蛋白透析换液:1 mL可溶蛋白的三次外液置换

1.00 mL、约1 mg/mL的可溶His-GFP(约27 kDa),原液含250 mM咪唑、50 mM Tris和300 mM NaCl。

01本篇适用条件

1.00 mL、约1 mg/mL的可溶His-GFP(约27 kDa),原液含250 mM咪唑、50 mM Tris和300 mM NaCl。使用额定0.5–3 mL、10 kDa MWCO的即用再生纤维素透析器,换入20 mM Tris-HCl pH8.0、150 mM NaCl;每次外液200 mL,4°C三次换液。

02实验原理

小分子沿浓度梯度扩散,蛋白被膜大体截留。MWCO不是绝对筛子,应远低于蛋白大小;结合到蛋白的小分子、膜吸附与不充分平衡都会影响实际去除。外液更换比单纯延长同一桶时间有效。

03安全与适用范围

检查透析器与缓冲液兼容性;戴手套,针式器具需锐器培训。本文选择无针装样即用器,不照搬旧透析袋煮碳酸氢钠/EDTA预处理。冰箱内旋转搅拌电源必须符合设备安全要求。

04材料与仪器

His-GFP样本1 mL、10 kDa即用无针透析器、至少650 mL目标缓冲液、三只清洁250–500 mL容器、搅拌子、冷室、量取体积与测电导/pH设备、蛋白定量及GFP荧光检测。

05配液与用量

项目配制/体积核算
目标缓冲液1 L1 M Tris-HCl pH8.0 20 mL;5 M NaCl30 mL;水补至1000 mL20 mM Tris/150 mM NaCl
外液每次200 mL×3次总600 mL,另留润膜和检测
样本1.00 mL咪唑初始250 mM
理想一次平衡C后/C前=1/(1+200)约1/201
理想三次250/(201³) mM约0.0000308 mM;仅为完全平衡模型

06时间安排

阶段条件时间
润膜及装样4°C缓冲液约10分钟
第一外液4°C轻搅2小时
第二新外液4°C轻搅2小时
第三新外液4°C轻搅12–16小时
回收与质控低温30分钟

07开始前的准备

确认目标蛋白在新缓冲中稳定;先保留输入50 μL另份,主实验实际1.00 mL。外液pH必须记录温度,Tris冷却后的pH与室温不同。装置容量要留余量容纳渗透体积变化,不能塞满。透析不以体积是否增加判断成功。

08逐步操作

  1. 准备1 L目标缓冲液,混匀后测pH、温度和电导,取600 mL预冷,另留少量润膜与检测。
  2. 记录样本1.00 mL、浓度、原缓冲组成及预计蛋白质量,检查无可见沉淀。
  3. 检查透析器膜完整,按其已核实润膜需求将膜浸入目标缓冲约2分钟,不得浸泡盖口导致污染。
  4. 排去装样口多余缓冲,以无针口缓慢装入1 mL样本,避免引入大量空气;关紧密封。
  5. 将装置放入200 mL预冷外液,使膜完全接触外液、装样口按装置方向高于液面,检查无泄漏。
  6. 4°C轻搅2小时,搅拌子不得触碰膜;记录开始、结束与外液温度。
  7. 弃去第一外液前取小份留作漏蛋白检查,把装置移至新200 mL外液,4°C轻搅2小时。
  8. 再取第二外液检测份,将装置转入第三份200 mL新外液,4°C轻搅12–16小时。
  9. 结束后取出装置,吸去外壳液滴,检查膜及密封,轻轻回收样本到预冷低吸附管。
  10. 量实际回收体积,不强行用“原1 mL”计算;检查是否浑浊、絮状物及漏液。
  11. 测回收蛋白浓度、pH/电导及GFP荧光;原样与回收样使用各自基质空白和同一方法。
  12. 检测第一外液是否有明显GFP荧光/蛋白,结合体积计算回收率;若去咪唑用于敏感反应,应以适当测定验证残留。
  13. 标记样本新缓冲、体积、浓度及日期,按已验证稳定条件短期4°C保存;不要把理想模型数值写成实测残留。

09结果判断与质控

记录质量回收=回收浓度×实际体积/输入质量。电导接近新缓冲只说明可导电小分子趋于置换,不能特异证明咪唑完全去除。理想模型不包含膜吸附、蛋白结合与未平衡。沉淀须另统计,不能丢掉后仍称全回收。

10实验记录模板

装置/MWCO/批次输入mL/mg外液mL/pH/温度三次起止时间回收mL/浓度输入/回收荧光外液漏蛋白回收率/残留检查
待填待填待填待填待填待填待填待填

11常见问题与排错

出现沉淀:检查新缓冲pH/盐与目标稳定性,可先小试渐进换液。严重损失:查膜破损、密封、MWCO及膜吸附。脱盐不足:复核每次完整换液与混合,必要时再换新外液,不依据时间单独判定。

12参考资料

旧来源:网络手册物理173–174页。现代核对:SUNY Upstate Medical University,Purification of Human Cytoplasmic Actins From Saccharomyces cerevisiae,Bio-protocol 2023,13:e4894,实际核对10 kDa透析器、4°C大外液过夜置换;另核对EMBL PEPCF的透析/缓冲稳定性原则,查阅2026-11-02;本文采用即用10 kDa无针器的受限教学设计。装置具体润膜与装样方向必须由该器具有效技术文件确认,不采用旧透析袋煮洗路线;理想平衡公式独立计算,绝不作为实测残留。

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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。