实验室中有一个含有Lys、Ala和Glu三种氨基酸的混合样品。学生将采用离子交换柱层析进行Lys的分离。请简述离子交换层析的原理和具体操作包括哪些过程。如果学生采用阴离子交换柱层析进行氨基酸分离,请分析说明三种氨基酸被洗脱出的顺序。
 
【正确答案】(1)原理:离子交换柱层析是以离子交换剂作为固定相,洗脱液体为流动相,依据待分离样品各组分与柱中离子交换剂结合能力的差别进行各组分分离的一种层析技术。离子交换剂由惰性高分子聚合物和可解离的基团构成。交换剂中可解离基团解离后剩余的部分为带电基团,解离出来的离子为平衡离子。如果平衡离子是阳离子,该交换剂为阳离子交换剂,反之亦然。离子交换层析分离样品混合物是依据样品中各组分与离子交换剂的结合能力差异进行的,结合能力弱的组分先行被洗脱出来,结合能力强的组分被最后洗脱下来。 (2)操作过程包括准备层析柱、平衡层析柱、上样、洗脱和收集目标组分。 (3)本实验中,学生采用阴离子交换剂,样品中的三种氨基酸中Glu是酸性氨基酸、Ala是中性氨基酸、赖氨酸是碱性氨基酸。在一定pH条件下,假如样品溶液的pH为6时,Glu带负电、Ala几乎不带电荷,而Lys带正电荷。三者与阴离子交换剂的结合紧密程度是Lys>Ala>Glu,所以洗脱顺序是Glu>Ala>Lys。
【答案解析】[考点] 离子交换柱层析原理及操作过程。 知识拓展:分离混合样品中蛋白质时,也是类似的原理,此时要考虑不同蛋白质与离子交换剂的结合程度,还要考虑使用的是什么类型的交换剂。