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62 第三章 初级分离6 3.1 沉淀分级 沉淀（precipitation)是物理环境的变化引起溶质溶解度降低、由液相变成固相析出生成固体凝聚物（aggregates)的现象。 常用加入试剂的方法，改变溶剂和溶质的能量平衡来降低其溶解度，使产物离开溶液生成不溶性颗粒，沉降析出。沉淀具有浓缩与分离的双重作用。 3.1 沉淀分级 与结晶联系 在本质上都是 新相 析出的过程，主要是物理变化，当然也存在化学反应的沉淀或结晶。 区别 结晶为同类分子或离子以有规则 排列形式析出，沉淀为同类分子或离子以无规排列形式析出。 3.1 沉淀分级 优点 A、设备简单、成本低、放大容易，产物浓度越高沉淀越有利，收率越高； B、原料液体积很快地减小10~50倍，从而简化生产工艺、降低生产费用； C、使中间产物保持在一个中性温和的环境； D、及早地将目标pro.从其pro.水解酶分离出来，避免pro降解，提高产物稳定性； E、用沉淀法作为pro色谱分离前处理，可使使用色谱分离的限制因素降低到最少。 缺点： A、沉淀物可聚集有多种物质，如大量盐类和溶剂，所以沉淀法所产品纯度通常都比结晶法低； B、过滤较困难 3.1.1 蛋白质的表面特性 蛋白质溶解：相似相溶 aa的亲水性和疏水性： 有利因素：亲水性，包括氢键、极性基团、离子化侧链、亲水aa所占的比例等。如白蛋白 不利因素：疏水性，包括暴露的疏水基团、疏水aa所占的比例等。如纤维蛋白原。 蛋白质的溶解与什么 有关呢？ 蛋白质的溶解特性 蛋白质的溶解行为是一个独特的性质，由其 组成、构象 以及分子周围的环境 所决定。 蛋白质在自然环境中通常是可溶的，所以其大部分是亲水的，但其内部大部分是疏水的。 一般而言，小分子蛋白质比起在化学上类似的大分子蛋白质更易溶解。 蛋白质的溶解特性 蛋白质是两性高分子电解质（amphoteric polymer），主要由疏水性各不相同的 20 种氨基酸组成。 在水溶液中，多肽链中的疏水性氨基酸残基具有向内部折叠的趋势，使亲水性氨基酸残基基本分布在蛋白质立体结构的外表面。 即便如此，一般仍有部分疏水性氨基酸残基暴露在外表面，形成疏水区。疏水性氨基酸含量高的蛋白质的疏水区大，疏水性强。因此，蛋白质表面由不均匀分布的荷电基团形成荷电区、亲水区和疏水区构成。 蛋白质溶液的稳定因素 ⑴蛋白质周围的水化层（hydration shell)可以使蛋白质形成稳定的胶体溶液。 ⑵蛋白质分子间静电排斥作用。（存在双电层） 因此，可通过降低蛋白质周围的水化层和双电层厚度（ζ电位）降低蛋白质溶液的稳定性，实现蛋白质的沉淀。 蛋白质溶液的稳定因素 蛋白质可以看作是一个表面分布有正、负电荷的球体，这种正、负电荷是由氨基和羧基的离子化形成的，换句话说，该球体是带有均衡电荷分布的胶体颗粒。因此，蛋白质的沉淀，实际上与胶体颗粒的凝聚和絮凝现象相似。 蛋白质粒子在水溶液中是带电的，带电的原因主要是吸附溶液中的离子或自身基团的电离。因溶液是电中性的，水中应有等当量的反离子存在。蛋白质表面的电荷与溶液中反离子的电荷构成双电层。 蛋白质溶液的稳定因素 吸引力 颗粒间的相互作用 颗粒间的相互作用的位能取决于离子强度。 Van der Waals 力 Keeson 引力（偶极力） Debye 引力 （诱导力） London 引力 （色散力）是最重要的一种引力，因为所有分子都是可以被极化的，所以它是普遍存在的。 蛋白质溶液的稳定因素 1)、水化层(hydration shell) tight hydration shell(0.35g water/1g pro) loose hydration shell(2g water /1g pro) 2)、静电排斥 ? zeta电势 Nernst Potential—胶核表面电位(不可测) Stern Potential—(不可测) ? Potential—滑面电位(可测,mobility) ?电位 Nernst电位 ionic strength 3)、|pH水 – pI| Value |pH水 – pI| Value? zeta电势? 水化层? 静电排斥? 蛋白质沉淀