生物化学技术5 离子交换层析课件.ppt

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1、第五章离子交换层析目的掌握基本原理掌握离子交换剂的分类和性质掌握离子交换剂与缓冲掖的选择掌握离子交换层析的操作第一节基本原理一、离子交换剂的组成离子交换剂是由基质、电荷基团(或功能基团)和反离子构成的二、离子交换层析（固定相）的特性在水中呈不溶解状态，但能释放反离子，同时与溶液中其他离子或离子化合物可逆性结合，并且结合后本身的理化性质不变如：RA+B+RB+A+或RA+B-RB+A-三、离子交换层析的原理值是反映离子交换剂对不同离子的结合力或选择性的参数由于离子交换剂的选择性，对不同的离子或离子化合物有不同的结合力，所以用洗脱剂洗脱时，结合力小的先被洗脱出来，结合力大

2、的后被洗脱下来，从而达到分离混合物的目的(离子交换剂的选择性决定其与溶液中离子的结合力大小，通常用离子交换剂与溶液中离子的反应平衡常数表示)=若＞1，即[RB]＞[RA],表示离子交换剂对B+的结合力比A+大若=1，即[RB]=[RA],表示离子交换剂对B+的结合力与A+相等若＜1，即[RB]＜[RA],表示离子交换剂对B+的结合力比A+小，当[A+]=[B+]时，规律①强酸性阳离子交换剂对H+的结合力比对Na+小②强碱性阴离子交换剂对OH-的结合力比对Cl-小得多③弱酸性离子交换剂对H+的结合力比对Na+大④弱碱性离子交换剂对OH-的结合力比对Cl-大离子交换剂与各

3、种水合离子的结合力大小，与离子的电荷量成正比，而与水合离子的半径的平方成反比，其与各种阴、阳离子的结合力大小排列顺序见P71离子交换剂与各种水合离子的结合力：与离子的电荷量成正比，而与水合离子半径的平方成反比。二价阳离子：Mg2+

4、离子状态对于呈两性离子的蛋白质、酶类、多肽和核苷酸等，与离子交换剂的结合力，主要取决于它们的理化性质及在特定pH条件下呈现的离子状态。当pH＜pI时，能被阳离子交换剂吸附；反之pH＞pI时，能被阴离子交换剂吸附。若在相同的pH条件下，且pI＞pH时，pI越高，碱性越强，就越容易被阳离子交换剂吸附对于呈胶体状态的大分子物质，一般采用选择性好的弱酸性离子交换剂，希望其交联度小，孔径大，便于大分子物质渗透入网孔中进行离子交换反应离子交换层析的原理（依据）：离子交换剂对各种离子或离子化合物有不同结合力（图5-2表示离子交换层析的过程）离子交换层析原理示意图第二节离子交换剂的分

5、类与性质离子交换剂应具备的条件有高度的不溶性；而在各种溶剂中进行交换时，交换剂不发生溶解有疏松多孔的结构或巨大的表面积，能使交换离子在交换剂中进行自由扩散和交换有较多的交换基团有稳定的物理化学性质，在使用过程中，交换剂不能因物理或化学因素的变化而发生分解和变形等现象一、分类（一）疏水性离子交换剂其基质是一种人工合成的、与水结合力较小的树脂，呈海绵状结构如常用的树脂聚乙烯苯是以苯乙烯为单体，二乙烯苯为交联剂聚合而成；然后在此基础上，以共价键引入电荷基团1.阳离子交换剂电荷基团带负电，反离子带正电强酸型：带磺酸基团的树脂（R-SO3H）据电荷基团的强弱分为中强酸型：带磷酸

6、基团或亚磷酸基团的树脂（R-PO3H2）弱酸型：带羧基或酚羟基的树脂（R-COOH或R-ph-OH）2.阴离子交换剂即在树脂中分别引入季胺[-N（CH3）3]、叔胺[-N（CH3）2]、仲胺[-NCH3]和伯胺[-NH2]基团构成的树脂型离子交换剂一般呈网络结构的珠状体，其大小在20~400目之间（目数越大，颗粒越细，树脂的分辨率和交换容量就越高）疏水性离子交换剂由于含有大量的活性基团，交换容量高，机械强度大，流动性好，主要用于分离：①无机离子、有机酸、核苷、核苷酸和氨基酸等小分子物质②除去蛋白质溶液中的表面活性剂③分离某些不易变性蛋白质（二）亲水性离子交换剂其基质是

7、一类天然或人工合成、与水结合力较大的物质，如纤维素、交联纤维素、交联葡聚糖及交联琼脂糖等1.纤维素离子交换剂以微晶纤维素为基质，通过化学方法引入电荷基团构成2.交联葡聚糖离子交换剂以交联葡聚糖G-25和G-50为基质，用化学方法引入电荷基团（表5-5）。这类交换剂的外形呈珠状，对蛋白质和核酸等大分子物质有较高的结合容量，而且流速比无定型纤维素离子交换剂快3.琼脂糖离子交换剂以交联琼脂糖Cl-6B(SepharoseCl-6B)等为基质，用化学方法引入电荷基团如：DEAE-SepharoseCl-6B为阴离子交换剂CM-SepharoseCl-6B为阳