双组分蛋白质离子交换吸附行为研究

摘要

离子交换色谱是目前应用最广泛的液相色谱技术，为了更好地指导离子交换色谱技术在蛋白质大分子分离纯化中的实际应用，本文选取牛血清白蛋白(BSA)和牛血红蛋白(Hb)作为双组分模型蛋白，Q Sepharose FF作为离子交换介质，对其吸附行为进行了一系列的研究，主要包括以下几个方面：
　　 1.通过不同pH值、离子强度、缓冲液体系和不同蛋白浓度比条件下的热力学平衡研究，证明了双组分吸附中的竞争行为的存在，BSA在吸附中占主导地位。BSA的吸附主要受液相条件影响，而Hb的吸附主要由BSA的竞争吸附决定。双组分蛋白离子交换次序吸附的研究证明吸附顺序对蛋白质的竞争吸附有一定影响。
　　 2.用单组分空间质量作用模型(SMA模型)参数对不同条件下双组分蛋白离子交换吸附等温线进行拟合，其结果表明多组分SMA模型能够用于双组分蛋白竞争吸附平衡的描述，且对强吸附蛋白组分的拟合效果较好。对同一蛋白来说，多组分SMA模型在有利于其竞争吸附条件下的拟合精度提高，反之精度降低。
　　 3.单双组分动力学研究结果表明BSA的传质扩散速率大于Hb。BSA在双组分条件下的传质扩散速率与单组分条件下相同，而Hb在双组分中的传质则进一步被BSA抑制，从而BSA先与吸附位点作用，Hb则只能与没被BSA占据的位点作用。
　　 4.通过色谱穿透实验实现了不同的双组分蛋白浓度比的条件下蛋白混合溶液的高效分离，收集到的有高纯度，高回收率的单组分Hb蛋白。
　　 本文通过对双组分蛋白质离子交换吸附过程进行系统的研究，深入了解了双组分蛋白质在离子交换吸附过程中的竞争关系及其影响因素，并证实双组分蛋白质离子交换吸附热力学平衡研究和动力学研究对其实际离子交换色谱分离行为和效果具有很好的指导作用。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1 前言

1.2 离子交换吸附的影响因素

1.2.1 pH值的影响

1.2.2 离子强度的影响

1.3 多组分蛋白离子交换吸附平衡

1.3.1 多组分蛋白离子交换吸附平衡模型

1.3.2 多组分蛋白质离子交换吸附平衡的研究方法

1.3.3 多组分蛋白质离子交换吸附平衡研究进展

1.4 多组分蛋白离子交换吸附动力学

1.4.1 蛋白质在吸附介质中的扩散动力学理论

1.4.2 多组分蛋白离子交换吸附动力学研究手段

1.4.3 多组分蛋白质吸附动力学研究进展

1.5 本文研究重点和内容

第二章 双组分蛋白质离子交换吸附平衡研究以及模型拟合

2.1 前言

2.2 SMA模型方程

2.3 实验材料与方法

2.3.1 实验材料与设备

2.3.2 缓冲液的配制

2.3.3 蛋白质标准曲线的绘制

2.3.4 BSA和Hb吸附平衡实验

2.3.5 吸附剂湿密度的测定

2.3.6 离子交换介质离子容量的测定

2.4 结果与讨论

2.4.1 吸附介质以及蛋白质的理化性质

2.4.2 单组分蛋白质吸附等温线

2.4.3 液相条件对双组分蛋白质同时吸附平衡的影响

2.4.4 蛋白质量比对双组分蛋白质同时吸附平衡的影响

2.4.5 双组分蛋白质的次序吸附平衡

2.4.6 缓冲液种类对双组分蛋白质同时吸附平衡的影响

2.4.7 单组分SMA模型参数对双组分吸附等温线的拟合效果分析

2.5 小结

第三章 双组分蛋白质离子交换吸附动力学研究

3.1 前言

3.2 吸附动力学模型

3.2.1 吸附过程理论

3.2.2 孔扩散模型

3.3 实验材料与方法

3.3.1 实验材料与设备

3.3.2 吸附动力学实验

3.3.3 离子交换剂有效孔隙率的测定

3.4 结果与讨论

3.4.1 BSA和Hb在单组分和双组分吸附中的有效孔扩散系数

3.4.2 不同蛋白初始浓度的双组分蛋白离子交换吸附动力学

3.4.3 蛋白初始浓度对双组分蛋白质离子交换吸附分率的影响

3.5 小结

第四章 双组分蛋白质离子交换介质填充柱上的穿透实验

4.1 前言

4.2 实验材料与方法

4.2.1 实验材料与设备

4.2.2 蛋白离子交换柱上穿透实验

4.3 结果与讨论

4.3.1 单组分蛋白质在离子交换色谱柱上的穿透行为

4.3.2 双组分蛋白质在离子交换色谱柱上的分离

4.4 小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

附录

致谢