凝胶过滤层析设备

A. 凝胶过滤层析和电泳的异同

记得最开抄始上生物化学的时候，老袭师问我凝胶电泳和凝胶过滤有什么区别，当时我回答一个用电，一个不用电。。。。。凝胶过滤又称为分子筛，是用一根柱子里面有填料，填料是一些粒子，粒子里面有很多的孔，分子比较小的能进入到粒子的孔里面，二分子比较大的就会在粒子旁边流下来。所以用一些蛋白或者是多糖过分子筛，分子大的会先流下来，分子小的后流下来。。。凝胶电泳是运用电泳仪，让蛋白质或者是核酸在凝胶中移动，移动的速率和分子的大小成反比，分子大的跑得慢，分子小的跑得快。。。。简单地说，就是这样。。。。

B. 凝胶过滤层析的基本原理是什么

凝胶过滤层析又称为排阻层析或分子筛方法。其基本原理是利用被分离物质分子大小不同及固定相（凝胶）具有分子筛的特点，将被分离物质各成分按分子大小分开，达到分离的目的。层析柱中的填料是某些惰性的多孔网状结构物质，多是交联的聚糖(如葡聚糖或琼脂糖)类物质，小分子物质能进入其内部，流下时路程较长，而大分子物质却被排除在外部，下来的路程短，当一混合溶液通过凝胶过滤层析柱时，溶液中的物质就按不同分子量筛分开了。

C. 蛋白质纯化，凝胶过滤层析填料

首先琼脂糖凝胶可以排除，这是大孔凝胶，用于分子量较大的成分。
我做分子筛用回的比较多的柱子都答是葡聚糖凝胶凝胶，我的蛋白比你的大，用G50和G100的填料，做的结果都没什么问题。
你的蛋白7kD，如果没有什么特别的性质（高级结构是球形还是其他的，有无多聚），G50应该可以。如果你不放心，也可以考虑聚丙烯酰胺凝胶，它和葡聚糖凝胶相比更适合于分子量稍小的蛋白，可能更实用于你的实验。
聚苯乙烯凝胶没用过，不发表意见。

D. 凝胶过滤层析中和凝胶电泳中的分子筛效应有什么不同，请尽量全面

凝胶过滤层析中和凝胶电泳中的分子筛效应有什么不同
葡聚糖又名右回旋糖酐，在它们的长答链间以三氯环氧丙烷交联剂交联而成。葡聚糖凝胶具有很强的吸水性，交联度大，吸水性小，相反交联度小，吸水性大。商品名以SephadexG表示，G值越小，交联度越大，吸水性越小，G值越大，交联度越小，吸水性就越大，二者呈反比关系，G值大约为吸水量的10倍。由此可以根据床体积而估算出葡聚糖凝胶干粉的用量。
表1－8 Sephadex1的种类与特性
G25、G50有四种颗粒型号：粗（100µ~300µ）、中（50µ~150µ）、细（20µ~80µ）和超细（10µ~40µ）。G75～G200又有两种颗粒型号：中（40µ～120µ），超细（10µ～40µ）。颗粒越细，流速越慢，分离效果越好。

E. 血红蛋白凝胶过滤层析所需仪器、用具、物品和实验的具体方案

一、实验目的

1.了解凝胶柱层析的原理及应用；

2.掌握凝胶柱层析的基本操作技术，为进一步掌握离子交换柱层析、亲和层析及吸附层析等其它分离方法打下良好的基础。

二、实验原理

凝胶层析：原理与应用

凝胶层析又称凝凝胶过滤，是一种按分子量大小分离物质的层析方法。该方法是把样品加到充满着凝胶颗粒的层析柱中，然后用缓冲液洗脱。大分子无法进入凝胶颗粒中的静止相中，只能存在于凝胶颗粒之间的流动相中，因而以较快的速度首先流出层析柱，而小分子则能自由出入凝胶颗粒中，并很快在流动相和静止相之间形成动态平衡，因此就要花费较长的时间流经柱床，从而使不同大小的分子得以分离。

