方便。
葡甘露膠能廣泛用於食品、飲料、醫葯、日用化工、科研等領域,作為瓊脂、果膠、海藻膠等的替代產品,價格低廉,且使用時無需改變原有的設備及工藝,能大幅度降低添加劑的使用成本,是一種理想的新型凝膠添加劑。為滿足不同產品開發的需要,一、凝膠(果凍)型:能與各種天然果汁、物料及色素良好混合,作為廣譜凝膠賦型劑,是製作果凍、水晶軟糖等的極佳原料,也可作為培養基支持體,且不需再添加其它任何膠類或鹼性成份;凝膠成型條件隨意、脫杯完整,凝膠強度高、韌性大。用量:0.7~0.9%。用法:在適量溫水中溶脹3~5分鍾,煮沸冷至70度左右時加入糖及各種配料,冷卻至室溫即成。
二、培養基型:用作替代瓊脂作為花卉及其它植物進行組織培養的支持體。組培苗根粗、苗壯,使用效果理想,成本大幅降低。用量:0.5~0.6%。用法:在溫水中溶脹3~5 分鍾,煮沸後冷卻即可。三、果肉(茶)飲料型:作為穩定劑與懸浮劑,替代瓊脂和羧甲基纖維素等,廣泛用於粒粒橙、果茶、果汁、豆奶、銀耳羹、八寶粥等異相懸浮劑等(或混合)飲料中,防止沉澱或分層。 用量:0.15~0.25%左右。用法:在適量溫水中充分溶脹後加入物料中。四、冷凍製品型:用於冰棒、冰淇淋等各種冷凍製品,可增大膨脹,減少冰晶,提高抗熱融性,使產品更加爽口。用量:0.15~0.25%左右。用法:在適量溫水中充分溶脹後加入物料中。五、增稠型:用於果醬、米、面製品中,可增大膨脹率,提高韌性,改善賦型和口感。是進口洋槐豆膠的理想替代物。用量:0.2~0.3%左右。用法:在適量溫水中充分溶脹後加入物料中。
⑹ 氨基酸的結構特點
氨基酸結構與分類
(一)基本氨基酸
組成蛋白質的20種氨基酸稱為基本氨基酸。它們中除脯氨酸外都是α-氨基酸,即在α-碳原子上有一個氨基。基本氨基酸都符合通式,都有單字母和三字母縮寫符號。
按照氨基酸的側鏈結構,可分為三類:脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和雜環氨基酸。
1.脂肪族氨基酸 共15種。
側鏈只是烴鏈:Gly, Ala, Val, Leu, Ile後三種帶有支鏈,人體不能合成,是必需氨基酸。
側鏈含有羥基:Ser, Thr許多蛋白酶的活性中心含有絲氨酸,它還在蛋白質與糖類及磷酸的結合中起重要作用。
側鏈含硫原子:Cys,
Met兩個半胱氨酸可通過形成二硫鍵結合成一個胱氨酸。二硫鍵對維持蛋白質的高級結構有重要意義。半胱氨酸也經常出現在蛋白質的活性中心裡。甲硫氨酸的硫原子有時參與形成配位鍵。甲硫氨酸可作為通用甲基供體,參與多種分子的甲基化反應。
側鏈含有羧基:Asp(D), Glu(E)
側鏈含醯胺基:Asn(N), Gln(Q)
側鏈顯鹼性:Arg(R), Lys(K)
2.芳香族氨基酸 包括苯丙氨酸(Phe,F)和酪氨酸(Tyr,Y)兩種。 酪氨酸是合成甲狀腺素的原料。
3.雜環氨基酸
包括色氨酸(Trp,W)、組氨酸(His)和脯氨酸(Pro)三種。其中的色氨酸與芳香族氨基酸都含苯環,都有紫外吸收(280nm)。所以可通過測量蛋白質的紫外吸收來測定蛋白質的含量。組氨酸也是鹼性氨基酸,但鹼性較弱,在生理條件下是否帶電與周圍內環境有關。它在活性中心常起傳遞電荷的作用。組氨酸能與鐵等金屬離子配位。脯氨酸是唯一的仲氨基酸,是α-螺旋的破壞者。
B是指Asx,即Asp或Asn;Z是指Glx,即Glu或Gln。
基本氨基酸也可按側鏈極性分類:
非極性氨基酸:Ala, Val, Leu, Ile, Met, Phe, Trp, Pro共八種
極性不帶電荷:Gly, Ser, Thr, Cys, Asn, Gln, Tyr共七種
