Адсорбция фракционирование ферментов

Преимуществом колоночной хроматографии является возможность количественного фракционирования больших количеств веществ без превращения их в какие-либо производные. Однако хорошее разделение часто возможно лишь при малых скоростях элюирования, поэтому были разработаны новые виды колоночной хроматографии. Методы аффинной и адсорбционной хроматографии основаны на избирательной адсорбции молекул на нерастворимом адсорбенте, который содержит группы (молекулы), специфически взаимодействующие с молекулами подлежащих очистке соединений, например ингибиторы (для очистки ферментов) или антитела (для очистки антигенов) в настоящее время эти методы нашли широкое применение и для разделения углеводов. Невзаимодействующие с адсорбентом примеси удаляются, а связанный с адсорбентом сахар затем десорбируют способом, не приводящим к его разрушению. Десорбцию можно осуществить, изменяя pH, ионную силу среды или применяя соответствующий ингибитор взаимодействия, удерживающего вещество на адсорбенте. Для разделения ряда полисахаридов были использованы иммобилизованные формы (см. разд. 26.3.7.6) конканавалина А [40], являющегося фитогемагглютинином (лектином), который специфически взаимодействует с разветвленными полисахаридами определенного строения в настоящее время применяют и другие иммобилизованные фитогемагглютинины. Колоночная хроматография на носителях, покрытых полиароматическими соединениями [41], также находит применение для разделения полисахаридов. Благодаря достижениям в производстве носителей для жидкостной хроматографии под высоким давлением можно осуществить хроматографическое разделение быстро и избирательно описаны методы фракционирования небольших олигосахаридов, продолжающегося менее 1 ч [42]. [c.224]

Избирательную адсорбцию ферментов проводят двумя основными способами. Если фермент адсорбируется, то его тем самым извлекают из смеси, а затем элюируют. При этом балластные белки в растворе остаются в подобных случаях говорят о положительной адсорбции. Возможно и обратное — фермент не адсорбируется, а действие адсорбента состоит в том, что он убирает из раствора неактивные, загрязняющие фермент белки, которые способны связываться с ним. Тем самым ферментный белок очищается. Это случай негативной (отрицательной) адсорбции. При любом варианте необходимо тщательно соблюдать условия pH, температуры и ионной силы. Если в растворах ферментов содержатся — часто это бывает после солевого фракционирования — значительные количества минеральных солей, то они мещают адсорбции и их лучше удалить либо диализом, либо пропустив раствор через сефадекс. Кроме того, для лучшего связывания фермента желательно, чтобы концентрация его в растворе была невелика (не более 0,5—1,0%), количество адсорбента было большим, по весу в 15—20 раз превышающим количество ферментного белка, а pH среды был слабокислым. [c.149]

Многократное повторение актов адсорбции и десорбции при течении раствора через слой адсорбента приводит к отставанию наиболее поверхностно-активных компонентов, что позволяет определить их содержание в исходном растворе или отделить их от других, менее адсорбционно-активных веществ. Методы адсорбционной хроматографии широко применяются для фракционирования аминокислот, нуклеиновых кислот, белков и других биополимеров, для выделения различных ферментов и лекарственных препаратов (пенициллина, тетрациклина, алкалоидов и др.). [c.93]

Иногда перед адсорбцией на специфическом сорбенте бывает необходимо освободиться от белков-примесей путем предварительного фракционирования. Если изменить условия адсорбции, такие, как pH, ионную силу, темшературу, скорость потока и диэлектрическую проницаемость, можно избирательно исключить некоторые ферменты. Более того, для предотвращения адсорбции некоторых из них можно добавить в раствор ингибитор или другие лиганды. Используя носитель с порами малого размера, можно исключить белки с высокой молекулярной массой. Повысить избирательность можно также, применяя специфическое элюирование. Специфические ингибиторы или субстраты могут быть применены для избирательного элюирования индивидуальных ферментов. В гл. 10 приведены примеры разделения смесей ферментов на сорбентах с групповой специфичностью для выделения индивидуальных веществ применялись градиенты pH, ионной силы или температуры. [c.107]

