SPECJALNE TECHNIKI ROZDZIELANIA W BIOTECHNOLOGII. Laboratorium nr1 CHROMATOGRAFIA ODDZIAŁYWAŃ HYDROFOBOWYCH

Podobne dokumenty
6. Chromatografia oddziaływań hydrofobowych (hydrophobic interaction chromatography HIC)

PORÓWNANIE FAZ STACJONARNYCH STOSOWANYCH W HPLC

4. WYZNACZENIE IZOTERMY ADSORPCJI METODĄ ECP

ROZDZIELENIE OD PODSTAW czyli wszystko (?) O KOLUMNIE CHROMATOGRAFICZNEJ

RP WPROWADZENIE. M. Kamiński PG WCh Gdańsk Układy faz odwróconych RP-HPLC, RP-TLC gdy:

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

Ślesin, 29 maja 2019 XXV Sympozjum Analityka od podstaw

SPECJALNE TECHNIKI ROZDZIELANIA W BIOTECHNOLOGII. Laboratorium nr1 ODSALANIE I ZATĘŻANIE ROZTWORU BIAŁKA W PROCESIE FILTRACJI STYCZNEJ

Wpływ ilości modyfikatora na współczynnik retencji w technice wysokosprawnej chromatografii cieczowej

CHROMATOGRAFIA W UKŁADACH FAZ ODWRÓCONYCH RP-HPLC

WPŁYW ILOŚCI MODYFIKATORA NA WSPÓŁCZYNNIK RETENCJI W TECHNICE WYSOKOSPRAWNEJ CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

Pytania z Wysokosprawnej chromatografii cieczowej

5. WYZNACZENIE KRZYWEJ VAN DEEMTER a I WSPÓŁCZYNNIKA ROZDZIELENIA DLA KOLUMNY CHROMATOGRAFICZNEJ

CHROMATOGRAFIA BARWNIKÓW ROŚLINNYCH

Kolumnowa Chromatografia Cieczowa I. 1. Czym różni się (z punktu widzenia użytkownika) chromatografia gazowa od chromatografii cieczowej?

-- w części przypomnienie - Gdańsk 2010

Chromatogramy Załącznik do instrukcji z Technik Rozdzielania Mieszanin

Ilościowa analiza mieszaniny alkoholi techniką GC/FID

RP WPROWADZENIE. M. Kamioski PG WCh Gdaosk 2013

Metody chromatograficzne w chemii i biotechnologii, wykład 6. Łukasz Berlicki

OPTYMALIZACJA EFEKTÓW ROZDZIELANIA W KOLUMNACH KAPILARNYCH DOBÓR PRĘDKOŚCI PRZEPŁYWU GAZU

Recenzja pracy doktorskiej mgr. inż. Wojciecha Marka zatytułowanej "Rozdział białek za pomocą łączonych technik chromatograficznych"

OD HPLC do UPLC. Prof. dr hab. inż. Agata Kot-Wasik. Katedra Chemii Analitycznej Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska

Jakościowa i ilościowa analiza mieszaniny alkoholi techniką chromatografii gazowej

rodzajach chromatografii cieczowej w związku ze wszczętym na

7. Chromatografia odwróconej fazy (reversed phase chromatography RPC)

CEL ĆWICZENIA: Zapoznanie się z przykładową procedurą odsalania oczyszczanych preparatów enzymatycznych w procesie klasycznej filtracji żelowej.

Metody chromatograficzne w chemii i biotechnologii, wykład 1. Łukasz Berlicki

Chromatografia kolumnowa planarna

Kontrola produktu leczniczego. Piotr Podsadni

Cz. 5. Podstawy instrumentalizacji chromatografii. aparatura chromatograficzna w skali analitycznej i modelowej - -- w części przypomnienie -

WYZNACZANIE ZAKRESU WYKLUCZANIA DLA WYPEŁNIEŃ STOSOWANYCH W WYSOKOSPRAWNEJ CHROMATOGRAFII WYKLUCZANIA (HPSEC)

