Особенности ионообменных реакций с участием биологически активных веществ. Ионообменная сорбция пептидов и белков

1. Особенности ионообменных реакций с участием биологически активных веществ. Ионообменная сорбция пептидов и белков.

СТ УДЕ НТК А
Г Р. Х - 450 0 07
ПРЕ ПОД А В АТЕ ЛЬ
ДО Ц . К . Х . Н.
ТО К А Р Е В А А . Ю.
БЕ Р СЕ НЕ ВА В . С.

2. Общие сведения

• Ионная сорбция— гетерогенная химическая реакция обмена между ионами
электролита в подвижной фазе и ионами твердофазного полиэлектролита.
• Механизмы сорбционных процессов:
Химический
(адсорбат соединяется с
функциональными группами
сорбента при одновременном
изменении электронных
орбиталей).
Физический (орбитали
сорбируемого вещества
(адсорбата) не меняются)
Ионообменная сорбция.

3. Селективность сорбции на различных сорбентах

Селективность сорбции на
минеральных сорбентах
зависит от:
Селективность сорбции
биологически активных
веществ (БАВ) на полимерных
ионитах определяется:
• энергии эквивалентного ионионного обмена;
• ион-ионными
взаимодействиями;
• общих гидрофильногидрофобных характеристик • другими механизмами
сорбируемой молекулы.
связывания.

4. Связывание БАВ на полимерных ионитах

1) Аминокислоты, нуклеотиды, антибиотики, фосфолипиды имеют в
своих структурах электростатически заряженные (ионогенные)
группы и электронейтральные полярные участки молекулы, и
центры гидрофобного связывания.
2) Полимерная сетка ионита, и молекулы БАВ способны к
определенным конформационным перестройкам, которые
позволяют сорбенту и сорбату подстраиваться друг к другу.
Полифункциональность таких сорбционных взаимодействий очень
велика при сорбции БАВ полимерной природы: пептидов, белков,
нуклеиновых кислот и гликопротеинов.

5. Характеристики БАВ

• химическая структура;
• молекулярная масса;
• кислотно-основные свойства;
• гидрофильно-гидрофобные свойства;
• теромостабильность и устойчивость.

6. Пример применения.

Получение γглобулинов, иммунных
комплексов, вирусов и
вакцинных препаратов
Условие
• сохранение и стабилизация
биологической активности
• Применение
специальных
ионообменных
материалов с
высокой
селективностью и
полной
обратимостью
сорбции БАВ из
многокомпонентных
растворов.

7. Требования к сорбентам

СОРБЕНТ ДОЛЖЕН БЫТЬ:
• ГИДРОФИЛЕН;
• ВЫСОКОПРОНИЦАЕМ ДЛЯ БАВ;
• ИМЕТЬ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ГРУППЫ ДЛЯ ИОН-ИОННЫХ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ;
• ЛОКАЛЬНОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ НЕИОНОГЕННЫХ
ПОЛЯРНЫХ И ГИДРОФОБНЫХ СОРБЦИОННЫХ ЦЕНТРОВ
ДОЛЖНО СООТВЕТСТВОВАТЬ ВОЗМОЖНОСТЯМ
ЦЕЛЕВОГО ВЕЩЕСТВА УЧАСТВОВАТЬ В
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫХ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯХ.

8. ОСОБЕННОСТИ ИОНООБМЕННЫХ РЕАКЦИЙ С УЧАСТИЕМ БАВ

РА З МЕ Р МОЛ Е К УЛЫ Ц Е Л Е В О ГО
ПР ОД У КТА
ИО НИТ ДОЛ Ж ЕН ИМЕ Т Ь
ДО СТАТО Ч НУЮ Г ИД РАТА ЦИЮ Д Л Я
СОХ РАНЕНИЯ НАТ ИВ НО Й
СТ Р У К ТУРЫ БЕ Л КО В ЫХ
МА К Р О МОЛЕ КУЛ И О ПТ ИМА ЛЬ НУЮ
КО НЦ Е НТ РА ЦИЮ И О Н О Г Е Н Н ЫХ
Г Р У ПП НА СО Р БЦ ИОННО Й
ПОВЕРХ НОСТИ Д Л Я
СЕ Л Е К ТИВНО ГО СВ Я З ЫВ А НИЯ
Ц Е Л Е В ОГО КО МПО НЕ НТА.

