Высаливание (также известное как осаждение под действием соли , фракционирование соли , кристаллизация антирастворителем , кристаллизация осаждением или вымывание ) [1] — это метод очистки, который использует пониженную растворимость определенных молекул в растворе с очень высокой ионной силой . Высаливание обычно используется для осаждения больших биомолекул, таких как белки или ДНК. [2] Поскольку концентрация соли , необходимая для осаждения данного белка из раствора , отличается от белка к белку, для осаждения целевого белка можно использовать определенную концентрацию соли. Этот процесс также используется для концентрирования разбавленных растворов белков. При необходимости для удаления соли можно использовать диализ .
Солевые соединения диссоциируют в водных растворах. Это свойство используется в процессе высаливания. При повышении концентрации соли некоторые молекулы воды притягиваются ионами соли , что уменьшает количество молекул воды, доступных для взаимодействия с заряженной частью белка. [3]
В молекулах белка есть гидрофобные аминокислоты и гидрофильные аминокислоты . После сворачивания белка в водном растворе гидрофобные аминокислоты обычно образуют защищенные гидрофобные области, в то время как гидрофильные аминокислоты взаимодействуют с молекулами сольватации и позволяют белкам образовывать водородные связи с окружающими молекулами воды. Если достаточная часть поверхности белка гидрофильна, белок может быть растворен в воде. [4]
При добавлении соли в раствор происходит более частое взаимодействие между молекулами растворителя и ионами соли. В результате ионы белка и соли конкурируют за взаимодействие с молекулами растворителя, в результате чего для взаимодействия с молекулами белка остается меньше молекул растворителя, чем раньше. Таким образом, взаимодействия белок-белок становятся сильнее, чем взаимодействия растворитель-растворенное вещество, и молекулы белка ассоциируются, образуя гидрофобные взаимодействия друг с другом. [5] После диссоциации в данном растворителе отрицательно заряженные атомы выбранной соли начинают конкурировать за взаимодействия с положительно заряженными молекулами, присутствующими в растворе. Аналогично положительно заряженные катионы конкурируют за взаимодействия с отрицательно заряженными молекулами растворителя. Этот процесс известен как высаливание. [ необходима цитата ]
Мыла легко осаждаются концентрированным солевым раствором, ион металла в соли реагирует с жирными кислотами, образуя мыло и глицерин (глицерол). Чтобы отделить глицерин от мыла, пастообразную кипящую массу обрабатывают рассолом (раствором NaCl). Содержимое котла высаливается (разделяется) на верхний слой, представляющий собой творожистую массу нечистого мыла, и нижний слой, состоящий из водного солевого раствора с растворенным в нем глицерином. Слабощелочной солевой раствор, называемый отработанным щелоком, извлекается со дна кастрюли или котла и может быть впоследствии обработан для восстановления глицерина. [ необходима цитата ]
Поскольку разные белки имеют разный состав аминокислот, разные молекулы белка выпадают в осадок при разных концентрациях солевого раствора. [ необходима цитата ]
Нежелательные белки могут быть удалены из смеси белкового раствора путем высаливания, если известна растворимость белка в различных концентрациях солевого раствора. После удаления осадка путем фильтрации или центрифугирования желаемый белок может быть осажден путем изменения концентрации соли до уровня, при котором желаемый белок становится нерастворимым. [6]
Одним из недостатков высаливания при очистке белков является то, что в дополнение к осаждению конкретного белка, представляющего интерес, также осаждаются загрязняющие вещества. Таким образом, для получения более чистого белка, представляющего интерес, могут потребоваться дополнительные методы очистки, такие как ионообменная хроматография. [7]