HPLC? HPLC cz.1. Analiza chromatograficzna. Klasyfikacja metod chromatograficznych

CHROMATOGRAFIA CHROMATOGRAFIA GAZOWA

Ćwiczenie 1. Zastosowanie średniociśnieniowej chromatografii cieczowej do izolacji i charakterystyki biomakromolekuł

KARTA KURSU. Metody biologii molekularnej w ochronie środowiska. Molecular biological methods in environmental protection. Kod Punktacja ECTS* 2

K02 Instrukcja wykonania ćwiczenia

Postępowanie-WB NG ZAŁĄCZNIK NR 5. Cena jednostkowa netto (zł) Nazwa asortymentu parametry techniczne

Materiały polimerowe laboratorium

Techniki Rozdzielania Mieszanin

Pytania z Chromatografii Cieczowej

ZASTOSOWANIE CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ W BIOTECHNOLOGII ŚRODOWISKOWEJ

10. ODSALANIE I ZATĘŻANIE ROZTWORU BIAŁKA W PROCESIE FILTRACJI STYCZNEJ

Metody chromatograficzne w chemii i biotechnologii, wykład 5. Łukasz Berlicki

Formularz opisu kursu (sylabus przedmiotu) na rok akademicki 2011/2010

8. CHROMATOGRAFIA CIENKOWARSTWOWA

Badanie właściwości związków powierzchniowo czynnych

GraŜyna Chwatko Zakład Chemii Środowiska

MATERIAŁY DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH - CHROMATOGRAFIA JONOWA

PP7: Wymiana jonowa i chromatografia jonowymienna oznaczanie kationów i anionów

4A. Chromatografia adsorpcyjna B. Chromatografia podziałowa C. Adsorpcyjne oczyszczanie gazów... 5

1.Wstęp. Ćwiczenie nr 9 Zatężanie z wody związków organicznych techniką SPE (solid phase extraction)

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI LIPOFILOWYCH ZWIĄZKÓW PRZECIWUTLENIAJĄCYCH

Techniki immunochemiczne. opierają się na specyficznych oddziaływaniach między antygenami a przeciwciałami

Lp. Opis wymaganych parametrów Opis oferowanych parametrów 1. System chromatograficzny dedykowany do analizy, rozdziału i oczyszczania białek.

Zastosowanie chromatografii do preparacji białek

Jakościowe i ilościowe oznaczanie alkoholi techniką chromatografii gazowej

Egzamin z Technik Rozdzielania Mieszanin - Termin III

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

Wysokosprawna chromatografia cieczowa w analizie jakościowej i ilościowej

Ćwiczenie 1 Analiza jakościowa w chromatografii gazowej Wstęp

Rys. 1. Chromatogram i sposób pomiaru podstawowych wielkości chromatograficznych

Oznaczanie wybranych farmaceutyków w próbach wody

gdzie: stężenie molekuł danego rodzaju w fazie stacjonarnej i mobilnej. K' zależy od warunków eksperymentu (temperatura, polarność roztworu itp.).

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTRUKCJA Z LABORATORIUM W ZAKŁADZIE BIOFIZYKI. Ćwiczenie 3 ANALIZA TRANSPORTU SUBSTANCJI NISKOCZĄSTECZKOWYCH PRZEZ

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

Substancje powierzchniowo czynne

Akrydyna należy do znanych luminoforów organicznych (rysunek poniżej).

Pracownia studencka Zakładu Analizy Środowiska Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

BADANIE ZAWARTOŚCI WIELOPIERŚCIENIOWYCH WĘGLOWODORÓW AROMATYCZNYCH (OZNACZANIE ANTRACENU W PRÓBKACH GLEBY).

WPŁYW ILOŚCI MODYFIKATORA NA WSPÓŁCZYNNIK RETENCJI W TECHNICE HPLC

Identyfikacja węglowodorów aromatycznych techniką GC-MS

OZNACZANIE WYBRANYCH FARMACEUTYKÓW W PRÓBACH WODY.

WYZNACZANIE ROZMIARÓW

Wysokosprawna chromatografia cieczowa instrukcja do ćwiczenia.