Холинэстераза со свойствами, близкими к ферменту сыворотки крови, была получена из панкреатической железы собаки еще в 1943 г. методом фракционирования сульфатом аммония и адсорбцией на кизельгуре в сравнительно высокоочищенном состоянии (уд. активность —30Q Е/мг) [85]. В дальнейшем работа с этим ферментом практически не проводилась. [c.164]

В начале, по-видимому, всегда целесообразно отделить заметную часть балластных белков путем фракционной денатурации прогреванием или осаждением в слабокислой среде. Наоборот, кристаллизацию выгоднее проводить на заключительных этапах очистки. Основными операциями, выполняемыми на средних стадиях, являются фракционирование органическими растворителями, нейтральными солями, адсорбцией или хроматографическим разделением на колонках, в том числе с применением ионообменников. Очень важно, по возможности, чередовать этапы таким образом, чтобы избежать операции диализа. Так, высаливание, удобное в качестве первого этапа, требует диализа, но фракционирование спиртом позволяет его избежать. Простого прибора для быстрого диализа больших объемов жидкостей пока еще не существует можно полагать, что из всех способов очистки диализ — самый медленный и неудобный. Его легче проводить в заключительных стадиях, когда вещества уже мало и объемы невелики. Во время диализа возможны значительные потери активности фермента. С большими объемами жидкостей неудобно работать и в колонках последние лучше использовать [c.155]

Полученные неочищенные ферментные препараты могут быть освобождены от примесей (солей буферных растворов и неактивного белка) различными способами диализом, фракционированным осаждением белка сульфатом аммония и другими осадителями, избирательной адсорбцией на гидроокиси алюминия и фосфате кальция, ионнообменной хроматографией на смолах, с помощью электрофореза и кристаллизации. Многие ферменты в настоящее время уже получены в чистом кристаллическом виде. [c.134]

Методы получения и очистки ферментов. Ферменты получают обычно путем извлечения их из органов и тканей при помощи воды или глицерина. Если же они оказываются нерастворимыми, то материал тонко измельчают и сохраняют в виде сухого порошка. Следовательно, н вытяжки, и порошки содержат большое количество всевозможных примесей. Чтобы освободиться от низкомолекулярных веществ, например солей, аминокислот, сахаров, вытяжки подвергают диализу. Кроме того, в настоящее время используют фракционированное высаливание, адсорбцию с последующей элюцией, ультрацентрифугирование, электрофорез, а также хроматографическую абсорбцию. [c.339]

Однако, как ни легко этот метод описать, его не так просто оказалось применить на деле. Дело в том, что, как показала практика, с ферментами нужно обращаться гораздо мягче, чем это позволяли методы, известные химикам-органикам на рубеже XIX и XX вв. Поэтому, прежде чем приступить к очистке и выделению ферментов, нужно было сначала разработать новые и очень мягкие методы фракционирования. Эти новые методы фракционирования заключались в следующем. Фермент осаждали из экстрактов, добавляя к водному раствору органические растворители или высокие концентрации солей использовали также обратимую адсорбцию содержащегося в экстракте фермента на ионных поверхностях различных твердых материалов, например силикагеля. Как бы то ни было, выделение из клеточного экстракта фермента в чистом виде представляло собой грандиозную задачу — ведь даже фермент, которого в клетке относительно много, редко составляет более 1%, а обычно всего лишь 0,1% всего органического материала клетки. До этого из биологических источников в достаточно чистом виде были получены лишь немногие органические соединения. Из-за этих трудностей фермент в чистом виде был впервые получен лишь в 1926 г. Джеймсом Самнером. Это была уреаза, катализирующая гидролиз мочевины с образованием аммиака и СО . [c.82]

Небольшие количества органического растворителя (например, до 10% по объему) практически не оказывают влияния на результаты фракционирования другими методами. Исключение составляют методы гидрофобной хроматографии (разд. 4.8) и аффинной адсорбции, зависящие от гидрофобных взаимодействий (разд. 4.5), а также часто фракционирование с помощью высаливания. Если фермент относительно стабилен к действию растворителя, фракционирование сульфатом аммония можно проводить в присутствии растворителя. Однако концентрация соли, необходимая для осаждения белка, будет при этом, вероятно, несколько выше, что обусловлено присутствием молекул органического растворителя, препятствующих гидрофобной агрегации белка при высокой концентрации соли. Излишки рас- [c.79]

По своему существу аффинная хроматография — это особый тип адсорбционной хроматографии. В отличие от того, что было описано в гл. 6, адсорбция здесь осуществляется за счет биоспецифп-ческого взаимодействия между молекулами, закрепленными на матрице, т. е. связанными в неподвижной фазе, и комплементарными к ним молекулами, подлежащими очистке или фракционированию, поступающими, а затем элюируемыми с подвижной фазой. Биоспеци-фическое взаимодействие отличается исключительной избирательностью, а зачастую и очень высокой степенью сродства между партнерами. Оно лежит в основе множества строго детерминированных процессов, протекающих в организме. В качестве примеров можно назвать взаимодействия между ферментами и их субстратами, кофакторами или ингибиторами, между гормонами и их рецепторами, между антигенами и специфическими для них антителами, между нуклеиновыми кислотами и специфическими белками, связывающимися с ними в процессе осуществления своих функций (полимераза.мп, нуклеазами, гистонами, регуляторными белками), а также между самими нуклеиновыми кислотами-матрицами и продуктами их транскрипции. Наконец, многие малые молекулы (витамины, жирные кнслоты и др.) специфически связываются со специальными транспортными белками. [c.339]

Очень перспективным методом очистки воды от всевозможных загрязняющих ее веществ, особенно синтетических, является использование иммобилизованных (закрепленных, нерастворимых) ферментов — ферментов второго поколения . Идея закрепления ферментов на нерастворимом в воде носителе и применения таких мощных катализаторов в технологических процессах и медицине возникла давно. Еще в 1916 г. осуществлена адсорбция инвертазы на активированном угле в свежевыделенной гидроокиси алюминия. С 1951 г. для фракционирования антител и выделения антигенов используют конъюгацию белков с целлюлозой. До недавнего времени существовал единственный метод закрепления ферментов — обыкновенная физическая адсорбция. Однако адсорбционная емкость известных материалов относительно белков явно недостаточна, а силы адгезии невелики, и разрыв связи между ферментом и поверхностью адсорбента может наступать от малейших изменений условий процесса. Поэтому такой метод иммобилизации не нашел широкого применения, но, поскольку он прост и может, по-видимому, способствовать выяснению механизма действия ферментов в живых системах, илах и почве, а в некоторых случаях применяться на практике, некоторые исследователи занимаются изучением адсорбции ферментов, поиском новых, эффективных носителей и т. д. [104, 206]. [c.176]

Реакция (2). Фермент, катализирующий превращение бу-тирильного производного кофермента А в его кротоноильное производное, зеленого цвета он был выделен из экстракта, полученного из митохондрий мяса при обработке его ацетоном, в виде твердого вещества, с которым проводились следующие операции 1) фракционирование с сульфатом аммония 2) обработка гелем гидроокиси цинка 3) фракционирование со спиртом 4) адсорбция на окиси алюминия 5) повторное фракционирование со спиртом 6) электрофорез при pH 8. Выделенный таким образом фермент, как показало ультрацентрифугирование, был гомогенным. Его спектр поглощения свидетельствовал о том, что он содержит [c.279]

Нужно отметить, что между этими двумя очень сходными реакциями нельзя провести резкой грани. В присутствии некоторых субстратов, папример спиртов, каталаза действует подобно пероксидазе [116]. Кристаллическая пероксидаза была выделена из хрена Теореллом [117]. Для очистки фермента им было использовано несколько методов адсорбция на алюминии, осаждение пикриновой кислотой, электрофорез и фракционированное осаждение сернокислым аммонием. Молекулярный вес полученной пероксидазы оказался равным 44 000 [пН Из молока была выделена другая пероксидаза с молекулярным весом 93 ООО, получившая название лактопероксидазы [118]. Молекула пероксидазы имеет резко выраженное асимметрическое строение (отношение осей 7 1) [117]. Простетическая группа может быть отщеплена от пероксидазы под действием ацетона и соляной кислоты при —15°. На основании данных, полученных при электрометрическом титровании и при изучении зависимости активности фермента от pH, было сделано заключение, что простетическая группа пероксидазы соединена с апоферментом не только посредством атомов железа, но также при помощи двух карбоксильных групп протогемина. Фермент-субстратные комплексы каталазы и пероксидазы были рассмотрены выше. [c.298]

