透析
透析是利用小分子能通過,而大分子不能通過半透膜的原理把它們分開的一種重要手段。通常的做法是將小分子和大分子的混合物放進(jìn)用半透膜制成的透析袋里并沉沒在大量的水中。袋內(nèi)的小分子就不斷通過膜進(jìn)入外部溶劑中待達(dá)到平衡為止。如果對流水透析或不斷更換透析袋的溶劑可以做到袋內(nèi)的混合物幾乎不含小分子。透析的速度受一些因素的影響。下面就粗略地討論這些因素。
一、膜
1、材料火棉膠是最常用的透析袋材料。各種規(guī)格的火棉膠袋已做成商品出售。也可用玻璃紙代替火棉膠。
2、制備先將一適當(dāng)大小和長度的透析管放在堿性EDTA 溶液中沸騰30 分鐘以避免待透析的分子損失活性。然后,用蒸餾水洗滌透析管。結(jié)扎管的一端并將所研究的材料充滿透析管(袋),然后結(jié)扎頂部。透析最好在新制備的管中進(jìn)行,因?yàn)闈竦耐肝龃浅H菀资芪?生物 感染。如果必須保存透析袋,則應(yīng)有溶液中加入痕量的苯甲酸。
3、通透性透析袋的通透性因袋的大小和預(yù)處理的方法不同而異。但透析過夜時,半透膜大體可以允許相對分子質(zhì)量(Mr)30000 以下的化合物通過。實(shí)際上沒有嚴(yán)格的界限,透析時間延長時稍大的分子也透過膜。有一系列的商品材料有更高的透析速度和更精細(xì)的通透范圍可做精細(xì)分離之用。
二、溶劑
1、水溶液一般說,透析的速度在 蒸餾 水中最大,雖然通常需要特定的pH 和離子強(qiáng)度的水溶液來穩(wěn)定所研究的分子。
2、大分子溶液透析時水將進(jìn)入透析袋,因此應(yīng)該將透析袋裝滿以避免透析的材料過于稀釋。如果用一種不活潑的高分子化合物如聚乙烯醇6000代替通常使用的水溶液作為溶劑,則透析時水就會由透析袋中滲出,用這種方法透析過夜,可將200mL 溶液濃縮至幾mL。
三、物理條件
1、溫度透析速度也受溫度的影響,溫度越高透析速度越快。提高溫度時,溶劑的粘度降低而擴(kuò)散速度增加。此外,許多大分子對溫度很敏感,因此蛋白質(zhì)等的透析通常在低溫條件下進(jìn)行。
2、壓力大分子和小分子的分離也受通過膜時的壓力梯度影響。可將透析袋放在真空中(而不放在溶液中),并敞開透析袋的一端,此時水和小分子會滲出透析袋形成 超濾 液,而留在透析袋中的大分子被濃縮。這個過程稱為 超濾 。
四、董南(Donnan)膜平衡
由于大分子電解質(zhì)的存在,而使一般電解質(zhì)不均等分配在半透膜兩側(cè)的平均狀態(tài),稱為膜的平衡。
蛋白質(zhì)溶液的滲透壓與溶液的pH 有關(guān)系。有酸性pH 下,蛋白質(zhì)以陽離子存在,帶有正電荷;而在堿性pH 下,以陰離子存在,帶有負(fù)電荷。
當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì) 鹽溶液 透析時,帶電的蛋白質(zhì)分子不能透過半透膜,而溶液中對立的陰離子或陽離子就要通過半透膜以平衡電荷,這就導(dǎo)致離子的膜兩邊不均等的分布,同時關(guān)系到pH 的變化。這種現(xiàn)象有就稱為董南效應(yīng),又稱分布,同時產(chǎn)生pH 的變化。
這種現(xiàn)象就稱為董南效應(yīng),又稱董南平衡。如帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì) 鹽溶液 對水透析時,蛋白質(zhì)不能透過 透析袋 ,而它的反離子可以通過,結(jié)果造成環(huán)境介質(zhì)中陽離子過多。為了保持中性,水就分解出氫離子移進(jìn) 透析袋 內(nèi),蛋白質(zhì)部分的pH 因此下降而水部分的pH 上升。
反之,如蛋白質(zhì)帶正電荷,則pH 的變化相反。董南效應(yīng)可以導(dǎo)致蛋白質(zhì)沉淀或變性,因而是不可取的。為減少董南效應(yīng),透析通常對具有適當(dāng)濃度的鹽溶液進(jìn)行。
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