Wysokosprawna chromatografia cieczowa dobór warunków separacji wybranych związków

DHPLC. Denaturing high performance liquid chromatography. Wiktoria Stańczyk Zofia Kołeczko

Politechnika Śląska Wydział Chemiczny Katedra Technologii Chemicznej Organicznej i Petrochemii INSTRUKCJA. Metody analizy związków chemicznych:

Fazą ruchomą może być gaz, ciecz lub ciecz w stanie nadkrytycznym, a fazą nieruchomą ciało stałe lub ciecz.

masy cząsteczkowej polimerów nisko i średnio polarnych, a także lipidów, fosfolipidów itp.. silanizowanyżel krzemionkowy

Deproteinizacja jako niezbędny etap przygotowania próbek biologicznych

Współczesne metody oczyszczania białek

Wprowadzenie 1. Substancje powierzchniowo czynne Wykazują tendencję do gromadzenia się na granicy faz Nie przechodzą do fazy gazowej

Podstawy chromatografii i technik elektromigracyjnych / Zygfryd Witkiewicz, Joanna Kałużna-Czaplińska. wyd. 6-1 w PWN. Warszawa, cop.

Materiał obowiązujący do ćwiczeń z analizy instrumentalnej II rok OAM

1. MODELOWANIE I SYMULACJA PRACY PREPARATYWNEJ KOLUMNY CHROMATOGRAFICZNEJ I KOLUMNY ADSORPCYJNEJ PROGRAMEM Kolumna Chromatograficzna

HPLC. Badanie czystości chlorowodorku propranololu. chlorowodorku propranololu. Badanie uwalniania. z tabletki

Zakres zastosowań chromatografii wykluczania

7. ROZDZIAŁ PREPARATYWNY W KOLUMNIE CHROMATOGRAFICZNEJ.

Ćwiczenie 5: Właściwości

3. Jak zmienią się właściwości żelu krzemionkowego jako fazy stacjonarnej, jeśli zwiążemy go chemicznie z grupą n-oktadecylodimetylosililową?

Roztwory buforowe (bufory) (opracowanie: dr Katarzyna Makyła-Juzak)

Ćwiczenie nr 1. Ekstrakcja i oznaczanie fenolu metodą SPE (solid phase extraction) z detekcją UV-Vis

Zastosowanie chromatografii do analizy białek i kwasów nukleinowych

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych. Ćwiczenie nr 2

Laboratorium 5. Wpływ temperatury na aktywność enzymów. Inaktywacja termiczna

Podstawy chromatografii i technik elektromigracyjnych / Zygfryd Witkiewicz, Joanna Kałużna-Czaplińska. wyd. 5, 4 dodr. Warszawa, 2015.

Prof. dr hab. inż. M. Kamiński aktualizacja : Techniki rozdzielania mieszanin w biotechnologii zagadnienia, pytania

Transkrypt:

SPECJALNE TECHNIKI ROZDZIELANIA W BIOTECHNOLOGII Laboratorium nr1 CHROMATOGRAFIA ODDZIAŁYWAŃ HYDROFOBOWYCH Opracowała: dr inż. Renata Muca I. WPROWADZENIE TEORETYCZNE Chromatografia oddziaływań hydrofobowych (HIC) jest szeroko wykorzystywana do separacji i oczyszczania makrocząsteczek białkowych w biotechnologii i przemyśle farmaceutycznym. Białka posiadają skomplikowaną strukturę wewnętrzną, w której można wyróżnić zarówno obszary hydrofilowe eksponowane na zewnątrz cząsteczki w polarnym otoczeniu wody, jak i obszary hydrofobowe ukryte w jej wnętrzu i eksponowane na zewnątrz przy zmianie środowiska na niepolarne. Ilość takich obszarów hydrofobowych, jak też różne umiejscowienie w strukturze cząsteczki stanowią indywidualną cechę makrocząsteczek. Odmienne właściwości hydrofobowe białek umożliwiają ich rozdział metodą HIC. Mechanizm chromatografii HIC polega na adsorpcji białek na złożu dzięki występowaniu oddziaływań pomiędzy hydrofobowymi fragmentami białka a silnie hydrofobowymi grupami ligandów, trwale umocowanych na powierzchni matrycy pozbawionej ładunku elektrycznego. W środowisku wodnym zarówno ligandy (P ) jak i hydrofobowe fragmenty rozdzielanych białek (P) otoczone są uporządkowanymi cząsteczkami wody tworząc układ o bardzo niekorzystnej entropii S (rys.1). Niewielki dodatek soli powoduje oddanie roztworowi uwolnionych cząsteczek wody, a więc prowadzi do wzrostu entropii S > 0. Wynikiem tego jest asocjacja hydrofobowych fragmentów matrycy i białka. 1

