透析是一种分离技术,在生物化学领域有重要的应用。
一、基本定义
透析是利用半透膜(如人工合成的膜或者生物膜)的选择性通透性,使小分子物质(如离子、小分子代谢产物等)能够通过,而大分子物质(如蛋白质、多糖等生物大分子)不能通过,从而实现小分子和大分子分离的过程。
二、原理
半透膜两侧存在浓度差。当含有大小不同分子的溶液置于半透膜袋内,将半透膜袋放入大量水或者缓冲液中时,小分子物质会顺着浓度梯度从半透膜袋内扩散到外部溶液中。例如,在血液透析中,血液中的尿素、肌酐等小分子毒素在透析过程中可以扩散到透析液中,而血液中的红细胞、血浆蛋白等大分子物质则保留在血液中。
这种扩散过程是一个物理化学过程,遵循扩散定律。扩散速度与分子的大小、浓度差、温度以及半透膜的性质等因素有关。一般来说,分子越小,扩散速度越快;浓度差越大,扩散速度也越快。
三、在生物化学中的应用
蛋白质纯化 :在蛋白质分离纯化过程中,经过一系列步骤得到的蛋白质样品中可能含有杂质离子或者小分子化合物。通过透析可以将这些小分子杂质去除,得到较为纯净的蛋白质。例如,在提取某种酶的过程中,利用透析可以去除在提取过程中添加的高浓度的盐或者其他小分子添加剂,以保证酶的活性和纯度。
代谢物分析 :在研究细胞代谢时,可以将细胞培养液通过透析分离出小分子代谢产物。这些代谢产物可以用于分析细胞的代谢途径和代谢状态。比如,通过透析分离出细胞培养液中的氨基酸、糖类等代谢物,然后利用高效液相色谱(HPLC)等技术进行定量分析,了解细胞对这些物质的摄取和利用情况。