酶的分離純化一般包括三個(gè)基本步驟:即抽提、純化、結晶或制劑。
首先將所需的酶從原料中引入溶液,此時(shí)不可避免地夾帶著(zhù)一些雜質(zhì),然后再將此酶從溶液中選擇性地分離出來(lái),或者從此溶液中選擇性地除去雜質(zhì),然后制成純化的酶制劑。
酶分離純化的最終目的是獲得單一純凈的酶,因此,容許在不破壞“目的酶”的限度內,使用各種手段;酶與底物和抑制劑的結合常使其理化性質(zhì)和穩定性發(fā)生改變,這種特性已被用于酶的分離純化。
由于酶及其來(lái)源的多樣性及與之共存的高分子物質(zhì)的復雜性,目前還很難找到一種通用的方法以適用于一切酶的純化。為了使一種酶達到高度純化,往往需要多種方法協(xié)同作用,通過(guò)酶活性的跟蹤檢測確定最佳流程。
擴展資料:
酶的本性是蛋白質(zhì),凡可用于蛋白質(zhì)分離純化的方法都同樣適用于酶,但酶易失活,故分離純化需在低溫(4℃)、溫和pH(4<pH>10)等條件下進(jìn)行。
與蛋白質(zhì)類(lèi)似,酶易在溶液表面或界面處形成薄膜而變性,因此操作中應盡量減少泡沫形成,此外重金屬易使酶失效,有機溶劑能使酶變性,微生物污染以及蛋白水解酶的存在能使酶分解破壞。
在進(jìn)行菌種鑒定時(shí),所用的微生物一般均要求為純的培養物。得到純培養的過(guò)程稱(chēng)是分離純化。
參考資料來(lái)源:百度百科——酶分離純化方法
酶是蛋白質(zhì),因此凡用于蛋白質(zhì)的純化手段均適用于酶的純化,如鹽析法、聚乙二醇沉淀法、有機浴劑分級沉淀法、等電點(diǎn)法、選擇性沉淀法、各種柱層析法(吸附層析、離子交換層析、凝膠過(guò)濾)、各種電泳法及親和層析等。
不同之處是酶的純化過(guò)程尚需選用迅速簡(jiǎn)便的活力測定方法,以追蹤酶的去向。在選用酶的活力測定方法時(shí),分析方法的迅速要比其精確度更為重要。
如寧可要一個(gè)需時(shí)5min,準確度為5%的方法;也不要一個(gè)需時(shí)30 min,準確度為0.5%的方法。在建立活力測定法之后,再根據各單元純化步驟及活力分布情況用列表形式表達,表的內容包括:操作步驟、總體積、酶濃度(每毫升酶活力)、總活力、蛋白質(zhì)濃度mg/ml)、比活力(即純度、酶活力單位/毫克蛋白)、產(chǎn)率%(每步總活力除以第一步的總活力)和純化倍數(每步比活力除以第一步比活力)。
酶,從動(dòng)植物細胞和微生物中提取之后,往往不能直接應用,這是因為生物在合成酶的同時(shí)也合成其他大分子物質(zhì)。而這些大分子物質(zhì)會(huì )嚴重干擾酶的作用,因此必須把酶從中分離出來(lái)。如果酶不純,那么極有可能在應用中形成幾個(gè)生化反應同時(shí)進(jìn)行,結果得到的產(chǎn)物也就不是單一的。當然,酶并不是越純越好。不同的生物化學(xué)反應,對酶的純度要求也不一樣。因此,要把酶制成不同的酶制劑,以便適應各種需求。
要對酶進(jìn)行分離和提純,有多種方法。當酶從生物細胞以及微生物中產(chǎn)生之后,可能留在細胞內,也可能分泌到細胞外面。如果是胞外酶,這就方便多了,只要收集微生物和細胞的培養液進(jìn)行分離和提純就可以了。如果酶在細胞內(稱(chēng)胞內酶),則必須研碎細胞,才能把酶提取出來(lái)。不論是胞外酶還是胞內酶,都可能會(huì )含有一些其他大分子物質(zhì),如核酸、蛋白質(zhì)和淀粉之類(lèi)的東西。