帶正電荷:Arg, Lys, His
帶負電荷:Asp, Glu
(二)不常見的蛋白質氨基酸
某些蛋白質中含有一些不常見的氨基酸,它們是基本氨基酸在蛋白質合成以後經羥化、羧化、甲基化等修飾衍生而來的。也叫稀有氨基酸或特殊氨基酸。如4-羥脯氨酸、5-羥賴氨酸、鎖鏈素等。其中羥脯氨酸和羥賴氨酸在膠原和彈性蛋白中含量較多。在甲狀腺素中還有3,5-二碘酪氨酸。
(三)非蛋白質氨基酸
自然界中還有150多種不參與構成蛋白質的氨基酸。它們大多是基本氨基酸的衍生物,也有一些是D-氨基酸或β、γ、δ-氨基酸。這些氨基酸中有些是重要的代謝物前體或中間產物,如瓜氨酸和鳥氨酸是合成精氨酸的中間產物,β-丙氨酸是遍多酸(泛酸,輔酶A前體)的前體,γ-氨基丁酸是傳遞神經沖動的化學介質。
二、氨基酸的性質
(一)物理性質
α-氨基酸都是白色晶體,每種氨基酸都有特殊的結晶形狀,可以用來鑒別各種氨基酸。除胱氨酸和酪氨酸外,都能溶於水中。脯氨酸和羥脯氨酸還能溶於乙醇或乙醚中。
除甘氨酸外,α-氨基酸都有旋光性,α-碳原子具有手性。蘇氨酸和異亮氨酸有兩個手性碳原子。從蛋白質水解得到的氨基酸都是L-型。但在生物體內特別是細菌中,D-氨基酸也存在,如細菌的細胞壁和某些抗菌素中都含有D-氨基酸。
三個帶苯環的氨基酸有紫外吸收,F:257nm,ε=200; Y:275nm,ε=1400;
W:280nm,ε=5600。通常蛋白質的紫外吸收主要是後兩個氨基酸決定的,一般在280nm。
氨基酸分子中既含有氨基又含有羧基,在水溶液中以偶極離子的形式存在。所以氨基酸晶體是離子晶體,熔點在200℃以上。氨基酸是兩性電解質,各個解離基的表觀解離常數按其酸性強度遞降的順序,分別以K1'、K2'來表示。當氨基酸分子所帶的凈電荷為零時的pH稱為氨基酸的等電點(pI)。等電點的值是它在等電點前後的兩個pK'值的算術平均值。
氨基酸完全質子化時可看作多元弱酸,各解離基團的表觀解離常數按酸性減弱的順序,以pK1' 、pK2'
、pK3'表示。氨基酸可作為緩沖溶液,在pK'處的緩沖能力最強,pI處的緩沖能力最弱。
氨基酸的滴定曲線如圖。
(二)化學性質
1.氨基的反應
(1)醯化
氨基可與醯化試劑,如醯氯或酸酐在鹼性溶液中反應,生成醯胺。該反應在多肽合成中可用於保護氨基。
(2)與亞硝酸作用
氨基酸在室溫下與亞硝酸反應,脫氨,生成羥基羧酸和氮氣。因為伯胺都有這個反應,所以賴氨酸的側鏈氨基也能反應,但速度較慢。常用於蛋白質的化學修飾、水解程度測定及氨基酸的定量。
(3)與醛反應
氨基酸的α-氨基能與醛類物質反應,生成西佛鹼-C=N-。西佛鹼是氨基酸作為底物的某些酶促反應的中間物。賴氨酸的側鏈氨基也能反應。氨基還可以與甲醛反應,生成羥甲基化合物。由於氨基酸在溶液中以偶極離子形式存在,所以不能用酸鹼滴定測定含量。與甲醛反應後,氨基酸不再是偶極離子,其滴定終點可用一般的酸鹼指示劑指示,因而可以滴定,這叫甲醛滴定法,可用於測定氨基酸。
(4)與異硫氰酸苯酯(PITC)反應
α-氨基與PITC在弱鹼性條件下形成相應的苯氨基硫甲醯衍生物(PTC-AA),後者在硝基甲烷中與酸作用發生環化,生成相應的苯乙內醯硫脲衍生物(PTH-AA)。這些衍生物是無色的,可用層析法加以分離鑒定。這個反應首先為Edman用來鑒定蛋白質的N-末端氨基酸,在蛋白質的氨基酸順序分析方面佔有重要地位。
(5)磺醯化
氨基酸與5-(二甲胺基)萘-1-磺醯氯(DNS-Cl)反應,生成DNS-氨基酸。產物在酸性條件下(6NHCl)100℃也不破壞,因此可用於氨基酸末端分析。DNS-氨基酸有強熒光,激發波長在360nm左右,比較靈敏,可用於微量分析。
