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用半透膜制成的透析袋里并沉沒在大量的水中。袋內的小分子就不斷通過膜進入外部溶劑中待達到平衡為止。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。結扎管的一端并將所研究的材料充滿透析管(袋),然后結扎頂部。透析最好在新制備的管中進行,因為濕的透析袋非常容易受微 生物 感染。如果必須保存透析袋,則應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量(Mr)30000 以下的化合物通過。實際上沒有嚴格的界限,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的通透范圍可做精細分離之用。
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 和離子強度的水溶液來穩定所研究的分子。
2、大分子溶液透析時水將進入透析袋,因此應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散速度增加。此外,許多大分子對溫度很敏感,因此蛋白質等的透析通常在低溫條件下進行。
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
由于大分子電解質的存在,而使一般電解質不均等分配在半透膜兩側的平均狀態,稱為膜的平衡。
蛋白質溶液的滲透壓與溶液的pH 有關系。有酸性pH 下,蛋白質以陽離子存在,帶有正電荷;而在堿性pH 下,以陰離子存在,帶有負電荷。
當蛋白質 鹽溶液 透析時,帶電的蛋白質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,這就導致離子的膜兩邊不均等的分布,同時關系到pH 的變化。這種現象有就稱為董南效應,又稱分布,同時產生pH 的變化。
這種現象就稱為董南效應,又稱董南平衡。如帶負電荷的蛋白質 鹽溶液 對水透析時,蛋白質不能透過 透析袋 ,而它的反離子可以通過,結果造成環境介質中陽離子過多。為了保持中性,水就分解出氫離子移進 透析袋 內,蛋白質部分的pH 因此下降而水部分的pH 上升。
反之,如蛋白質帶正電荷,則pH 的變化相反。董南效應可以導致蛋白質沉淀或變性,因而是不可取的。為減少董南效應,透析通常對具有適當濃度的鹽溶液進行。
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