硫酸铵分级沉淀:10 mL教学蛋白液的0–30%与30–60%分段

以指导者提供的10 mL非感染性教学蛋白混合液为样本,基液50 mM Tris-HCl pH7.5,无硫酸铵,蛋白总浓度约1–5 mg/mL。

01本篇适用条件

以指导者提供的10 mL非感染性教学蛋白混合液为样本,基液50 mM Tris-HCl pH7.5,无硫酸铵,蛋白总浓度约1–5 mg/mL。用与样本同温的100%饱和硫酸铵澄清储液做0–30%及30–60%两段。用于分级探索,不预设目标必在某一段。

02实验原理

高盐竞争水化使不同蛋白在不同盐饱和度沉淀。饱和百分数是相对于指定温度的饱和液,不是质量体积百分浓度。用饱和液加量公式V加=V原×(S终−S初)/(1−S终),本式以饱和分数和近似体积加和为教学计算。

03安全与适用范围

硫酸铵避免粉尘;4°C操作并戴手套、护目镜,冷冻离心配平。含高盐蛋白废液按本地废液要求收集。不要用旧文硫酸/氨水临时大幅调pH,更不用其有毒防腐剂保存。

04材料与仪器

10 mL蛋白样本、同温100%饱和硫酸铵澄清液至少30 mL(储液最终也含50 mM Tris-HCl,4°C校正pH7.5)、50 mM Tris-HCl pH7.5、50 mL离心管、小烧杯/搅拌子、4°C冷室、可设10000×g的冷冻离心机、透析器、适合去盐后蛋白定量/SDS-PAGE。

05配液与用量

阶段样本起始量饱和液加量近似最终体积/饱和度
第一段10.00 mL、0%10×0.30/0.70=4.286 mL14.286 mL/30%
第二段第一段实测上清V₁、30%V₁×(0.60−0.30)/(1−0.60)=0.75V₁1.75V₁/60%
第二段示例若上清V₁=14.00 mL10.50 mL24.50 mL/60%
每个沉淀重溶P0–30与P30–60各1 mL基液记录不能完全溶解的残渣去盐后定量
基液100 mL1 M Tris-HCl pH7.5储液5 mL,以水补至100 mL50 mM同温测pH

饱和储液由受训人员制备:使储液最终含50 mM Tris-HCl、4°C时pH7.5,在4°C加入过量硫酸铵至持续残余晶体,平衡过夜后取澄清上清并记录温度、缓冲组成和pH。调整缓冲液或pH后必须在4°C重新与过量硫酸铵平衡,确认仍为饱和液。不能把无缓冲饱和盐水或室温饱和液当作本储液。样本与盐储液均为50 mM缓冲,混合后不会因加盐储液而把缓冲浓度降到35或20 mM。

06时间安排

操作条件时间
预冷样本、饱和液、转子4°C30分钟
每段滴加/平衡4°C轻搅15–20分钟/30分钟
每段离心10000×g、4°C20分钟
后续去盐4°C透析至少三次换液至次日

07开始前的准备

记录输入并另取小份作输入检测,主实验保留10 mL。预标P0–30、S30、P30–60、S60;所有组分保留。蛋白定量可能被盐干扰,原样与各分段必须换入相同基液后比较。第二段加量依据第一段实际回收上清,不用理论值替代实测。

08逐步操作

  1. 检查蛋白样本清澈且无明显沉淀,记录10.00 mL体积、输入浓度、基液和目标检测方式。
  2. 将样本、饱和硫酸铵储液和离心转子预冷至4°C,确认储液澄清,标签注明最终50 mM Tris-HCl、4°C pH7.5及同温饱和状态;不符合则停止并请指导者重配。
  3. 量取4.286 mL同温饱和液,分次缓慢滴入10 mL样本,轻搅15–20分钟,不产生大量泡沫。
  4. 加完继续4°C轻搅30分钟,让盐浓度均匀且沉淀充分形成;记录浑浊出现时间。
  5. 把全液移入适用离心管,对称配平,10000×g、4°C离心20分钟。
  6. 小心把上清移入标记S30的管,保留P0–30沉淀;实测上清体积V₁。
  7. 按0.75×V₁量取饱和液,15–20分钟滴入S30,4°C轻搅混匀。
  8. 第二段加完再4°C轻搅30分钟,记录是否有新的絮状或微细沉淀。
  9. 10000×g、4°C离心20分钟,分别保留P30–60沉淀及实测体积的S60上清。
  10. 两份沉淀各用1.00 mL不含硫酸铵的基液温和重悬,冰上放15分钟;记录实际溶解体积与未溶物。
  11. 两份重溶液及S60取等输入比例小份,分别透析到相同基液,再测总蛋白、目标条带或活性。
  12. 计算各段体积×浓度、总质量平衡及目标活性分布;保留含目标且质量可接受的分段作后续纯化。
  13. 冷藏短期使用并记录后续去盐、保存条件,按本地要求处理高盐废液。

09结果判断与质控

报告每段实际回收与目标分布,不把出现沉淀等同纯化成功。分段总质量偏离输入需查体积损失、盐干扰和未溶蛋白;活性回收与总蛋白回收分开计算。

10实验记录模板

样本/输入mg温度/储液批次第一段加量S30实测mL第二段加量P0–30/P30–60/S60去盐后体积/浓度目标活性/质量平衡
待填待填待填待填待填待填待填待填

11常见问题与排错

全无沉淀:核对温度、饱和液状态及蛋白浓度,不能临时凭感觉加盐后仍标30%。沉淀难溶:温和浸泡并保留残渣,检查pH与目标稳定性。回收超过100%:优先查高盐检测干扰、空白及体积加和近似。

12参考资料

旧来源:网络手册物理170–172页。现代核对:NIH/NIAMS Protein Expression Laboratory,Wingfield,Protein precipitation using ammonium sulfate,Current Protocols 2001/开放作者稿2016,查阅2026-11-02,实际核对按饱和液体积加量公式、温度依赖与至少50 mM缓冲;故基液选50 mM Tris,避免铵盐酸化。本文使用同温饱和液进行可复算小试,替换旧文混淆饱和浓度、未明确加盐量与危险调pH建议;不宣称分段区间具有通用选择性。

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做完最后一步,再核对原始记录。填写实际用量、起止时间与观察结果;遇到异常,先记录,再查看排错说明。