9. Сорбция ферментов и других белков.

Ф Е Р МЕ НТЫ И Д Р. БЕ Л К И О БЛ А Д АЮТ СПО СО БНО СТ ЬЮ А ДСО Р БИР ОВ АТЬ СЯ НА
РА З Л ИЧ НЫХ НЕ РАСТ В О Р ИМЫХ СО Е Д ИНЕНИЯ Х.
В А Ж НЕ ЙШ ИМИ А ДСО Р БЕНТА МИ БЕ Л КО В Я В Л Я ЮТСЯ ИО НО О БМЕ ННИК И: Г Е Л И
Ф О СФАТА К А Л Ь Ц ИЯ , Г Е Л И Г ИД РО КСИДА А Л Ю МИНИЯ .
ИО НО О БМЕННА Я СО Р БЦ ИЯ ПО З В ОЛ Я ЕТ ПОЛ У ЧИТЬ Ф Е Р МЕ НТ Ы С БОЛ Ь ШИМ
ВЫХОДО М И С В ЫСО КОЙ СТ ЕПЕНЬ Ю ОТ ЧИСТ КИ.

10. Сорбция белков

• В ИО НО О БМЕ ННИК А Х БЕ Л К И
СВ Я З ЫВ А ЮТСЯ С ПО МО Щ Ь Ю
ЭЛ Е К Т РО СТАТИЧ ЕСК ИХ СИЛ .
• Т ИПИЧ НЫЕ ИО НО О БМЕННИК И Д ИЭТ ИЛАМИНОЭТ ИЛ ( Д ЭАЭ) И
К А Р БО КСИМЕТ ИЛ ( К М) Ц Е Л Л ЮЛОЗЫ
ИМЕ ЮТ В НА БУ Х ШЕ М СО СТО Я НИИ ДО 0 . 5 М
КО НЦ Е НТ РА ЦИИ З А Р Я Ж Е ННЫХ Г Р У ПП.
• ЭТ И ЗАРЯД Ы В КОЛ ОНКЕ
НЕ ЙТ РА ЛИЗУЮТСЯ ИО НА МИ
ПР ОТ ИВ О ПОЛОЖНО ГО З НА К .
• СУ ММА Р НЫЙ З А Р Я Д БЕ Л К А ИМЕ Е Т ТОТ Ж Е
З НА К , Ч ТО И ПР ОТ ИВ О ИОНЫ .
• БЕЛ ОК ПРИ ПРОХОЖ ДЕНИИ СКВОЗЬ
КОЛ О НК У БУД ЕТ В ЫТ Е СНЯ Т Ь
ПР ОТ ИВ О ИО НЫ .
• В МЕ СТ Е НА ХОЖ Д Е НИЯ БЕ Л К А НЕ ЙТ РА ЛЬ НА Я З О НА .

11. Ионообменники

ИО НО О БМЕННИКИ МО Г УТ БЫТ Ь З А Р Я Ж Е НЫ ПО - РА З НО МУ В З А В ИСИМО СТ И
ОТ В ИД А ИХ МОД ИФ ИК А ЦИИ.
КАТИОНООБМЕННИКИ:
карбокси-метилпроизводные,
фосфо- или
сульфопропилпроизводные.
АНИОНООБМЕННИКИ:
ДЭАЭ (эиэтилоаминоэтил)
ТЭАЭ( триэтиламиноэтил)
ЧАЭ (четвертичный аминоэтил)
ПЭИ (полиэтиленимино)
производные.

12.

После адсорбции белка на колонке происходит его элюция.
1) Изменение рН буфера до величины, при которой связь с
белком ослабеет .
2) Повышение ионной силы, что вызовет ослабление
электростатического взаимодействия адсорбента с
белком.

13. 1.Выделяемые БАВ различаются молекулярными размерами, гидрофобностью и электрохимическими характеристиками, которые могут быть

Выводы
1.Выделяемые БАВ различаются молекулярными
размерами, гидрофобностью и
электрохимическими характеристиками,
которые могут быть использованы для
разделения этих веществ с помощью
специальных ионообменных материалов.
2.Ионообменная сорбция позволяет получить
ферменты с большим выходом и высокой
степенью отчистки.

14.

СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ!