1.生物大分子的純化
凝膠過濾是依據(jù)分子量的不同來進行分離的，由于它的這一分離特性，以及它具有簡單、方便、不改變樣品生物學活性等優(yōu)點，使得凝膠過濾成為分離純化生物大分子的一種重要手段，尤其是對于一些大小不同，但理化性質(zhì)相似的分子，用其它方法較難分開，而凝膠過濾無疑是一種合適的方法。例如對于不同聚合程度的多聚體的分離等。
2.分子量測定
外水體積是指凝膠柱中凝膠顆粒周圍空間的體積，也就是凝膠顆粒間液體流動相的體積。內(nèi)水體積是指凝膠顆粒中孔穴的體積，凝膠層析中固定相體積就是指內(nèi)水體積�；|(zhì)體積是指凝膠顆粒實際骨架體積。而柱床體積就是指凝膠柱所能容納的總體積。洗脫體積是指將樣品中某一組分洗脫下來所需洗脫液的體積。設柱床體積為Vt，外水體積為Vo，內(nèi)水體積為Vi，基質(zhì)體積為Vg，則有：
Vt＝Vo＋Vi＋Vg
由于Vg相對很小，可以忽略不計，則有：
Vt＝Vo＋Vi
設洗脫體積為Ve，Ve一般是介于Vo 和Vt之間的。對于完-全排阻的大分子，由于其不進入凝膠顆粒內(nèi)部，而只存在于流動相中，故其洗脫體積Ve＝Vo；對于完-全滲透的小分子，由于它可以存在于凝膠柱整個體積內(nèi)（忽略凝膠本身體積Vg），故其洗脫體積Ve＝Vt。分子量介于二者之間的分子，它們的洗脫體積也介于二者之間。
在一定的范圍內(nèi)，各個組分的Kav以及Ve與其分子量的對數(shù)成線性關系。
Kav＝－b lg MW＋c
Ve＝－b’ lg MW＋c’
由此通過對已知分子量的標準物質(zhì)進行洗脫，作出Ve或Kav對分子量對數(shù)的標準曲線，然后在相同的條件下測定未知物的Ve或Kav，通過標準曲線即可求出其分子量。凝膠過濾測定分子量操作比較簡單，所需樣品量也較少，是一種初步測定
蛋白分子量的有效方法。這種方法的缺點是測量結果的準確性受很多因素影響。由于這種方法假定標準物和樣品與凝膠都沒有吸附作用，所以如果標準物或樣品與凝膠有一定的吸附作用，那么測量的誤差就會比較大；上面公式成立的條件是蛋白基本是球形的，對于一些纖維蛋白等細長的形狀的蛋白不成立，所以凝膠過濾不能用于測定這類分子的分子量；另外由于糖的水合作用較強，所以用凝膠過濾測定糖蛋白時，測定的分子量偏大，而測定鐵蛋白時則發(fā)現(xiàn)測定值偏��；還要注意的是標準蛋白和所測定的蛋白都要在凝膠過濾的線性范圍之內(nèi)。
3.脫鹽及去除小分子雜質(zhì)
利用凝膠過濾進行脫鹽及去除小分子雜質(zhì)是一種簡便、有效、快速的方法，它比一般用透析的方法脫鹽要快得多，而且一般不會造成樣品較大的稀釋，生物分子不易變性。一般常用的是Sephadex G-25，另外還有Bio-Gel P-6 DG或Ultragel AcA 202等排阻限較小的凝膠類型。目已有多種脫鹽柱成品出售，使用方便，但價格較貴。
4.去熱源物質(zhì)
熱源物質(zhì)是指微生物產(chǎn)生的某些多糖蛋白復合物等使人體發(fā)熱的物質(zhì)。它們是一類分子量很大的物質(zhì)，所以可以利用凝膠過濾的排阻效應將這些大分子熱源物質(zhì)與其它相對分子量較小的物質(zhì)分開。例如對于去除水、氨基酸、一些注射液中的熱源物質(zhì)，凝膠過濾是一種簡單而有效的方法。
5.溶液的濃縮
利用凝膠顆粒的吸水性可以對大分子樣品溶液進行濃縮。例如將干燥的Sephadex（粗顆粒）加入溶液中，Sephadex可以吸收大量的水，溶液中的小分子物質(zhì)也會滲透進入凝膠孔穴內(nèi)部，而大分子物質(zhì)則被排阻在外。通過離心或過濾去除凝膠顆粒，即可得到濃縮的樣品溶液。這種濃縮方法基本不改變?nèi)芤旱碾x子強度和pH值。
6.蛋白質(zhì)的復性
為了減少高濃度下的聚集反應,凝膠過濾層析技術也可以用來進行蛋白的體外復性。層析介質(zhì)的隔離作用,降低了蛋白之間相互作用產(chǎn)生的聚集,使復性濃度、復性率都得到很大的提高。同時,蛋白經(jīng)過凝膠過濾層析本身也可得到一定的純化。
兩個重要的因素影響凝膠過濾層析復性蛋白質(zhì)的收率：第1個是變性條件下蛋白質(zhì)的上樣，第二個是復性緩沖液中蛋白質(zhì)結構的變化。另外，蛋白質(zhì)上樣量也會影響蛋白質(zhì)復性收率，因為在層析柱的頂端會因為上樣量的增加而發(fā)生結構的聚集。
為了提高蛋白質(zhì)復性效率，發(fā)展了一種梯度凝膠過濾層析復性方法。在色譜柱中預先設置變性劑濃度的梯度，當復性的蛋白質(zhì)進入到柱子中后，由于蛋白質(zhì)的表觀分子量遠遠大于變性劑的，從而蛋白質(zhì)經(jīng)過了一個變性劑濃度逐步降低的環(huán)境，蛋白質(zhì)逐步地折疊復性，從而有效地降低了聚集體的形成，并能把聚集體和折疊的蛋白質(zhì)進行分離。
線性梯度在凝膠過濾層析中可能經(jīng)常會遇到，但是有時有些蛋白質(zhì)可能在某些變性劑濃度下不穩(wěn)定，在梯度過程中需要盡快跨越這些濃度過程；有時蛋白質(zhì)折疊的限速在某些變性劑濃度，此時需要增加此段的時間，所以在凝膠過濾層析中可以設計不同類型的梯度形式，以滿足不同的蛋白質(zhì)的復性需要。
原創(chuàng)作者：上海遠慕生物科技有限公司
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