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离子交换层析

离子交换层析是常见的层析方式之一，它以离子交换剂为固定相，液体为流动相的系统中进

行,广泛应用于氨基酸、多肽、蛋白质、糖类、核苷和有机酸等的分析、制备、纯化以及溶

液的脱色、中和等方面。离子交换层析（IonExchangeChromatography简称为IEC）是以离

子交换剂为固定相，依据流动相中的组分离子与交换剂上的平衡离子进行可逆交换时的结合

力大小的差别而进行分离的一种层析方法。离子交换层析中，基质是由带有电荷的树脂或纤

维素组成。带有正电荷的称之阴离子交换树脂；而带有负电荷的称之阳离子树脂。离子交

换层析同样可以用于蛋白质的分离纯化。由于蛋白质也有等电点，当蛋白质处于不同的pH

条件下，其带电状况也不同。阴离子交换基质结合带有负电荷的蛋白质，所以这类蛋白质被

留在柱子上，然后通过提高洗脱液中的盐浓度等措施，将吸附在柱子上的蛋白质洗脱下来。

结合较弱的蛋白质首先被洗脱下来。反之阳离子交换基质结合带有正电荷的蛋白质，结合的

蛋白可以通过逐步增加洗脱液中的盐浓度或是提高洗脱液的pH值洗脱下来。

基本原理

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。

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-

离子交换层析的原理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)

+[RB]

KB[RB][A]KB

+

A=[RB][B]当[A+]=[B+]时A[RA]

若KB＞1，即[RB]＞[RA],表示离子交换剂对B+的结合力比A+大

A

若KB=1，即[RB]=[RA],表示离子交换剂对B+的结合力与A+相等

A

若KB＜1，即[RB]＜[RA],表示离子交换剂对B+的结合力比A+小

A

KB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

A

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

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。

离子交换层析原理示意图

离子交换剂应具备的条件离子交换剂应具有以下条件：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。

具体操作

1.预处理和装柱对于离子交换纤维素要用流水洗去少量碎