Rys.1 Mechanizm chromatografii oddziaływań hydrofobowych. Na rozdzielczość i selektywność metody, a także na zdolność wiązania cząsteczek przez złoże ma wpływ wiele czynników. Do najważniejszych z nich należą: typ liganda oraz jego gęstość na powierzchni nośnika, rodzaj nośnika (matrycy), rodzaj i stężenie soli, ph roztworu, temperatura, skład solwentów. Typ liganda Typ liganda unieruchomionego na nośniku determinuje sposób adsorpcji i rozdział makrocząsteczek. Ligandy będące liniowymi łańcuchami alkilowymi (węglowodorowymi) wykazują zdolność do czysto hydrofobowego oddziaływania. Natomiast ligandy arylowe mają mieszane własności, ponieważ oddziałują zarówno przez liniowe fragmenty łańcucha, jak i wykorzystują wiązania z aromatycznych pierścieni grup arylowych (π π). Wśród najczęściej używanych ligandów wyróżniamy (rys.3): alkilowe: butylowe, oktylowe, arylowe: fenylowe, polimery: PEG, PPG glikol polietylenowy, glikol polipropylenowy. 2

Gęstość powierzchniowa liganda Pojemność chłonna złoża rośnie wraz ze wzrostem gęstości powierzchniowej unieruchomionego liganda ze względu na większe prawdopodobieństwo tworzenia połączeń między białkiem a ligandem. Rodzaj i stężenie soli Rodzaj i stężenie soli bardzo silnie wpływają na oddziaływanie białko ligand w chromatografii hydrofobowej. Sole kosmotropowe wzmagają siłę oddziaływań hydrofobowych, podczas gdy sole chaotropowe osłabiają oddziaływania i ułatwiają desorpcję. Ilość wiązanego białka przez unieruchomione ligandy zależy od stężenia soli kosmotropowych i wzrasta ze wzrostem jej stężenia. Początkowo wzrost ten jest liniowy, ale powyżej pewnego stężenia ilość białka wiązanego przez ligandy wzrasta wykładniczo. Wykładniczy wzrost ilości wiązanego białka obserwuje się przy stężeniu soli, w którym zachodzi jego wysalanie. Proteina zostaje wówczas zatrzymana w kolumnie chromatograficznej. Poza stężeniem soli również jej rodzaj ma duży wpływ na efektywność i selektywność rozdziału makromolekuł. Wpływ różnych soli na siłę oddziaływań hydrofobowych wynika z liotropowego szeregu Hofmeistera. Najbardziej skuteczne w promowaniu oddziaływań białko ligand są sole: siarczan amonu, siarczan sodu i siarczan potasu wywołujące silny efekt wysalania białka. Wpływ wartości ph ph fazy stacjonarnej jest ważnym czynnikiem wpływającym na zachowanie się białka w HIC. Zazwyczaj wzrost ph (do wartości 9 10) zmniejsza oddziaływania hydrofobowe między białkiem a hydrofobowymi ligandami z uwagi na zwiększoną hydrofilowość promowaną przez zmianę ładunku białka. Z drugiej strony, spadek ph powoduje wyraźny wzrost oddziaływań hydrofobowych. Jednakże literatura podaje, że budowa oraz właściwości białka zmieniają się przy wartości ph powyżej 8,5 i poniżej 5. W zakresie ph 5 8,5 można mówić o wyższej stabilności formy natywnej białka. Ponieważ każde białko inaczej zachowuje się w różnych wartościach ph, parametr ten powinien być stosowany w optymalizacji rozdziału białek metodą HIC. 3

