4.1: 透析: 基于扩散的分离

透析是生物化学中用于根据扩散分离分子的常用技术。在此过程中，半透膜允许某些分子根据大小移动。该方法可应用于去除缓冲液，称为脱盐，或从蛋白质溶液中交换缓冲液分子或离子。

该视频介绍了透析的原理以及一般程序。本文综述了透析的几种应用，包括超速离心后去除梯度试剂、膜蛋白提取后去除去污剂以及通过改变溶液环境重建蛋白质。

生化样品通常具有较高的缓冲液浓度，可能会干扰下游处理和分析。透析是一种常见且廉价的技术，用于根据扩散分离分子。该方法利用半透膜，允许某些组件根据尺寸移动。本视频将展示透析的概念、一般程序及其在生物化学中的一些用途。

透析最重要的方面是半透膜，其孔隙可施加分子量截止，允许小于一定大小的分子通过。例如，10k 的膜通常会保留大于 10 道尔顿的分子。然而，截留分子量不是一个离散或精确的边界。该膜通常包含广泛的孔径，因此临界值附近的一小部分分子可能会丢失。

由于临界分子量是使用球状蛋白质定义的，因此质量相似的线性分子（如 DNA 或 RNA）可能会漏过。通常选择所需分子分子量的一半到三分之一的膜。

为了执行该程序，将样品放入膜中，然后将其添加到大量溶液中，称为透析液。随着时间的推移，较小的分子将自由扩散穿过样品和透析液之间的膜，而较大的生物分子则被保留在其中。透析是一个缓慢的过程。通常允许它在一夜之间运行，甚至跨越多天。

如果透析液是纯水，则总缓冲液浓度会降低，这一过程称为脱盐。如果溶液中含有其他小颗粒，则一些颗粒会进入样品中，导致缓冲液交换。由于透析是一个平衡过程，因此透析液可以多次刷新以进一步置换小分子。该过程完成后，将重新收集样品以进行进一步处理。

现在您已经了解了透析的基础知识，让我们来看看一般程序。

在开始程序之前，将膜预先浸泡在透析液中。这使得它更易于使用，并去除了任何防腐剂。准备好后，通常使用注射器收集样品，然后添加到透析容器中。这可以是裸管，也可以包含在包埋盒中。从透析装置中去除多余的空气，以最大限度地提高样品与膜的表面积。然后将设置物放入透析液中，搅拌以最大限度地提高扩散。它应该漂浮起来，以免抑制搅拌。

当样品和透析液之间达到平衡时，透析液会以相应的时间间隔更换。在最后一次更改后，反应通常会运行一整夜。足够的时间后，从包埋盒中取出无缓冲液或交换的样品。收集后，可以根据实验的性质对样品进行分析或进一步处理。

现在我们已经了解了一般的透析程序，让我们看看这项技术在生物化学中的一些使用方式。

密度梯度是分离复杂生物样品的常用方法。这个概念依赖于小颗粒（通常是蔗糖或氯化铯离子）上的分布。完成后，通常需要在处理收集的样品之前去除这些试剂。透析可以利用纯化的样品进行未来的分析。

某些蛋白质存在于细胞的脂质双层中，通常通过将它们散布到称为脂质体的球形脂质囊泡中进行研究。首先用去污剂提取蛋白质和脂质。透析可用于缓慢去除去污剂，形成蛋白脂质体。

纯化后，一些蛋白质错误折叠或变性，导致功能丧失。导致这些结构变化的化合物可以通过透析去除，从而导致功能分析物的重组。

您刚刚观看了 JoVE 关于透析的视频。您现在应该了解这种基于扩散的方法、一个简单的实验程序以及这种技术的使用。

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