(6)與DNFB反應
氨基酸與2,4-二硝基氟苯(DNFB)在弱鹼性溶液中作用生成二硝基苯基氨基酸(DNP氨基酸)。這一反應是定量轉變的,產物黃色,可經受酸性100℃高溫。該反應曾被英國的Sanger用來測定胰島素的氨基酸順序,也叫桑格爾試劑,現在應用於蛋白質N-末端測定。
(7)轉氨反應
在轉氨酶的催化下,氨基酸可脫去氨基,變成相應的酮酸。
2.羧基的反應
羧基可與鹼作用生成鹽,其中重金屬鹽不溶於水。羧基可與醇生成酯,此反應常用於多肽合成中的羧基保護。某些酯有活化作用,可增加羧基活性,如對硝基苯酯。將氨基保護以後,可與二氯亞碸或五氯化磷作用生成醯氯,在多肽合成中用於活化羧基。在脫羧酶的催化下,可脫去羧基,形成伯胺。
3茚三酮反應
氨基酸與茚三酮在微酸性溶液中加熱,最後生成藍色物質。而脯氨酸生成黃色化合物。根據這個反應可通過二氧化碳測定氨基酸含量。
4.側鏈的反應
絲氨酸、蘇氨酸含羥基,能形成酯或苷。
半胱氨酸側鏈巰基反應性高:
(1)二硫鍵(disulfide bond)
半胱氨酸在鹼性溶液中容易被氧化形成二硫鍵,生成胱氨酸。胱氨酸中的二硫鍵在形成蛋白質的構象上起很大的作用。氧化劑和還原劑都可以打開二硫鍵。在研究蛋白質結構時,氧化劑過甲酸可以定量地拆開二硫鍵,生成相應的磺酸。還原劑如巰基乙醇、巰基乙酸也能拆開二硫鍵,生成相應的巰基化合物。由於半胱氨酸中的巰基很不穩定,極易氧化,因此利用還原劑拆開二硫鍵時,往往進一步用碘乙醯胺、氯化苄、N-乙基丁烯二亞醯胺和對氯汞苯甲酸等試劑與巰基作用,把它保護起來,防止它重新氧化。
(2)烷化
半胱氨酸可與烷基試劑,如碘乙酸、碘乙醯胺等發生烷化反應。
半胱氨酸與丫丙啶反應,生成帶正電的側鏈,稱為S-氨乙基半胱氨酸(AECys)。
(3)與重金屬反應
極微量的某些重金屬離子,如Ag+、Hg2+,就能與巰基反應,生成硫醇鹽,導致含巰基的酶失活。
5. 以下反應常用於氨基酸的檢驗:
l酪氨酸、組氨酸能與重氮化合物反應(Pauly反應),可用於定性、定量測定。組氨酸生成棕紅色的化合物,酪氨酸為桔黃色。
l精氨酸在氫氧化鈉中與1-萘酚和次溴酸鈉反應,生成深紅色,稱為坂口反應。用於胍基的鑒定。
l酪氨酸與硝酸、亞硝酸、硝酸汞和亞硝酸汞反應,生成白色沉澱,加熱後變紅,稱為米倫反應,是鑒定酚基的特性反應。
l色氨酸中加入乙醛酸後再緩慢加入濃硫酸,在界面會出現紫色環,用於鑒定吲哚基。
在蛋白質中,有些側鏈基團被包裹在蛋白質內部,因而反應很慢甚至不反應。
三、色譜與氨基酸的分析分離
1.色譜(chromatography)的發展史
最早的層析實驗是俄國植物學家Цвет在1903年用碳酸鈣分離葉綠素,屬於吸附層析。40年代出現了分配層析,50年代出現了氣相色譜,60年代出現HPLC,80年代出現了超臨界層析,90年代出現的超微量HPLC可分離ng級的樣品。
2.色譜的分類:
按流動相可分為氣相、液相、超臨界色譜等;
按介質可分為紙層析、薄層層析、柱層析等;
按分離機制可分為吸附層析、分配層析、分子篩層析等
3.色譜的應用
可用於分離、制備、純度鑒定等。
定性可通過保留值、內標、標准曲線等方法,定量一般用標准曲線法。
氨基酸的分析分離是測定蛋白質結構的基礎。在分配層析和離子交換層析法開始應用於氨基酸成分分析之後,蛋白質結構的研究才取得了顯著的成就。現在這些方法已自動化。
氨基酸從強酸型離子交換柱的洗脫順序如下:
Asp,Thr,Ser,Glu,Pro,Gly,Ala,Cys,Val,Met,Ile,Leu,Tyr,Phe,Lys,His,(NH3),Arg