對付核酸,只要在酶溶液中加入核酸酶,就可以去掉核酸。對于淀粉也比較好辦。最難對付的是蛋白質(zhì),因為酶也是蛋白質(zhì),能破壞蛋白質(zhì)的方法也可以破壞酶,所以提純是件比較困難的事。但隨著(zhù)現代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,經(jīng)過(guò)研究,已找到沉淀法、分子過(guò)濾法等。采用以上提純方法,就可以得到不同純度的酶,這為酶的廣泛應用打開(kāi)了方便之門(mén)。
酶是蛋白質(zhì),可以根據其特點(diǎn)選擇適當的蛋白質(zhì)提取純化方法!選擇材料及預處理 以蛋白質(zhì)和結構與功能為基礎,從分子水平上認識生命現象,已經(jīng)成為現代生物學(xué)發(fā)展的主要方向,研究蛋白質(zhì),首先要得到高度純化并具有生物活性的目的物質(zhì)。
蛋白質(zhì)的制備工作涉及物理、化學(xué)和生物等各方面知識,但基本原理不外乎兩方面。一是得用混合物中幾個(gè)組分分配率的差別,把它們分配到可用機械方法分離的兩個(gè)或幾個(gè)物相中,如鹽析,有機溶劑提取,層析和結晶等;二是將混合物置于單一物相中,通過(guò)物理力場(chǎng)的作用使各組分分配于來(lái)同區域而達到分離目的,如電泳,超速離心,超濾等。
在所有這些方法的應用中必須注意保存生物大分子的完整性,防止酸、堿、高溫,劇烈機械作用而導致所提物質(zhì)生物活性的喪失。蛋白質(zhì)的制備一般分為以下四個(gè)階段:選擇材料和預處理,細胞的破碎及細胞器的分離,提取和純化,濃細、干燥和保存。
微生物、植物和動(dòng)物都可做為制備蛋白質(zhì)的原材料,所選用的材料主要依據實(shí)驗目的來(lái)確定。對于微生物,應注意它的生長(cháng)期,在微生物的對數生長(cháng)期,酶和核酸的含量較高,可以獲得高產(chǎn)量,以微生物為材料時(shí)有兩種情況:(1)得用微生物菌體分泌到培養基中的代謝產(chǎn)物和胞外酶等;(2)利用菌體含有的生化物質(zhì),如蛋白質(zhì)、核酸和胞內酶等。
植物材料必須經(jīng)過(guò)去殼,脫脂并注意植物品種和生長(cháng)發(fā)育狀況不同,其中所含生物大分子的量變化很大,另外與季節性關(guān)系密切。對動(dòng)物組織,必須選擇有效成份含量豐富的臟器組織為原材料,先進(jìn)行絞碎、脫脂等處理。
另外,對預處理好的材料,若不立即進(jìn)行實(shí)驗,應冷凍保存,對于易分解的生物大分子應選用新鮮材料制備。蛋白質(zhì)的分離純化 一,蛋白質(zhì)(包括酶)的提取 大部分蛋白質(zhì)都可溶于水、稀鹽、稀酸或堿溶液,少數與脂類(lèi)結合的蛋白質(zhì)則溶于乙醇、丙酮、丁醇等有機溶劑中,因些,可采用不同溶劑提取分離和純化蛋白質(zhì)及酶。
(一)水溶液提取法 稀鹽和緩沖系統的水溶液對蛋白質(zhì)穩定性好、溶解度大、是提取蛋白質(zhì)最常用的溶劑,通常用量是原材料體積的1-5倍,提取時(shí)需要均勻的攪拌,以利于蛋白質(zhì)的溶解。提取的溫度要視有效成份性質(zhì)而定。
一方面,多數蛋白質(zhì)的溶解度隨著(zhù)溫度的升高而增大,因此,溫度高利于溶解,縮短提取時(shí)間。但另一方面,溫度升高會(huì )使蛋白質(zhì)變性失活,因此,基于這一點(diǎn)考慮提取蛋白質(zhì)和酶時(shí)一般采用低溫(5度以下)操作。
為了避免蛋白質(zhì)提以過(guò)程中的降解,可加入蛋白水解酶抑制劑(如二異丙基氟磷酸,碘乙酸等)。下面著(zhù)重討論提取液的pH值和鹽濃度的選擇。