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凝胶过滤柱层析所用的基质是具有立体网状结构、筛孔直径一致，且呈珠状颗粒的物质。这种物质可以完全或部分排阻某些大分子化合物于筛孔之外，而对某些小分子化合物则不能排阻，但可让其在筛孔中自由扩散、渗透。任何一种被分离的化合物被凝胶筛孔排阻的程度可用分配系数Kav（被分离化合物在内水和外水体积中的比例关系）表示。Kav值的大小与凝胶床的总体积（Vt）、外水体积（Vo）及分离物本身的洗脱体积（Ve）有关，即：

Kav= (Ve-Vo)/(Vt-Vo)

在限定的层析条件下，Vt和Vo都是恒定值，而Ve值却是随着分离物分子量的变化而变化的。分离物分子量大，Kav值小；反之，则Kav值增大。因此，在同一凝胶柱上分离分子量不同的物质时，由于流动相的作用，这些分离物质将发生排阻和扩散效应。若缓冲液连续地倾入柱中，柱中物质的排阻和扩散效应也将连续地发生，其最终结果是分子量大的物质先从柱中流出，分子量小的物质则后从柱中流出。流出物用部分收集器分管等量或等时地收集起来，检测后分段合并相同组分的各管流出物，即等于把分子量不同的物质相互分离开了。其分离效果受操作条件（如基质的颗粒大小、均匀度、筛孔直径和床体积的大小、洗脱液的流速以及样品的种类等）的影响，而最直接的影响是Kav值的差异性，Kav值差异性大，分离效果好；Kav值差异性小，则分离效果很差，或根本不能分开。

分配系数Kav既是判断分离效果的一个参数，又是测定蛋白质分子量的一个依据。从公式Kav= (Ve-Vo)/(Vt-Vo)可知，只要测出床体积Vt 和外水体积Vo 以及洗脱体积Ve，即可计算出Kav值。而凝胶床总体积Vt可用测量法得到：

由凝胶床的组成可知，床体积Vt等于外水体积Vo、内水体积Vi与凝胶颗粒实际占有体积Vg之和。即

Vt = Vo+Vi+Vg = Vo+Vi

而Vo和Vi可通过实验测得：当把分子量不同的混合溶液铺在凝胶床上时，其在内水体积和外水体积中的分布是不一样的。溶液中的分子大于凝胶孔径上限者不能进入凝胶网孔内，而被排阻在外水体积的溶液中。凝胶床的洗脱体积Ve刚好等于外水体积。即Ve=Vo (Kav=0)。然而，溶液中的分子小于凝胶孔径下限者能自由进入凝胶网孔内，凝胶床的洗脱体积Ve应等于凝胶床总体积，即Ve= Vt= Vo+Vi (Kav=1)。而溶液中的分子大小介于凝胶孔径上限和下限之间者，则能进入部分凝胶网孔中，故其洗脱体积Ve是在Vo和Vt之间（Kav在0－1之间）。

以床体积Vt（等于pr2h）和测得值Vo来计算分配系数的值为Kav，若以床体积Vt（等于Vo+Vi）和测得值Vo来计算分配系数的值为Kd。在同一层析条件下，对同一物质计算出来的Kav和Kd值尽管有一定的差异性，但都是有效的。只因Kav计算方便，所以目前多使用Kav。分离物在凝胶过滤层析时的行为，除用Kav和Kd表示外，还可用Ve/Vo或Vo/Ve（R值）表示。

反应原理

凝胶过滤不仅常用做物质的分离，还可以根据需要用某种试剂非常方便地处理某种物质，当该物质流经试剂区时，因为可连续接触新鲜试剂，因而可以充分发生反应，最后经过洗脱，再与过量的试剂分开。本实验就是通过凝胶过滤，用还原剂FeSO4处理血红蛋白。即首先在层析柱中加入含有还原剂的溶液，使形成一个还原区带，当血红蛋白样品（血红蛋白与铁氰化钾的混合液）流经还原区带时，褐色的高铁血红蛋白立即生成紫色的还原型血红蛋白，随着还原型血红蛋白继续下移，与缓冲液中的氧分子结合又形成了鲜红的血红蛋白。铁氰化钾则因分子量小，在层析柱中呈现其本来的黄色带而远远地落在血红蛋白的后边。本实验操作简便，直观性强，趣味性浓，通过肉眼观察即可检验分离效果。

三、实验材料

1.器材：层析柱，?10×200

2.试剂：

(1) 20mM磷酸二氢钠

(2) 20mM磷酸氢二钠

(3) 40mM FeSO4(用时现配)

