蛋白质纯化（第二版）

Protein Purification（Second Edition）

索书号：Q51/B716(2)/2019/Y

ISBN：9781138312470

藏书地点：武大外教中心

蛋白质是生命活动的物质基础，也是生物体内的功能性大分子。随着分子生物学、结构生物学、基因组学等研究的不断深入，人们意识到仅靠基因组的序列分析来阐明生命活动的现象和本质是远远不够的，只有从蛋白质组学的角度来研究蛋白质，才能更好地把握生命现象和规律，揭示其本质。

要研究蛋白质，首先要得到高纯度的、具有生物学活性的、相对稳定的目的蛋白质，然后才能对其性质进行研究，进而才可能大规模生产应用，以造福人类。而蛋白质在组织或细胞中一般都是以复杂的混合物的形式存在，不同类型的细胞中含有不同结构和功能的蛋白质，这就使得蛋白质纯化成为一项精细而复杂的任务。因此，高效的蛋白纯化技术和手段是蛋白质研究的基础和关键之一。

蛋白质纯化的目的通常是为了获得纯品蛋白质，以便深入研究蛋白质的活性位点、活性机制、空间结构、结构与功能之间的关系，所以蛋白质纯化的意义在于：1、研究生命本质的需要：从生物材料中纯化制备蛋白质，研究其结构与功能，对于了解生命活动的规律，阐明生命现象的本质有重大意义。2、工业生产的需要：食品、发酵、纺织、皮革等工业需要大量高活力的酶制剂。如用淀粉酶制造葡萄糖、麦芽糖、糊精以及糖浆等。3、医疗的需要：许多蛋白质是安全有效的药品，如蛋白水解酶复剂作为消化药物被广泛使用尿激酶可以治疗各种血栓性疾病等。4、基因工程的需要：对具有生理活性的蛋白质和酶进行基因工程改造，以提高其生理活性、酶活力和蛋白质的热稳定性等，必须首先得到纯化的蛋白质，在纯品蛋白质的基础上再进行改造，如定点突变等。

蛋白纯化要利用不同蛋白间内在的相似性与差异，利用各种蛋白间的相似性来除去非蛋白物质的污染，而利用各蛋白质的差异将目的蛋白从其他蛋白中纯化出来。每种蛋白间的大小、形状、电荷、疏水性、溶解度和生物学活性都会有差异，利用这些差异可将蛋白从混合物如大肠杆菌裂解物中提取出来得到重组蛋白。

蛋白的纯化大致分为粗分离阶段和精细纯化阶段两个阶段。一般蛋白纯化采用的方法为树脂法。粗分离阶段主要将目的蛋白和其他细胞成分如DNA、RNA等分开，由于此时样本体积大、成分杂，要求所用的树脂高容量、高流速、颗粒大、粒径分布宽，可以迅速将蛋白与污染物分开，必要时可加入相应的保护剂(例如蛋白酶抑制剂)，防止目的蛋白被降解。精细纯化阶段则需要更高的分辨率，此阶段是要把目的蛋白与那些分子量大小及理化性质接近的蛋白区分开来，要用更小的树脂颗粒以提高分辨率，常用离子交换柱和疏水柱，应用时要综合考虑树脂的选择性和柱效两个因素。选择性指树脂与目的蛋白结合的特异性，柱效则是指各蛋白成分逐个从树脂上集中洗脱的能力，洗脱峰越窄，柱效越好。仅有好的选择性，洗脱峰太宽，蛋白照样不能有效分离。

分离纯化某一特定蛋白质的一般程序可以分为前处理、粗分级、细分级三步。分离纯化某种蛋白质，首先要把蛋白质从原来的组织或细胞中以溶解的状态释放出来并保持原来的天然状态，不丢失生物活性。为此，动物材料应先剔除结缔组织和脂肪组织，种子材料应先去壳甚至去种皮以免受单宁等物质的污染，油料种子最好先用低沸点的有机溶剂如乙醚等脱脂。然后根据不同的情况，选择适当的方法，将组织和细胞破碎。当蛋白质提取液(有时还杂有核酸、多糖之类)获得后，选用一套适当的方法，将所要的蛋白与其他杂蛋白分离开来。一般这一步的分离用盐析、等电点沉淀和有机溶剂分级分离等方法。这些方法的特点是简便、处理量大，既能除去大量杂质，又能浓缩蛋白溶液。有些蛋白提取液体积较大，又不适于用沉淀或盐析法浓缩，则可采用超过滤、凝胶过滤、冷冻真空干燥或其他方法进行浓缩。样品经粗分离以后，一般体积较小，杂蛋白大部分已被除去。进一步纯化，一般使用层析法包括凝胶过滤、离子交换层析、吸附层析以及亲和层析等。必要时还可选择电泳法，包括区带电泳、等电点聚焦等作为最后的纯化步骤。用于细分级分离的方法一般规模较小，但分辨率很高。结晶是蛋白质分离纯化的最后步骤。尽管结晶过程并不能保证蛋白一定是均一的，但是只有某种蛋白在溶液中数量上占有优势时才能形成结晶。结晶过程本身也伴随着一定程度的纯化，而重结晶又可除去少量夹杂的蛋白。由于结晶过程中从未发现过变性蛋白，因此蛋白的结晶不仅是纯度的一个标志，也是断定制品处于天然状态的有力指标。

《蛋白质纯化》（第二版）一书于2019年由CRC Press出版社出版，作者是Philip L. R. Bonner。本书提供了主要的色谱技术的指南，包括非亲和吸附技术、亲和程序、非吸附技术和监测蛋白质纯度的方法。本书从水的性质开始，介绍了净化过程中相关的氨基酸和蛋白质的特征，并对纯化蛋白质的策略和设备进行了概述，然后讨论并举例说明了每种技术及其应用。本书对蛋白质提纯的基本理论的阐述使它成为研究相关项目的本科生和研究生的理想指导手册。对于更有经验的研究人员来说，本书也将是一个有用的指南，对蛋白质提纯中使用的技术和产品有很好的概述。

本书作为研究蛋白质纯化相关技术的专业书记，内容专业详实，语言浅显易懂，除此之外还有以下特点：

1、本书不仅介绍了蛋白质纯化的基础知识，还详细介绍了方法和技术，并结合具体实例的应用，使读者能够更加全面地了解蛋白质纯化的发展与进步。

2、索引文献丰富，证明了这本书的知识性，真实性。而且，这些索引文献绝大部分都是最新研究，让读者全面了解该领域的前沿进展。

3、在本书的最后，将出现的专业词汇都罗列出来，并予以注解，大大方便了大家在阅读过程中对蛋白质纯化研究的专业术语的认知。

4、本书最鲜明的特点就是，图片生动形象，语言浅显易懂。语言介绍的同时，附上可以说明问题的图片，本来复杂枯燥的蛋白质纯化知识变得简单易懂，增加了本书的趣味性，对于初学者有很大的帮助。

本书目录

1.水、pH和缓冲液

2.蛋白质的结构和性质

3.层析与蛋白质提纯策略

4.基础工作

5.用于蛋白质提纯的非亲和吸附技术

6.以亲和力为基础的提纯蛋白质的程序

7.蛋白质的非吸收提纯技术

8.蛋白质溶液纯度的检测方法

附录1.热力学定律和吉布斯自由能方程

附录2.氨基酸的性质

附录3.生物学中常用的单位

附录4.层析的运行

附录5.测定PPM溶液中化合物的浓度

附录6.各章练习的答案。

兰天武汉大学生命科学学院硕士研究生