⑺ 轉化糖漿中的作用是什麼
填充作用,在攪打過程中,幫助全蛋或蛋白形成濃稠而持久的泡沫,也能幫助黃油打成膨鬆狀的組織,使麵糊光滑細膩,產品柔軟,這是糖的主要作用。
砂糖經加水和加酸煮至一定的時間和合適溫度冷卻後即成。此糖漿可長時間保存而不結晶,多數用在中式月餅皮內、薩其馬和各種代替砂糖的產品中。 轉化糖漿中含有豐富的糖,是蛋糕必不可少的原料。
砂糖經加水和加酸煮至一定的時間和合適溫度冷卻後即成。此糖漿可長時間保存而不結晶,多數用在中式月餅皮內、薩其馬和各種代替砂糖的產品中, 轉化糖漿中含有豐富的糖,是蛋糕必不可少的原料。
⑻ 以離子交換色譜法為例,簡述濕法裝柱的操作過程和注意事項
1.樣品處理:對被分離樣品有時要經過水解等化學處理,樣品溶液一般要兼顧到濃度與粘度兩方面。
+ B4 ^: J i3 _) \- T: R/ |" v2.離子交換柱的安裝:層析柱內徑必須粗細均勻,柱管大小可據實際需要選擇。柱下端膠塞中插入一放液管,膠塞上蓋以園形尼龍綢或發泡塑料片以防止交換樹脂流出。
+ H/ ?0 X, d' E2 P8 h& S- U3.裝柱:⑴裝柱質量是確保柱層析分離效果的技術關鍵之一,越是高技術層析(如使用毛細管層析柱的高級層析設備)裝柱的技術要求和難度越高,以至手工操作很難達到。⑵裝柱的質量要求,無論是手工、機械、自動化裝柱都是一樣的,要求裝入柱中的分離載體材料松緊適度,分布均勻,無氣泡、無斷層、無結節,能保持正常的溶脹形態和結構;⑶裝入柱中樹脂的高度與直徑之比因分離對象和分離目的不同而相差很大,本教材推薦的肝素鈉洗脫柱裝柱高度是柱徑的4~6倍。⑷操作次序,以手工裝入溶脹的D254樹脂(濕法裝柱)為例,其操作程序可概括為:①查連接(柱與塞之間、上下塞與進出液管之間、梯度混合器與進液管之間、出液管與收集器之間等等的連接是否正確、緊密),②試止漏(塞子、接頭、活塞開關處在長時間滿負荷下不泄漏),③加隔離緩沖墊(緊貼於柱子下端塞子的內平面),④加少許平衡液於空柱內,⑤趕氣泡(緩沖墊內和出水管中的氣泡),⑥開通放水開關,⑦與放水量保持相當的流速,向柱內勻速加完載體材料漿,⑧關閉放水開關,令樹脂自然下沉,⑨用洗滌液和清水洗滌樹脂,⑩最後用緩沖液過柱和平衡柱,使樹脂結構平衡穩定,⑾在樹脂表面蓋上一片尼龍或泡膜塑料,並與柱子內壁保持嚴密接觸,以防加樣時樹脂泛起。
( ?6 Y, g6 D5 S2 e- z% v b* m4.加樣:緩緩打開柱子下端的放液開關,使柱內液面剛好降至樹脂面時便立即將樣品溶液小心地加到尼龍或泡膜塑料片上,待樣品液面剛好進入樹脂層內便立即加入少許平衡緩沖液,以清洗粘附在覆蓋層中的樣品,並隨之進入樹脂層。當柱內液位接近樹脂表面時便立即添加洗滌液進行洗滌操作。$ o+ c9 M: n3 `% Q
5.洗滌:選用合適的洗滌液、恰當的總用量及洗滌流速,小心洗滌柱內樹脂,以除去不被離交樹脂吸附的雜質。: K0 s* j/ p; W4 d) o7 W6 _
6.洗脫:由洗脫曲線找出洗脫液的最佳濃度和適當的總量、操作壓及流速進行洗脫。
5 m- U F# X! m' M. O# g! |7.監測:用敏感快速的方法(參見下文「測定」)監測分離成分是否洗脫出來以及洗脫峰的軸向分布
9 v2 C$ h- _- \: S8.收集:一旦發現待分離成分洗脫出來便可進行一步或分步收集,並可根據各成分洗脫峰的軸向分布和濃度監測,決定產品收集濃度區段,棄去的洗脫液可循環用於相同成分的洗脫。