(4) 0.2M Na2HPO4，80mM Na2H2EDTA

(5) 抗凝血（哺乳动物血样，以1：X的比例加入%柠檬酸钠，置于4℃冰箱中保存。贮存期以不超过3个月为宜）

(6) Sephadex G-25

(7) 固体铁氰化钾

四、仪器设备

铁架台、恒流泵

五、实验步骤

1．凝胶的处理 取3克葡聚糖凝胶（Sephadex-25）干粉，浸泡于蒸馏水中充分溶胀（室温，6小时），然后倾斜法除去表面悬浮的小颗粒，最后加入等体积pH7磷酸缓冲液继续浸泡（磷酸缓冲液用试剂1、2以39:51的比例混合，并用pH计校对）。

2．装柱 将层析柱下端的止水螺丝旋紧，向柱中加入约5-7cm高的缓冲液，把溶胀好的糊状凝胶边搅拌边到入柱中，同时开启止水螺丝，控制一定的流速，使柱中的凝胶一直处在溶液中。最好一次连续装完，若分次装入，需用玻璃棒轻轻搅动柱床上层凝胶，以免出现界面。装柱长度至少8cm。最后放入略小于层析柱内径的滤纸片，以防将来加样时凝胶被冲起。

3．平衡 用磷酸缓冲液洗脱，平衡20分钟。注意液面不要低于凝胶表面，否则可能有气泡混入，影响液体在柱内的流动与最终生物大分子物质的分离效果。

4．血红蛋白样品的制备 取1ml抗凝血于烧杯中，加入10ml pH7 20mM磷酸缓冲液，再加入固体铁氰化钾，使浓度达到5mg/ml。

5．层析柱还原层的形成 取1ml 40mMFeSO4于小烧杯中，加入1ml 0.2M Na2HPO4,80mM Na2H2EDTA混合液搅拌均匀。待层析柱上缓冲液几乎全部进入凝胶时，速取该混合液0.4ml加入层析柱中，待混合液完全进入柱床后加入0.7ml缓冲液。（注意还原剂的混合液要新鲜配制，尽可能缩短在空气中暴露的时间）。

6．上样 将柱中多余的液体从底部流出后关闭止水螺丝,取前面制备好的血红蛋白样品0.5ml，将样品溶液小心加到凝胶柱上，打开止水螺丝，使样品溶液流入柱内。

7．洗脱 用缓冲液进行洗脱，控制缓冲液在约每5秒一滴的流速，观察并记录实验现象。

8．清洗 待所有色带流出层析柱后，加快流速，继续清洗层析柱5min

F. 凝胶过滤层析里为了完全分开两种组分,样品为什么一定不能大于洗脱体积之差

凝胶层析操作中应注意的一些具体问题。 (1)层析柱的选择层析柱大小主要是根据样品量的多少以及对分辨率的要求来进行选择。一般来讲，主要是层析柱的长度对分辨率影响较大，长的层析柱分辨率要比短的高；但层析柱长度不能过长，否则会引起柱子不均一、流速过慢等实验上的一些困难。一般柱长度不超过100cm，为得到高分辨率，可以将柱子串联使用。层析柱的直径和长度比一般在1:25－1:100之间。用于分组分离的凝胶柱，如脱盐柱由于对分辨率要求较低，所以一般比较短。 (2)凝胶柱的鉴定凝胶柱的填装情况将直接影响分离效果，关于填装的方法前面已有介绍，这里主要介绍对填装好的凝胶柱的鉴定。凝胶柱填装后用肉眼观察应均匀、无纹路、无气泡。另外通常可以采用一种有色的物质，如蓝色葡聚糖-2000、血红蛋白等上柱，观察有色区带在柱中的洗脱行为以检测凝胶柱的均匀程度。如果色带狭窄、平整、均匀下降，则表明柱中的凝胶填装情况较好，可以使用；如果色带弥散、歪曲，则需重新装柱。另外值得一提的是，有时为了防止新凝胶柱对样品的吸附，可以用一些物质预先过柱，以消除吸附。 (3)洗脱液的选择由于凝胶层析的分离原理是分子筛作用，它不象其它层析分离方式主要依赖于溶剂强度和选择性的改变来进行分离，在凝胶层析中流动相只是起运载工具的作用，一般不依赖于流动相性质和组成的改变来提高分辨率，改变洗脱液的主要目的是为了消除组分与固定相的吸附等相互作用，所以和其它层析方法相比，凝胶层析洗脱液的选择不那么严格。由于凝胶层析的分离机理简单以及凝胶稳定工作的pH 范围较广，所以洗脱液的选择主要取决于待分离样品，一般来说只要能溶解被洗脱物质并不使其变性的缓冲液都可以用于凝胶层析。为了防止凝胶可能有吸附作用，一般洗脱液都含有一定浓度的盐。 (4)加样量关于加样前面已经有所介绍，要尽量快速、均匀。另外加样量对实验结果也可能造成较大的影响，加样过多，会造成洗脱峰的重叠，影响分离效果；加样过少，提纯后各组分量少、浓度较低，实验效率低。加样量的多少要根据具体的实验要求而定：凝胶柱较大，当然加样量就可以较大；样品中各组分分子量差异较大，加样量也可以较大；一般分级分离时加样体积约为凝胶柱床体积的1％－5％左右，而分组分离时加样体积可以较大，一般约为凝胶柱床体积的10％－25％。如果有条件可以首先以较小的加样量先进行一次分析，根据洗脱峰的情况来选择合适的加样量。设要分离的两个组分的洗脱体积分别为Ve1和Ve2，那么加样量不能超过(Ve1－Ve2)。实际由于样品扩散，所以加样量应小于这个值。从洗脱峰上看，如果所要的各个组分的洗脱峰分得很开，为了提高效率，可以适当增加加样量；如果各个组分的洗脱峰只是刚好分开或没有完全分开，则不能再加大加样量，甚至要减小加样量。另外加样前要注意，样品中的不溶物必须在上样前去掉，以免污染凝胶柱。样品的粘度不能过大，否则会影响分离效果。 (5)洗脱速度洗脱速度也会影响凝胶层析的分离效果，一般洗脱速度要恒定而且合适。保持洗脱速度恒定通常有两种方法，一种是使用恒流泵，另一种是恒压重力洗脱。洗脱速度取决于很多因素，包括柱长、凝胶种类、颗粒大小等，一般来讲，洗脱速度慢一些样品可以与凝胶基质充分平衡，分离效果好。但洗脱速度过慢会造成样品扩散加剧、区带变宽，反而会降低分辨率，而且实验时间会大大延长；所以实验中应根据实际情况来选择合适的洗脱速度，可以通过进行预备实验来选择洗脱速度。一般凝胶的流速是2－10 cm/hr，市售的凝胶一般会提供一个建议流速，可供参考。总之，凝胶层析的各种条件，包括凝胶类型、层析柱大小、洗脱液、上样量、洗脱速度等等，都要根据具体的实验要求来选择。例如样品中各个组分差异较小，则实验要求凝胶层析要有较高的分辨率，提高分辨率的选择应主要包括：选择包括各个待分离组分但分离范围尽量小一些的凝胶，选择颗粒小的凝胶，选择分辨率高的凝胶类型，选择较长、直径较大的层析柱、减少加样量、降低洗脱速度等等。

G. 凝胶过滤层析的回收方法

如果不再使用可将其回收，一般方法是将凝胶用水冲洗干净滤干，依次用版70%、90%、95%乙醇脱水平衡至乙权醇浓度达90%以上，滤干，再用乙醚洗去乙醇、滤干、干燥保存。湿态保存方法是凝胶浆中加入抑菌剂或水冲洗到中性，密封后高压灭菌保存。

