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亲合色谱法(affinity chromatography,AC)又称亲和色谱法,是一种利用生物大分子间专一的亲和力进行分离、分析和纯化的液相色谱技术。生物分子之间,如酶与底物、酶与抑制剂、酶与变构效应剂、酶与辅酶、激素与细胞受体、维生素与结合蛋白、基因与核酸、抗体与抗原、外源凝集素与细胞球表面的抗原等,它们相互之间均有专一的特殊亲和力,能形成可逆络合物。亲和色谱就是利用这种可逆络合物结合与解离的原理而发展起来的分离、分析和纯化技术。
亲和色谱填料由基质、伸长臂和具有特殊亲和力的配基组成。将酶、抗原或激素等具有特殊亲和力的生物大分子作为配基,通过伸长臂(又称间隔臂,space arms)键合在基质上,这种固定化的配基只能和与其有生物专一亲和的生物大分子产生相互吸附而使后者被保留,没有特异吸附的分子则不被保留而先流出色谱柱,然后,改变流动相组成或pH值,将保留在柱上的生物大分子洗脱下来,达到分离或纯化的目的。
通过亲和色谱可以纯化酶、抗体、抗原、结合蛋白、辅助蛋白和抑制蛋白,可以分离细胞和病毒、变性蛋白和化学改性蛋白、核酸和核苷以及浓缩低浓度的蛋白质溶液(如mL清结合物和转动蛋白)等,也可以作为分离分析方法。由此可见,亲和色谱在生命科学的研究中起着重要的作用。利用亲和色谱分离某一生物大分子首先必须寻找能被该分子识别和可逆结合的生物专一陛物质配基,然后把配基共价结合到载体上,使配基固定化,最后把有固定配基的载体填充到柱内,做成亲和色谱柱。
选择合适的基质是亲和色谱能否成功完成分离目的的基础。理想的基质应:①有大的比表面,多孔网状结构,易于大分子渗透;②有一定硬度,颗粒均匀;③有相当数量可供偶联反应的基团;④有足够的化学稳定性,能经受吸附、洗脱和再生;⑤没有特异吸附和非特异吸附作用;⑥不受微生物的侵蚀,不会酶解;⑦亲水但不溶于水。
配体必须对分离和纯化对象具有专一的亲和力。配体种类繁多,如苯基硼酸、外源凝集素、染料、蛋白质和单克隆抗体等。
为了获得好的分离效果,要注意选择合适的洗脱条件,如缓冲液及其pH值、合适的离子强度和操作温度等。亲和色谱的洗脱方法有:
(1)特异性洗脱法
选用通用的配体填料,对性质相似的生物大分子有相似的亲和性,因此给分离带来了困难,需要应用特异性洗脱。凡是能与配体竞争的酶的游离配体,都十分强烈地影响结合酶的洗脱,游离配体浓度若与配体浓度相同,则町直接从亲和填料上洗脱结合酶。洗脱酶的浓度视酶与配体亲和力的大小而定,亲和力大,则浓度高,反之亦然。
通常选择对纯化酶有高的亲和力,但其结构与填料上的配体不同的配体来洗脱,使非特异性洗脱减到最低程度。
(2)非特异性洗脱法
非特异性洗脱主要受缓冲液的pH值、离子强度、温度和介电常数控制。洗脱液最好是既能改变蛋白质的构象以降低蛋白质与配体的亲和力,同时也不损害蛋白质和吸附剂的稳定性。实验表明,只需改变上述任何一种物理量,即可改变洗脱力。如仅改变pH值,就可以使吸附蛋白质洗脱;将pH值从7.8降到3.O,可将胰蛋白酶从豆胰蛋白酶抑制剂上洗脱;甘氨酸一盐酸缓冲液(pH2.5)可解离抗原抗体复合物;从亲和力很强的填料上解离蛋白质时需要比较强的酸或比较强的碱;若加入蛋白质的变性
剂盐酸胍,则有利于蛋白质的解离;同时改变洗脱液的离子强度使复合物解吸,也是一种十分方便的洗脱方法。
液相色谱法分离类型的选择
HPLC法的具体分离类型较多,选择合适的分离类型可以从被分析试样的分子量、极性、溶解度和离解情况等四个方面来综合考虑。
通常低分子量、易于气化的试样,可用气相色谱法分离,而分子量大于200的试样.则可用液相色谱分离。用液相色谱分离试样时,应按照分子量大小、溶解度性质等因素分步考虑。
一般情况下,采用化学键合相色谱可以完成大多数药物的分离分析,其中使用最多的是以通常称为ODS固定相的十八烷基键合硅烷色谱柱的反相色谱法。化学键合相的正相色谱法使用也较多。对于分离较复杂的混合物,还需要将不同类型的液相色谱方法进行顺序组合。例如,可以先用凝胶色谱,然后再收集经分离后的各组分(馏分)进一步用其他液相色谱方法进行分离。
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