1 v7 I2 v8 H, m8 y3 ] M; J8 m9.沉澱/離心:用沉澱劑可將分離組分沉澱或離心下來脫水乾燥,沉澱劑回收再用。
" a3 @7 z0 a' t10.脫水乾燥:加入適當脫水劑為如無水乙醇、丙酮或乙醚脫水後進一步乾燥。5 _" H" J" X0 e% v" V
11.測定:對層析所得產品可稱重或測定活性計算其得量和收率。. ^7 ]4 x, e- `1 p# y- z. d7 g9 m5 `
【注意事項】4 G; U! }* `$ X7 C" b: b0 f
1.應根據被分離物質的理化性質、分子大小、分子形狀和分離的目的要求,選擇分離效果好、交換容量大而機械強度較高的分離載體材料。市售的分離載體有明確的規格型號、理化性質、功能作用、活化再生和保養存放等技術參數資料可供用戶選擇。
* K7 Q, U. T% x8 y5 R2.應根據分離純化的對象、規模選擇層析柱的長短、粗細、柱高與內徑之比,使達到最佳分離效果;此外,柱子材料的化學性質要穩定、透明,內徑要均一、光滑,死腔要愈小愈好,要有利於緊固、連接、裝柱與維護。
4 E& F! k7 Q. W3 [& s/ k( ?- P3.柱子安放要垂直、穩固,與之相連的各種線路、管道、設備、設施的布局和連接要緊奏,要方便操作、觀察與維護。4 F5 w( v8 w+ c4 C
4.要求裝入柱中的分離載體材料松緊適度,分布均勻,無氣泡、無斷層、無結節,能保持正常的溶脹形態和結構。5 F n1 O% }8 d z+ T0 L# t2 |3 C
5.保持柱內樹脂層面平整、層序結構始終如一是確保柱層析分離效果的又一技術關鍵。為此,從裝柱到洗脫結束的過程中,尤其是加樣、洗滌、洗脫過程中要始終保持柱內液位不低於柱內樹脂的頂部平面,尤其要始終保持柱內樹脂的層序結構始終如一,不被打亂,特別要防止更換濃度不同的洗滌洗脫液時發生「翻缸」而攪亂樹脂層結構,「壓缸」而造成柱層斷裂和梗塞斷流。
7 z/ W" C+ E8 q: i& t g6.注意保持一定的操作壓,這對確保層析柱流速和分離效果十分重要。因為流速不僅與洗脫液加在柱上的壓力(因液面差造成)有關,也與裝柱材料的粒度、交聯度、機械強度有關。應針對具體情況建立一個操作壓、流速和分離效果的最佳平衡點。
; N( j K7 n0 T" {9 [$ S6.顯著標明各種洗滌、洗脫液的技術參數,嚴禁亂用和混用。) M) k" o* {2 g( F
7.製作洗脫曲線,確定洗脫液收集方案,設置洗脫監控點。2 N; I* F% \6 e9 I5 J% X1 V
8.注意剔除破損樹脂,及時補足流失、破損的循環樹脂量。
# S5 F F8 K3 V2 ]9 A1 E6 U+ o9.嚴格掌握新、舊樹脂的活化、再生條件,及時再生舊樹脂。$ h4 U9 m: L5 L7 g
樹脂的再生:每次洗脫結束,用清水將樹脂洗出柱體再用、再生,或用高濃度的NaCl溶液浸泡貯存。樹脂經過一段使用後樹脂上的活性基團因被交換而使交換容量大為降低,此時樹脂需要再生處理。( z# |! T+ @) z" O
大處理(酸—鹼—酸):加入樹脂2倍量的2mol HCL溶液攪拌3小時,自來水沖洗至中性;又用2mol NaOH溶液照酸處理方式處理;再用2mol HCL處理。
5 F% O1 U$ W2 r小處理(鹼—酸):濃度、方法同上。) o4 @' Y" x8 ]8 s2 {8 P6 i
連續用數次的樹脂進行小處理,用十次後的樹脂要進行大處理。
4 {, T2 J( F& L& C: a- C% E& g$ X9 v10.注意脫水乾燥條件。$ M) H0 {1 @& q' Y9 j" t7 n1 x