H. 凝胶过滤层析实验中常用的凝胶有哪些

SDS-PAGE 、琼脂糖

I. 影响凝胶过滤层析实验结果的因素有哪些

凝胶层析操作中应注意的一些具体问题.
(1)层析柱的选择
层析柱大小主要是根据样品量的多少以及对分辨率的要求来进行选择.一般来讲,主要是层析柱的长度对分辨率影响较大,长的层析柱分辨率要比短的高；但层析柱长度不能过长,否则会引起柱子不均一、流速过慢等实验上的一些困难.一般柱长度不超过100cm,为得到高分辨率,可以将柱子串联使用.层析柱的直径和长度比一般在1:25－1:100之间.用于分组分离的凝胶柱,如脱盐柱由于对分辨率要求较低,所以一般比较短.
(2)凝胶柱的鉴定
凝胶柱的填装情况将直接影响分离效果,关于填装的方法前面已有介绍,这里主要介绍对填装好的凝胶柱的鉴定.凝胶柱填装后用肉眼观察应均匀、无纹路、无气泡.另外通常可以采用一种有色的物质,如蓝色葡聚糖-2000、血红蛋白等上柱,观察有色区带在柱中的洗脱行为以检测凝胶柱的均匀程度.如果色带狭窄、平整、均匀下降,则表明柱中的凝胶填装情况较好,可以使用；如果色带弥散、歪曲,则需重新装柱.另外值得一提的是,有时为了防止新凝胶柱对样品的吸附,可以用一些物质预先过柱,以消除吸附.
(3)洗脱液的选择
由于凝胶层析的分离原理是分子筛作用,它不象其它层析分离方式主要依赖于溶剂强度和选择性的改变来进行分离,在凝胶层析中流动相只是起运载工具的作用,一般不依赖于流动相性质和组成的改变来提高分辨率,改变洗脱液的主要目的是为了消除组分与固定相的吸附等相互作用,所以和其它层析方法相比,凝胶层析洗脱液的选择不那么严格.由于凝胶层析的分离机理简单以及凝胶稳定工作的pH 范围较广,所以洗脱液的选择主要取决于待分离样品,一般来说只要能溶解被洗脱物质并不使其变性的缓冲液都可以用于凝胶层析.为了防止凝胶可能有吸附作用,一般洗脱液都含有一定浓度的盐.
(4)加样量
关于加样前面已经有所介绍,要尽量快速、均匀.另外加样量对实验结果也可能造成较大的影响,加样过多,会造成洗脱峰的重叠,影响分离效果；加样过少,提纯后各组分量少、浓度较低,实验效率低.加样量的多少要根据具体的实验要求而定：凝胶柱较大,当然加样量就可以较大；样品中各组分分子量差异较大,加样量也可以较大；一般分级分离时加样体积约为凝胶柱床体积的1％－5％左右,而分组分离时加样体积可以较大,一般约为凝胶柱床体积的10％－25％.如果有条件可以首先以较小的加样量先进行一次分析,根据洗脱峰的情况来选择合适的加样量.设要分离的两个组分的洗脱体积分别为Ve1和Ve2,那么加样量不能超过(Ve1－Ve2).实际由于样品扩散,所以加样量应小于这个值.
从洗脱峰上看,如果所要的各个组分的洗脱峰分得很开,为了提高效率,可以适当增加加样量；如果各个组分的洗脱峰只是刚好分开或没有完全分开,则不能再加大加样量,甚至要减小加样量.另外加样前要注意,样品中的不溶物必须在上样前去掉,以免污染凝胶柱.样品的粘度不能过大,否则会影响分离效果.
(5)洗脱速度
洗脱速度也会影响凝胶层析的分离效果,一般洗脱速度要恒定而且合适.保持洗脱速度恒定通常有两种方法,一种是使用恒流泵,另一种是恒压重力洗脱.洗脱速度取决于很多因素,包括柱长、凝胶种类、颗粒大小等,一般来讲,洗脱速度慢一些样品可以与凝胶基质充分平衡,分离效果好.但洗脱速度过慢会造成样品扩散加剧、区带变宽,反而会降低分辨率,而且实验时间会大大延长；所以实验中应根据实际情况来选择合适的洗脱速度,可以通过进行预备实验来选择洗脱速度.一般凝胶的流速是2－10 cm/hr,市售的凝胶一般会提供一个建议流速,可供参考.总之,凝胶层析的各种条件,包括凝胶类型、层析柱大小、洗脱液、上样量、洗脱速度等等,都要根据具体的实验要求来选择.例如样品中各个组分差异较小,则实验要求凝胶层析要有较高的分辨率,提高分辨率的选择应主要包括：选择包括各个待分离组分但分离范围尽量小一些的凝胶,选择颗粒小的凝胶,选择分辨率高的凝胶类型,选择较长、直径较大的层析柱、减少加样量、降低洗脱速度等等.