Большая часть методов выделения основывается на методике Чарльза и Скотта [5], которые использовали бычью печень и бычьи легкие как недорогой источник гепарина. Ткань подвергают автолизу и затем экстрагируют щелочным раствором. Растворимый белок удаляют, разрушая его с помощью ферментов, а жиры извлекают спиртом. Эта методика была упрощена обработке протеолитическими ферментами подвергалась непосредственно ткань [6, 7]. Предложен ряд методик окончательной очистки гепарина. Наибольшую ценность имеет метод, предусматривающий приготовление бензидиновой соли, которую затем превращают в кристаллическую кислую бариевую соль [8]. Кристаллическую кислую или нейтральную бариевую соль фракционируют. Новейшие методы заключаются во фракционировании цетилпиридиниевой соли [9 — 10] (см. также стр. 288) и адсорбции на колонках с различными ионообменными смолами [11 ] и ЭKTEOЛA-цeлJtюлoзoй [12]. Приведенная ниже методика основана на первоначальной методике Чарльза и Скотта [5, 8], и очистка проводится с использованием кристаллической кислой бариевой соли [13]. [c.365]

Сейчас имеется в продаже много готовых адсорбентов, которые можно использовать для работы с самыми разными белками. Из-за низкой емкости и высокой стоимости этих адсорбентов метод чаще применяется для очистки белков, составляющих лишь незначительную часть всех белков, присутствующих в смеси. В этом случае он может быть использован в качестве первого (и иногда единственного) этапа очистки. С другой стороны, при работе с большими количествами фермента (например, 100 мг) чаще применяют другие методы, па крайней мере в качестве предварительных этапов в процессе фракционирования, а стадия аффинной адсорбции вводится только в конце для окончательной очистки препарата. Адсорбенты можно использовать многократно при условии,. что после использования их немедленно промывают (например, растворами мочевины или додецилсульфата натрия) и хранят с добав- [c.162]

Некоторые ферменты необыкновенно устойчивы к инактивации, вызываемой любым из факторов, описанных в разд. 6.2. Часто это отмечается даже тогда, когда процедура очистки продолжается в течение нескольких недель. Внеклеточные ферменты отличаются большой устойчивостью потому, что 0Н1И существуют в более жестких природных условиях. В таких случаях быстрота операций не имеет большого значения, если решены проблемы протеолитической инактивации. Но в других случаях, когда стабильность фермента не столь велика, скорость опе раций может быть гораздо важнее, чем разрешегаие, достигаемое на каждом этапе, даже если это означает включение дополнительной стадии очистки для окончательного удаления из препарата примесей. При очистке нестабильных ферментов следует исключать диализ и гель-фильтрацию на медленно фильтрующих средах. Если это возможно, то одна стадия фракционирования должна следовать за другой без длительной подготовки. Так, после солевого фракционирования может идти гель-фильтрация, поскольку на этой стадии удаляется соль и в то же время происходит фракционирование белков. Но после солевого фракционирования нельзя сразу же использовать метод ионного обмена. Его можно применять только в исключительных случаях, когда соль, содержащаяся в осадке, не препятствует адсорбции нужного белка. Непосредственно после стадии ионного обмена невозможно использовать гель-фильтрацию, так как фракции нужно сконцентрировать, — очень редко при элюции с ионообменника получается острый пик, содержащий концентрированный раствор данного вещества (см., однако, обсуждение аффинной элюции в разд. 4.4 и х роматофокуси-рования в разд. 4.3). После фракционирования смеси с помощью органического растворителя может следовать ионный [c.266]