凝胶过滤的应用
更新时间:2021-12-09 点击次数:2781
凝胶过滤是依据分子量的不同来进行分离的,由于它的这一分离特性,以及它具有简单、方便、不改变样品生物学活性等优点,使得凝胶过滤成为纯化生物大分子的一种重要手段,尤其是对于一些大小不同,但理化性质相似的分子,用其他方法较难分开,而凝胶过滤无疑是一种合适的方法,例如对于不同聚合程度的多聚体的分离等。
凝胶过滤测定分子量操作比较简单,所需样品量也较少,是一种初步测定蛋白分子量的有效方法。这种方法的缺点是测量结果的准确性受很多因素影响。由于这种方法假定标准物和样品与凝胶都没有吸附作用,所以如果标准物或样品与凝胶有一定的吸附作用,那么测量的误差就会比较大。计算公式成立的条件是蛋白基本是球形的,对于一些纤维蛋白等细长形状的蛋白不成立。另外由于糖的水合作用较强,所以用凝胶过滤测定糖蛋白时,测定的分子量偏大,而测定铁蛋白时则发现测定值偏小。
利用凝胶过滤进行脱盐及去除小分子杂质是一种简便、有效、快速的方法,它比一般用透析的方法脱盐要快得多,而且一般不会造成样品较大的稀释,生物分子不易变性。一般常用的是月旭科技Tandex G-25,并且目前已有多种脱盐柱成品出售,使用方便,可多次使用。
热源物质是指微生物产生的某些多糖蛋白复合物使人体发热的物质,它们是一类分子量很大的物质,所以可以利用凝胶过滤的排阻效应将这些大分子热源物质与其他相对分子量较小的物质分开。例如对于去除水、氨基酸、一些注射液中的热源物质,凝胶过滤是一种简单而有效的方法。
利用凝胶颗粒的吸水性可以对大分子样品溶液进行浓缩。例如将干燥的Tandex(粗颗粒)加入溶液中,Tandex可以吸收大量的水,溶液中的小分子物质也会渗透进入凝胶孔穴内部,而大分子则被排阻在外。通过离心或过滤去除凝胶颗粒,即可得到浓缩的样品溶液。这种浓缩方法基本不改变溶液的离子强度和pH值。
为了减少高浓度下的聚集反应,凝胶过滤层析技术也可以用来进行蛋白的体外复性。层析介质的隔离作用,降低了蛋白之间相互作用产生的聚集,使复性浓度、复性率都得到很大的提高。同时,蛋白经过凝胶过滤层析本身也可得到一定的纯化。
两个重要的因素影响凝胶过滤层析复性蛋白的收率:第一个是变性条件下蛋白质的上样,第二个是复性缓冲液中蛋白质结构的变化。另外,蛋白质上样量也会影响蛋白质复性收率,因为在层析柱的顶端会因为上样量的增加而发生结构的聚集。
为了提高蛋白质复性效率,发展了一种梯度凝胶过滤层析复性方法。在色谱柱中预先设置变性剂浓度的梯度,当复性的蛋白质进入到柱子中后,由于蛋白质的表观分子量远远大于变性剂,从而蛋白质经过了一个变性剂浓度逐步降低的环境,蛋白质逐步地折叠复性,从而有效地降低了聚集体的形成,并能把聚集体和折叠的蛋白质进行分离。
线性梯度在凝胶过滤层析中可能经常会遇到,但是有时有些蛋白质可能在某些变性剂浓度下不稳定,在梯度过程中需要尽快跨越这些浓度过程;有时蛋白质折叠的限速在某些变性剂浓度下,此时需要增加此段的时间,所以在凝胶过滤层析中可以设计不同类型的梯度形式,以满足不同的蛋白质的复性需要。