常用的四种沉淀蛋白的方法
常用的四种沉淀蛋白的方法
沉淀法是蛋白纯化初期的经典技术,优势为设备简单、操作便捷、能浓缩样品并保收率,但纯度提升有限,仅用于初步纯化。以下是四种常用方法的核心要点:
一、盐析法(实验室首选)
1.原理:向蛋白溶液中加中性盐(如硫酸铵),低盐时蛋白溶解度略升(盐溶),高盐时盐离子夺取蛋白表面水合层,暴露疏水基团,使蛋白凝聚沉淀;不同蛋白析出的盐浓度不同,可通过“分级沉淀”先除杂蛋白、再获目的蛋白。
2.操作要点:
- 优先选硫酸铵(成本低、溶解度高,4℃下饱和浓度近4mol/L,受温度影响小);
- 全程4℃操作(防蛋白变性),缓慢加硫酸铵并低速搅拌,避免局部盐浓度过高;
- 用氨水调pH至6.0~7.5(抵消硫酸铵的酸化作用),若蛋白对重金属敏感,可加EDTA;
- 需预实验确定“最优饱和度”:取等量蛋白液,分别加硫酸铵至20%~90%饱和度,离心后检测目的蛋白含量,筛选去杂与沉淀目的蛋白的最佳浓度。
3.优缺与适用:温和不易变性,适合绝大多数水溶性蛋白;但需高速离心(10000g),后续若需层析需脱盐。
二、有机溶剂沉淀法
1.原理:有机溶剂(丙酮、乙醇为主)破坏蛋白分子间氢键,使蛋白空间结构局部改变,暴露疏水基团;同时降低溶液介电常数,增强疏水相互作用,促使蛋白沉淀。
2.操作要点:
- 全程0℃以下(盐水冰浴),溶剂需预冷至-20℃(防蛋白变性);
- 缓慢滴加预冷溶剂(等体积丙酮或4倍体积乙醇),低速搅拌,避免局部浓度过高;
- 离心机转子预冷,10000g离心5~15min(0~4℃),沉淀用缓冲液溶解,弃去不溶的变性蛋白;
- 蛋白浓度需≥1mg/ml,避免溶剂稀释后沉淀效率下降。
3.优缺与适用:沉淀剂易挥发无残留,离心分离便捷;但易致蛋白变性,不适用于膜蛋白(会被溶剂溶解),适合对残留敏感的样品。
三、等电点沉淀法
1.原理:蛋白是两性电解质,当溶液pH调至其等电点(pI)时,蛋白净电荷为零,静电排斥消失,仅存静电引力,溶解度最低而沉淀。
2.操作要点:
- 用稀盐酸/氢氧化钠缓慢调pH,搅拌平缓,避免局部pH骤变导致蛋白变性;
- 多数蛋白pI偏酸性(如血清蛋白pI=4.9、脲酶pI=5.0),此时用低成本无机酸调节即可;
- 沉淀后用pH远离其pI的缓冲液溶解,恢复蛋白溶解度。
3.优缺与适用:成本极低、操作简单;但不适用于对低pH敏感的蛋白,常与其他方法联用(如盐析)提升去杂效果。
四、聚乙二醇(PEG)沉淀法
1.原理:PEG(非离子聚合物)在溶液中形成网状结构,通过“空间排斥作用”占据蛋白周围溶剂空间,迫使蛋白分子凝聚沉淀。
2.操作要点:
- 选分子量6000或20000的PEG(分子量高则所需浓度低,但黏度会升高;<4000的PEG沉淀效率差);
- 向100ml蛋白液中加100~150ml 50% PEG溶液,30℃以下搅拌60min,5000g离心30min;
- 蛋白浓度需<10mg/ml,避免浓度过高导致杂蛋白共沉淀。
3.优缺与适用:无毒、不可燃,条件温和且能保护蛋白活性;适合对盐或有机溶剂敏感的蛋白(如酶类),但高黏度PEG会增加操作难度。
五、总结
方法 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
盐析 | 操作简单、对蛋白温和、收率高 | 盐离子残留需去除 | 大量蛋白粗分离 |
等电点沉淀 | 成本低、选择性较强 | 蛋白易变性、条件需严格控制 | 酸碱稳定的蛋白 |
有机溶剂沉淀 | 快速、高效、沉淀完全 | 易致蛋白变性、溶剂需安全处理 | 急需快速分离 |
PEG 沉淀 | 温和、不易变性、可控性好 | 成本较高、去除麻烦 | 热敏或结构敏感蛋白 |
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硫酸铵 | 用于分子生物学, ≥99% | |
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EDTA缓冲液 | 1M,pH8.0 | |
乙二胺四乙酸(EDTA) | ≥98% | |
乙二胺四乙酸(EDTA) | 超纯级 | |
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丙酮(易制毒) | ≥99.5% | |
丙酮(易制毒) | 欧洲药典, BP, NF, ≥99%(GC) | |
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乙醇 | 高级纯, Water≤0.2% | |
盐酸溶液(易制毒) | 1.0N 标准溶液 | |
盐酸溶液(易制毒) | 5.0N 标准溶液 | |
盐酸溶液(易制毒) | 0.01N 标准溶液 | |
氢氧化钠 | ≥99% | |
氢氧化钠 | 无水级, ≥98%, pellets | |
聚(乙二醇)(PEG) | UltraBio™ 超纯级 6000 |
危险品化学品经营许可证(带存储)