Wpływ temperatury Temperatura odgrywa istotną rolę we właściwym przeprowadzeniu rozdziału metodą HIC. Oddziaływania hydrofobowe białek z hydrofobowym ligandem mają charakter sił van der Waalsa, które są zależne od temperatury. Zwykle im wyższa temperatura, tym oddziaływania hydrofobowe są silniejsze, co wiąże się ze wzrostem współczynnika retencji proteiny w kolumnie chromatograficznej. Skład fazy ruchomej Skład fazy ruchomej może decydować zarówno o sile oddziaływań hydrofobowych makromolekuł z hydrofobowym ligandem, jak i o selektywności tych oddziaływań. Niewielki dodatek polarnych alkoholi, detergentów oraz chaotropów zdecydowanie obniża siłę wiązania białka z ligandami, poprzez konkurencję o miejsca wiążące na ligandzie. II. CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest przedstawienie zastosowania chromatografii oddziaływań hydrofobowych w rozdzielaniu i oczyszczaniu mieszanin białek. III. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA III.1. SPRZĘT LABORATORYJNY I ODCZYNNIKI 1. Sprzęt laboratoryjny Chromatograf Äkta prime plus z detektorami: konduktometrycznym i spektrofotometrycznym UV (GE Healthcare Life Sciences, Szwecja). Kolumna analityczna upakowana złożem Butyl Sepharose 4FF (GE Healthcare Life Sciences, Szwecja) o długości L=4cm i średnicy d=4mm 2. Odczynniki Mioglobina ( z mięśnia szkieletowego konia) Lizozym (z białka jaja kurzego) Bufor fosforanowy o ph=7 1.7 M roztwór siarczanu amonu o ph=7 III.2. OPIS ĆWICZENIA Omówienie układu chromatograficznego (typ kolumny chromatograficznej, zastosowana faza ruchoma, mieszaniny białek). 4

Przygotowanie potrzebnych roztworów, uruchomienie sprzętu, kondycjonowanie kolumny chromatograficznej. Wykonanie pomiarów: a) wykonanie chromatogramu mieszaniny dwóch białek: lizozymu i mioglobiny w trybie elucji izokratycznej. Warunki przebiegu elucji chromatograficznej: faza ruchoma 70% [v/v] roztwór siarczanu amonu, objętość nastrzyku mieszaniny białek 100µl, przepływ fazy ruchomej 1ml/min, temperatura pokojowa. b) wykonanie chromatogramu w/w mieszaniny białek w trybie elucji gradientowej (gradient skokowy) składu fazy ruchomej. Warunki przebiegu elucji chromatograficznej: faza ruchoma 80% roztwór siarczanu amonu zmieniony na 0%[v/v], objętość nastrzyku mieszaniny białek 100µl, przepływ fazy ruchomej 1ml/min, temperatura pokojowa. Omówienie uzyskanych wyników oraz porównanie dwóch technik prowadzenia procesu chromatografii oddziaływań hydrofobowych. LITERATURA 1. D. Antos, K. Kaczmarski, W. Piątkowski, Chromatografia preparatywna jako proces rozdzielania mieszanin, Wydawnictwo WNT, Warszawa (2011) 2. G. Carta, A. Jungbauer, Protein Chromatography. Process Development and Scale Up, Wiley VCH, Weinheim (2010) 3. Hydrophobic Interaction Chromatography Principles and Methods, Amersham Pharmacia Biotech, Edition AB (2000) 4. J.J. Kirkland, Współczesna chromatografia cieczowa Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa (1976) 5. B. Walkowiak, Techniki chromatografii cieczowej. Przykłady zastosowań, Amersham Pharmacia Biotech. MORPOL, Lublin (2000) 5