1、pH值 蛋白質(zhì),酶是具有等電點(diǎn)的兩性電解質(zhì),提取液的pH值應選擇在偏離等電點(diǎn)兩側的pH 范圍內。用稀酸或稀堿提取時(shí),應防止過(guò)酸或過(guò)堿而引起蛋白質(zhì)可解離基團發(fā)生變化,從而導致蛋白質(zhì)構象的不可逆變化,一般來(lái)說(shuō),堿性蛋白質(zhì)用偏酸性的提取液提取,而酸性蛋白質(zhì)用偏堿性的提取液。
2、鹽濃度 稀濃度可促進(jìn)蛋白質(zhì)的溶,稱(chēng)為鹽溶作用。同時(shí)稀鹽溶液因鹽離子與蛋白質(zhì)部分結合,具有保護蛋白質(zhì)不易變性的優(yōu)點(diǎn),因此在提取液中加入少量NaCl等中性鹽,一般以0.15摩爾。
升濃度為宜。緩沖液常采用0.02-0.05M磷酸鹽和碳酸鹽等滲鹽溶液。
(二)有機溶劑提取法 一些和脂質(zhì)結合比較牢固或分子中非極性側鏈較多的蛋白質(zhì)和酶,不溶于水、稀鹽溶液、稀酸或稀堿中,可用乙醇、丙酮和丁醇等有機溶劑,它們具的一定的親水性,還有較強的親脂性、是理想的提脂蛋白的提取液。但必須在低溫下操作。
丁醇提取法對提取一些與脂質(zhì)結合緊密的蛋白質(zhì)和酶特別優(yōu)越,一是因為丁醇親脂性強,特別是溶解磷脂的能力強;二是丁醇兼具親水性,在溶解度范圍內(度為10%,40度為6.6%)不會(huì )引起酶的變性失活。另外,丁醇提取法的pH及溫度選擇范圍較廣,也適用于動(dòng)植物及微生物材料。
二、蛋白質(zhì)的分離純化 蛋白質(zhì)的分離純化方法很多,主要有:(一)根據蛋白質(zhì)溶解度不同的分離方法1、蛋白質(zhì)的鹽析 中性鹽對蛋白質(zhì)的溶解度有顯著(zhù)影響,一般在低鹽濃度下隨著(zhù)鹽濃度升高,蛋白質(zhì)的溶解度增加,此稱(chēng)鹽溶;當鹽濃度繼續升高時(shí),蛋白質(zhì)的溶解度不同程度下降并先后析出,這種現象稱(chēng)鹽析,將大量鹽加到蛋白質(zhì)溶液中,高濃度的鹽離子(如硫酸銨的SO4和NH4)有很強的水化力,可奪取蛋白質(zhì)分子的水化層,使之“失水”,于是蛋白質(zhì)膠粒凝結并沉淀析出。鹽析時(shí)若溶液pH在蛋白質(zhì)等電點(diǎn)則效果更好。
由于各種蛋白質(zhì)分子顆粒大小、親水程度不同,故鹽析所需的鹽濃度也不一樣,因此調節混合蛋白質(zhì)溶液中的中性鹽濃度可使各種蛋白質(zhì)分段沉淀。 影響鹽析的因素有:(1)溫度:除對溫度敏感的蛋白質(zhì)在低溫(4度)操作外,一般可在室溫中進(jìn)行。
一般溫度低蛋白質(zhì)溶介度降低。但有的蛋白質(zhì)(如血紅蛋白、肌紅蛋白、清蛋白)在較高的溫度(25度)比0度時(shí)溶解度低,更容易鹽析。
(2)pH值:大多數蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)時(shí)在濃鹽溶液中的溶介度最低。(3)蛋白質(zhì)濃度:蛋白質(zhì)濃度高時(shí),欲分離的蛋白質(zhì)常常夾雜著(zhù)其他蛋白質(zhì)地一起沉淀出來(lái)(共沉現象)。
因此在鹽析前血清要加。
這是一門(mén)很深的學(xué)問(wèn),除了需要高科技還需要科研專(zhuān)用設備,只是簡(jiǎn)介,希望對你有幫助,不要上當受騙:酶的分離純化方法簡(jiǎn)介 生物細胞產(chǎn)生的酶有兩類(lèi):一類(lèi)由細胞內產(chǎn)生后分泌到細胞外進(jìn)行作用的酶,稱(chēng)為細胞外酶。
