《离子交换层析》PPT课件.ppt

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1、第九章离子交换层析及凝胶过滤介质一、基本原理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，基质与电荷基因以共价键连接，电荷基因与反离子以离子键结合。离子交换剂与水溶液中离子或离子化合物的反应主要以离子交换方式进行，假设以RA+代表阳离子交换剂，其中A+为反离子，A+能够与溶液中的阳离子B+发生可逆的交换反应，反应式为：RA++B+RB++A+离子交换层析离子交换层析是在以离子交换剂为固定相，液体为流动相的系统中进行的。此法广泛应用于很多生化物质(例如氨基酸、多肽、蛋白质、糖类、核苷和有机酸等)的分析、制备、纯化，以及溶液

2、的中和、脱色等方面。离子交换色谱中所进行的离子交换过程（以阳离子交换树脂为例）离子交换剂对溶液中不同离子具有不同的结合力，这种结合力的大小是由离子交换剂的选择性决定的。强酸性(阳性)离子交换剂对H+的结合力比对Na+的小；强碱性(阴性)离子交换剂对OH-的结合力比对Cl-的小得多；弱酸性离子交换剂对H+的结合力远比对Na+的大；弱碱性离子交换剂对OH-的结合力比对Cl-的大。因此，在应用离子交换剂时，采用何种反离子进行电荷平衡是决定吸附容量的重要因子之一。离子交换剂与各种水合离子(离子在水溶液中发生水化作用形成的)的结合力与离子的电

3、荷量成正比，而与水合离子半径的平方成反比。所以，离子价数越高，结合力越大。在离子间电荷相同时，则离子的原子序数越高，水合离子半径越小，结合力亦越大。两性离子如蛋白质、酶类、多肽和核苷酸等物质与离子交换剂的结合力，主要取决于它们的物理化学性质和在特定pH条件下呈现的离子状态。当pH低于等电点(pI)时，它们带正电荷能与阳离子交换剂结合；反之，pH高于pI时，它们带负电荷能与阴离子交换剂结合。pH与pI的差值越大，带电量越大，与交换剂的结合力越强。离子交换层析之所以能成功地把各种无机离子、有机离子或生物大分子物质分开，其主要依据是离子交

4、换剂对各种离子或离子化合物有不同的结合力。氨基酸的离子交换分离原理Whathappensinionexchange?Equilibration++++++-------anionexchangebead8Whathappensinionexchange?Sampleapplicationandwash-----------++++++----9Whathappensinionexchange?Elution----------------------------------++++++++++++--10Whathappensini

5、onexchange?Regeneration-----------------------++++++11Whathappensinionexchange?SampleapplicationandwashElutionEquilibrationRegeneration--------------------------------------------------------------------++++++++++++++++++++++++++++++-----------121．上样阶段，此时离子交换剂与平衡离子结合；（

6、平衡阶段）2．吸附阶段，混合样品中的分子与离子交换剂结合；3．开始解吸阶段，杂质分子与离子交换剂之间结合较弱而先被洗脱，目标分子仍处于吸附状态；4．完全解吸阶段，目标分子被洗脱；5．再生阶段，用起始缓冲液重新平衡层析柱，以备下次使用。离子交换层析一般步骤氨基酸的分离过程二、离子交换剂的部分性质㈠粒度基质颗粒大小直接关系到分离效果，颗粒越小，层析柱的理论塔板数就越大，分离效果越好，但同时交换容量变小，层析时背景压力增大，限制了流速的提高，因此细颗粒的介质常适用于分析型分离；相反，基质颗粒越大，柱效率会下降，但离子交换剂的交换容量提高，

7、背景压力减小，因此大颗粒介质适合于实验室小规模分离及大规模工业化分离。㈡交联度和网孔结构交联度的大小影响着离子交换剂的很多特性，包括机械强度、膨胀度、网孔大小、交换容量等。一般交联度越高，网孔的孔径越小；交联度越低，网孔孔径越大。仅琼脂糖交换剂是例外.㈡交联度和网孔结构分离介质的孔有3种结构。第一种通过交联使大分子链间形成孔，这叫凝胶孔。第二种在有溶剂存在条件下进行聚合，称为大孔树脂。第三种为琼脂糖介质的孔，孔径大小仅与琼脂糖浓度有关，交联对孔结构影响不大。㈢电荷密度电荷密度是指基质颗粒上单位表面积的取代基（功能集团）的数量，它决定

8、着离子交换剂的交换容量、膨胀度等性质。对小分子进行离子交换时，交换剂上功能基团密度越大，工作能力越强，高电荷密度的离子交换剂具有优势。㈣膨胀度又称吸水值，是指当干态的离子交换剂在水溶液中吸水后造成体积膨胀的程度，通常用每克干胶吸水膨胀