生物化學(xué)與分子生物學(xué)實驗：離子交換層析原理

離子交換層析原理概述1基本原理2離子交換層析介質(zhì)3介質(zhì)的種類和性質(zhì)4離子交換層析(IEC)以離子交換劑為固定相，依據(jù)流動相中的組分離子與交換劑上的平衡離子進行可逆交換時的結(jié)合力大小的差別而進行分離的一種層析方法可解離性、離子的凈電荷、表面電荷分布的電性差異定義：發(fā)展歷史聚苯乙烯離子交換樹脂進入生物化學(xué)領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)離子交換現(xiàn)象1848年Thompson等人本世紀(jì)40年代50年代種類廣泛的應(yīng)用于各種生化物質(zhì)如氨基酸、蛋白質(zhì)、糖類、核苷酸等的分離純化離子交換纖維素離子交換葡聚糖離子交換樹脂基本原理主要依賴電荷間的相互作用幾乎所有的生物大分子都是極性的，都可使其帶電基本原理帶電的溶質(zhì)分子介質(zhì)中可交換離子蛋白質(zhì)分子中帶電的氨基酸帶相反電荷的介質(zhì)的骨架離子交換層析介質(zhì)固定相是離子交換劑是一類不溶于水的惰性高分子聚合物基質(zhì)通過一定的化學(xué)反應(yīng)共價結(jié)合上某種電荷基團形成的離子交換層析介質(zhì)高分子聚合物基質(zhì)電荷基團平衡離子電荷基團與高分子聚合物共價結(jié)合，形成一個帶電的可進行離子交換的基團平衡離子是結(jié)合于電荷基團上的相反離子，它能與溶液中其它的離子基團發(fā)生可逆的交換反應(yīng)離子交換層析介質(zhì)在一定條件下，溶液中的某種離子基團可以把平衡離子置換出來，并通過電荷基團結(jié)合到固定相上，而平衡離子則進入流動相，這就是離子交換層析的基本置換反應(yīng)。通過在不同條件下的多次置換反應(yīng)，就可以對溶液中不同的離子基團進行分離。介質(zhì)的種類和性質(zhì)高分子聚合物基質(zhì)—由多種材料制成苯乙烯系離子交換劑苯乙烯和二乙烯苯合成的具有多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚苯乙烯機械強度大流速快但它與水的親和力較小具有較強的疏水性纖維素、球狀纖維素、葡聚糖、瓊脂糖與水有較強的親和力介質(zhì)的種類和性質(zhì)與基質(zhì)共價結(jié)合的電荷基團的性質(zhì)陽離子交換劑的電荷基團帶負(fù)電可以交換陽離子物質(zhì)電荷基團的解離度不同強酸型、中等酸型和弱酸型陽離子交換劑陰離子交換劑離子交換劑的電荷基團電荷基團介質(zhì)的種類和性質(zhì)平衡離子平衡離子帶正電的離子交換劑能與帶正電的離子基團發(fā)生交換作用，稱為陽離子交換劑平衡離子帶負(fù)電的離子交換劑與帶負(fù)電的離子基團發(fā)生交換作用，稱為陰離子交換劑實驗中的離子強度、pH值等

主要影響樣品中組分和離子交換劑的帶電性質(zhì)影響因素一般來說，離子強度增大，交換容量下降。實驗中增大離子強度進行洗脫，就是要降低交換容量以將結(jié)合在離子交換劑上的樣品組分洗脫下來。一般pH對弱酸和弱堿型離子交換劑影響較大，如對于弱酸型離子交換劑在pH較高時，電荷基團充分解離，交換容量大，而在較低的pH時，電荷基團不易解離，交換容量小。同時pH也影響樣品組分的帶電性?？偨Y(jié)離子交換層析中，基質(zhì)一般是由帶有電荷的樹脂或纖維素組成。帶有正電荷的稱之陰離子交換樹脂，而帶有負(fù)電荷的稱之陽離子樹脂。離子交換層析同樣可以用于蛋白質(zhì)的分離純化，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)處于不同的pH條件下，其帶電狀況也不同。總結(jié)陰離子交換基質(zhì)結(jié)合帶有負(fù)電荷的蛋白質(zhì)，陽離子交換基質(zhì)結(jié)合帶有正電荷的蛋白質(zhì)所以這類蛋白質(zhì)被留在柱子上然后通過提高洗脫液中的鹽濃度等措施，將吸附