這類(lèi)酶大都是水解酶,如酶法生產(chǎn)葡萄糖所用的兩種淀粉酶,就是由枯草桿菌和根酶發(fā)酵過(guò)程中分泌的。這類(lèi)酶一般含量較高,容易得到;另一類(lèi)酶在細胞內產(chǎn)生后并不分泌到細胞外,而在細胞內起催化作用,稱(chēng)為細胞內酶,如檸檬酸、肌苷酸、味精的發(fā)酵生產(chǎn)所進(jìn)行的一系列化學(xué)反應,就是在多種酶催化下在細胞內進(jìn)行的,在類(lèi)酶在細胞內往往與細胞結構結合,有一定的分布區域,催化的反應具有一定的順序性,使許多反應能有條不紊地進(jìn)行。
酶的來(lái)源多為生物細胞。生物細胞內產(chǎn)生的總的酶量雖然是很高的,但每一種酶的含量卻很低,如胰臟中期消化作用的水解酶種類(lèi)很多,但各種酶的含量卻差別很大。
因此,在提取某一種酶時(shí),首先應當根據需要,選擇含此酶最豐富的材料,如胰臟是提取胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、淀粉酶和脂酶的好材料。由于從動(dòng)物內臟或植物果實(shí)中提取酶制劑受到原料的限制,如不能綜合利用,成本又很大。
目前工業(yè)上大多采用培養微生物的方法來(lái)獲得大量的酶制劑。從微生物中來(lái)生產(chǎn)酶制劑的優(yōu)點(diǎn)有很多,既不受氣候地理條件限制,而且動(dòng)植物體內酶大都可以在微生物中找到,微生物繁殖快,產(chǎn)酶量又豐富,還可以通過(guò)選育菌種來(lái)提高產(chǎn)量,用廉價(jià)原料可以大量生產(chǎn)。
由于在生物組織中,除了我們所需要的某一種酶之外,往往還有許多其它酶和一般蛋白質(zhì)以及其他雜質(zhì),因此為制取某酶制劑時(shí),必須經(jīng)過(guò)分純化的手續。酶是具有催化活性的蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)很容易變性,所以在酶的提純過(guò)程中應避免用強酸強堿,保持在較低的溫度下操作。
在提純的過(guò)程中通過(guò)測定酶的催化活性可以比較容易跟蹤酶在分離提純過(guò)程中的去向。酶的催化活性又可以作為選擇分離純化方法和操作條件的指標,在整個(gè)酶的分離純化過(guò)程中的每一步驟,始終要測定酶的總活力和比活力,這樣才能知道經(jīng)過(guò)某一步驟回收到多少酶,純度提高了多少,從而決定著(zhù)一步驟的取舍。
酶的分離純化一般包括三個(gè)基本步驟:即抽提、純化、結晶或制劑。首先將所需的酶從原料中引入溶液,此時(shí)不可避免地夾帶著(zhù)一些雜質(zhì),然后再將此酶從溶液中選擇性地分離出來(lái),或者從此溶液中選擇性地除去雜質(zhì),然后制成純化的酶制劑。
下面就酶的分離純化的常用方法作一綜合介紹:一、預處理及固液分離技術(shù)1.細胞破碎(celldisruption) 高壓均質(zhì)器法:此法可用于破碎酵母菌、大腸菌、假單胞菌、桿菌甚至黑曲霉菌。將細胞懸浮液在高壓下通入一個(gè)孔徑可調的排放孔中,菌體從高壓環(huán)境轉到低壓環(huán)境,細胞就容易破碎。
菌懸液一次通過(guò)均質(zhì)器的細胞破碎率在12%-67%。細胞破碎率與細胞的種類(lèi)有關(guān)。
要達到90%以上的細胞破碎率,起碼要將菌懸液通過(guò)均質(zhì)器兩次。最好是提高操作壓力,減少操作次數。
