蛋白纯化方法详解：从原理到应用

创作时间:

作者:

@小白创作中心

引用

来源

http://www.detaibio.com/topics/protein-purification-methods.html

蛋白纯化是生物化学和分子生物学研究中的重要环节，其目的是从复杂的生物样品中分离出目标蛋白质，同时保持其生物学活性。蛋白纯化的过程通常包括粗分离阶段和精细纯化阶段，通过利用蛋白质在物理、化学和生物学性质上的差异来实现分离。

蛋白质是由氨基酸组成的生物大分子，不同的蛋白质在氨基酸序列和空间结构上存在差异，这导致它们在物理、化学和生物学性质上也有所不同。蛋白纯化就是利用这些性质差异来实现分离。

凝胶过滤层析（也称为排阻层析或分子筛）是一种根据分子大小来分离蛋白质的方法。在混合物通过含有填充颗粒的凝胶过滤层析柱时，大分子蛋白质由于扩散进入颗粒内部的能力较弱，因此先被洗脱出来，而小分子蛋白质则后被洗脱。这种方法纯化范围广，不需要使用有机溶剂，但不适合纯化电荷密度较高的蛋白质。

图1：凝胶过滤层析纯化蛋白

离子交换层析是利用蛋白质表面所带电荷量的不同来进行分离的技术。蛋白质在一定条件下可以与阳离子交换柱或阴离子交换柱结合，通过改变pH或离子强度来实现洗脱。这种方法具有较高的选择性和纯化效率。

图2：离子交换层析纯化蛋白

亲和层析是利用生物大分子与特定分子之间的专一性可逆结合特性来进行纯化。这种方法可以利用配基与生物分子间的特异性吸附，也可以通过在蛋白质上加入标签来实现纯化。亲和层析具有分离效果好、条件温和、效率高等优点。

图3：亲和层析纯化蛋白

疏水作用层析是利用蛋白质在高盐环境下的疏水性差异来进行分离。蛋白质在高盐环境下会暴露疏水残基，通过改变洗脱液的离子强度可以实现不同蛋白质的分离。这种方法成本低，且能保持蛋白质的生物学活性。

图4：疏水作用层析纯化蛋白

对于具有特殊性质的蛋白质，还可以采用其他方法进行纯化，如利用蛋白质的可逆性缔合、热稳定性、蛋白酶解稳定性或溶解度差异等特性。

层析方法	分离机制	选择性	载量	纯化速度	生物相容性	目标蛋白得率	捕获浓缩阶段	中间纯化阶段	精制纯化阶段
凝胶过滤层析	大小	中等	低	中等-低	非常好	高	+	+	+++
离子交换层析	电荷	高	高	高	好	高	+++	+++	+++
疏水层析	疏水性	高-中等	高	高	中等-好	中等-高	+++	+++	+
亲和层析	特异性亲和	非常高	高	高	好	高	+++	+++	++