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蛋白纯化概述

疫苗生产中，一个重要的工业流程便是蛋白质的纯化，而有关蛋白质纯化的

研究，众多科学家从来没有间断过。在搜集了很多的资料后，现将有关蛋白质纯

化的基本知识概括介绍一下。本综述介绍了蛋白纯化的常用方法，对每种纯化方

法的原理以及蛋白质的分离原则等进行了分析。

蛋白质纯化的依据

蛋白质纯化主要利用各种蛋白间的相似性来除去非蛋白物质的污染，利用各

蛋白质的差异将目的蛋白从其他蛋白中纯化出来。每种蛋白间的性质都会有差

异，利用这些差异可将蛋白从混合物提取出来得到目的蛋白。具体说来，蛋白质

的以下性质均可以作为纯化的依据：

大小蛋白质的大小各不相同，从只含几个氨基酸的小肽(分子量只有几百

道尔顿)至含有10000多个氨基酸的巨大蛋白质(分子量超过1000000Da)不等。

多数蛋白质的分子量在10000~150000Da之间。

形状蛋白质的形状有近似球状的，也有很不对称的。蛋白质在离心通过

溶液运动时，或通过膜、凝放过滤境料颗粒或电泳凝胶中的小孔运动时，都会受

到它的形状的影响。例如，考虑两种质量相同的单体蛋白质，一种是球状的，另

一种是雪茄状的。在甘油梯度离心时，球状蛋白质具有较小的有效半径(斯托克

斯半径)，因而通过溶液沉降时遇到的摩擦力较小。这样，它就会沉降得较快而

显得比雪茄状蛋白质大。反之，在大小排阻层析时，上述斯托克斯半径较小的球

状蛋白质更容易扩散入凝胶过滤填料颗粒的小孔内，较迟洗脱出来，因面显得比

雪茄状蛋白质要小。

电荷蛋白质的净电荷取决于氨基酸残基所带正、负电荷的总和。一种蛋

白质中，若天冬氨酸和谷氨酸残基占优势，在pH7.0时带净负电荷，则称之为

酸性蛋白质；若赖氨酸和精氨酸残基占优势，则认为是碱性蛋白质。

等电点等电点(pI)是蛋白质上净电荷为零时的pH值，由蛋白质上带正、负

电荷的氨残基数目和滴定曲线所决定。

电荷分布带电荷的氨基酸残基可均匀地分布于蛋白质的表面，亦可成簇地

分布，使某一区域带强正电荷而另一区域带强负电荷。这种非随机的电荷分布可

用来鉴别蛋白质。

疏水性多数疏水性氨基酸残基藏在蛋白质的内部，但也有一些可见于表面。

蛋白质表面的疏水性氨基酸残基的数目和空间分布决定了该蛋白质是否具有与

疏水柱填料结合从面利用它来进行分级分离的能力。

溶解度蛋白质在不同溶剂中的溶解度有很大不同，从基本不溶直至极易溶

解不等。影响蛋白质溶解度的可变因素包括pH、离子强度、离子的性质、温度

相溶剂的极性。蛋白质在其等电点处一般较不易溶解。

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密度多数蛋白质的密度在1.3—1.4g/cm之间，分级分离蛋白质时一般不

常用这个性质。不过，含有大量磷酸盐(如卵黄高磷蛋白，密度为1.8)或脂质部

分(如脂蛋白，密度为1.03)的蛋白质，与一般蛋白质相比，在密度上确有不同，

用密度梯度法可将它们从大部分蛋白质中分离出来。

配体结合能力有许多酶能相当紧地与底物、效应分子、辅助因子和DNA

模板结合。这种结合的亲和性可用来将酶结合于已固定有相应配体或模板的柱

上。

金属结合能力有许多酶能相当紧地与某些金属离子结合，这通常是通过与

胱氨酸或组氨酸残基相互作用完成的。

翻译后修饰许多蛋白质在合成后还要通过加入糖基、酰基、磷酸基团或

种种其他部分来进行修饰。在许多情况下，这些修饰提供了可用于分级分离的依

据。

特殊性质某些蛋白质还有一些不寻常的性质，可在蛋白质纯化时加以利

用。一个例子是不寻常的热稳定性。大多数蛋白质加热到95℃时会解折叠和凝

结或沉淀。利用这一性质，可容易地将一种经这样热处理后仍保持其可溶性和活

性的蛋白质从大部分其他的细胞蛋白质中分离出来。

基因工程构建的纯化标记重组表达蛋白质中，通过在蛋白质氨基端加入

6~10个组氨酸，可以使蛋白质与Ni2+螯合柱紧密结合，后通过游离咪唑或者降

低pH至5.9，而使这种蛋白质得以纯化。

蛋白质纯化方法

蛋白的纯化大致分为粗分离阶段和精细纯化阶段二个阶段。粗分离阶段主要

将目的蛋白和其他细胞成分如DNA、RNA等分开，由于此时样本体积大、成分

杂，