但有人報道,當操作壓力達到175mpa時(shí),破碎率可達100%。當壓力超過(guò)70mpa時(shí),細胞破碎率上升較為緩慢。
高壓均質(zhì)器的閥門(mén)是影響細胞破碎率的重要因素。絲狀菌會(huì )堵塞均質(zhì)器的閥門(mén),尤其高濃度菌體時(shí)更是如此。
在豐富培養基上比在合成培養基上生長(cháng)的大腸菌更難破碎。容菌酶處理法:蛋清中含有豐富的溶菌酶,價(jià)格便宜,常用來(lái)裂解細胞。
具體做法是:溶壁微球菌()43kg,置于0.5%的氯化鈉溶液中,使細胞濃度為5%(干重),在35℃用0.68kg(干重)的蛋清處理20min,得到的細胞碎片用相同體積的乙醇處理,用離心機將細胞碎片和胞內蛋白質(zhì)除去,再將乙醇濃度提高到75%(體積分數),可以得到純度為5%的過(guò)氧化氫酶1500g。2.離心 離心分離過(guò)程可分為離心過(guò)濾、離心沉淀、離心分離3種類(lèi)型,所使用的設備有過(guò)濾式離心機、沉降式離心機和離心機。
過(guò)濾式離心機的轉鼓壁上開(kāi)有小孔,壁上有過(guò)濾介質(zhì),一般可用于處理懸浮固體顆粒較大、固體含量較高的場(chǎng)合。沉降式離心機用于分離固體濃度較低的固液分離,如發(fā)酵液中的菌體,用鹽析法或有機溶劑處理過(guò)的蛋白質(zhì)等。
分離機用于分離兩種互不相溶的、密度有微小差別的乳濁液或含微量固體微粒的乳濁液。在生物領(lǐng)域采用的離心機系統,除了應具備離心機的一般要求外,還應滿(mǎn)足生物生產(chǎn)的技術(shù)要求,這包括滅菌、冷卻、密封,以保證產(chǎn)品不受污染并不污染環(huán)境。
現代哦離心機裝置包括以下三個(gè)步驟,并進(jìn)行程序控制:離心、離心系統的滅菌及就地清洗。如阿法-拉伐公司離心機產(chǎn)品的裝置,具有雙重軸向密封,密封由裝在轉筒主軸上下的碳化硅動(dòng)環(huán)和固定環(huán)組成,密封由水連續冷卻和潤滑,可防止產(chǎn)品被污染,也可防止生產(chǎn)過(guò)程中排出的廢物對環(huán)境的污染。
該離心機又如一個(gè)密閉的壓力容器,可在121℃溫度下進(jìn)行蒸汽滅菌,該離心設備設有環(huán)繞離心機轉筒的冷卻夾套,對懸浮液和濃縮的固體都能進(jìn)行充分的冷卻,并能有效地控制溫度,這對于生物制品是非常重要的。如btpx205型離心機可用于細胞收集、培養液的凈化和細胞碎片的分離,可用于疫苗、酶制劑等的。
酶是蛋白質(zhì),因此一般蛋白質(zhì)的分離原則都應該遵行。
但酶作為特殊的蛋白質(zhì),最重要的原則是一定在純化過(guò)程中保持酶的活性,所以純化過(guò)程中一般要注意保持低溫、緩沖液配方避免酶的抑制。每個(gè)步驟都要檢測酶活性,一方面直觀(guān)了解純化的回收率,另一方面可以計算酶的純度。
酶的分離純化方法一般根據酶的分子量、等電點(diǎn)、疏水性等生化性質(zhì),選擇相應的沉淀、鹽析、層析方法,其中親和層析可以應用可逆性底物作為配基或特異性抗體,制備親和層析膠。酶的分離純化工作主要是,將酶從雜蛋白中分離出來(lái)或者將雜蛋白從酶溶液中除去。
現有的酶分離純化方法都是依據酶和雜蛋白在性質(zhì)上的差異而建立的。 1、根據分子大小而設計的方法,如離心分離法、篩膜分離法、凝膠過(guò)濾法等。
2、根據溶解度的大小分離的方法,如鹽析法,有機溶劑沉淀法,共沉淀法。
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