親和層析

親和層析法有點像在釣魚，魚是我們所要的分子 (B) 雜夾在一堆蛋白質當中，魚餌是與 B 具有專一性的分子 (A, 上圖 1)；A 與 B 的專一性很高，只會在樣本中與 B 結合，而排除其他雜質 (上圖 2)；若把結合在吸著劑上的 B 溶離下來，就可以得到均質的 B (上圖 3)。

一是兩個分子之間，其構形有如積木般的互補，會因為凡得瓦爾力的關係，產生專一性吸引力 (見下圖)。另一則為兩分子之間，因為某些基團間產生了二級鍵，所造成的吸引力。通常兩個分子間的專一性吸引力的形成，這兩大類力量都會有貢獻。親和性結合力量的大小，可以用解離常數來表示，一般解離常數至少在 10^-6 以上才算有足夠的親和力 (也就是說一百萬對結合分子中，只有一對會解離開來)。

凡得瓦爾力是分子間微弱且短暫的吸引力，多發生在非極性的分子之間；雖然極性分子之間也會有凡得瓦爾吸引力，但其重要性則不若其它二級鍵。

繞在原子最外圍的電子依一定的軌道運轉，而此電子在軌道球面上的分佈通常是均勻的。當兩個原子漸漸接近時，這兩個原子上的電子會相互影響其分佈情形；若其中一個原子的電子分佈非常短暫地發生不均勻現象，則會導致短暫的偶極性產生 (d⁺．d^-)，而這短暫的偶極性馬上誘導另一個原子上的電子，也產生電子分佈不均的現象，但偶極剛好相反 (d^-．d⁺)。這兩個相反的偶極，便可以產生極微弱且短暫的吸引力，即稱為凡得瓦爾力。

凡得瓦爾力的存在太短暫，因此很容易就散掉；為了達致最大的凡得瓦爾力，兩個原子核之間，要保持在一最適距離；太近則因電子相斥而減弱，太遠則電子間的吸引力又不夠。這個最適距離，即為該原子的凡得瓦爾半徑。

又因為凡得瓦爾力實在很弱，因此要集合數十個凡得瓦爾力才能發揮作用。兩個巨分子間的接面，若其上的對應原子們，每一對都能保持在凡得瓦爾半徑上，則此二巨分子便可產生相當強的親和力量；這只有當兩個巨分子間的接觸面，剛好成為積木般的互補形狀時，才能達成。這種巨分子間的親和力，造就了非常多的細胞生理特性與功能，極為重要。

同一分子內的原子間是以共價鍵連接，而分子與分子之間，則是靠一些次於共價鍵的微弱二級鍵，作為聯繫兩個分子的力量。二級鍵的形成，事實上都與電子有關。離子鍵是正電基團與負電基團間的吸引力；氫鍵是氫的電子被奪而露出質子，與附近的氧或氮原子上的電子產生吸引力；凡得瓦爾力是兩原子間，電子分佈不均所形成的微弱正負引力。

二級鍵的能量都很弱，約只有共價鍵的百分之一到千分之一；因此，兩分子間若要以二級鍵形成有效的鍵結，就要增加其總鍵數。二級鍵的好處是，不用費太大的能量就可打斷，因此適合可逆性的作用模式。

想像一個柔軟又可運動的人體，若全身都是由共價鍵所組成，則此人體每次動作，一定要先打斷一堆共價鍵，然後在動作完成後，再形成另一堆共價鍵。這種過程勢必耗費極大能量，不切實際。是故細胞內許多大小分子之間的結合，多不是以共價鍵為之，而是使用較弱但數目較多的二級鍵。


蛋白質構造	蛋白質純化	蛋白質分析	其他連結
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二級構造	離子交換法	膠體電泳法	酵素純化與分析
三級構造	親和層析法	免疫轉印法	流程圖 A 種
四級構造	純化策略	Proteomics	流程圖 B 種


	蛋白質純化
	親和層析法	．親和層析法的作用機理
		．專一性結合力量的構成因素
		．構形互補所造成的吸引力
		．二級鍵
		．金屬螯合層析法

■ 親和層析法的作用機理
圖例

	親和層析法把目標蛋白質專一性地吸附住，洗去雜質後再溶離出來。
	親和層析法有點像在釣魚，魚是我們所要的分子 (B) 雜夾在一堆蛋白質當中，魚餌是與 B 具有專一性的分子 (A, 上圖 1)；A 與 B 的專一性很高，只會在樣本中與 B 結合，而排除其他雜質 (上圖 2)；若把結合在吸著劑上的 B 溶離下來，就可以得到均質的 B (上圖 3)。
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■ 專一性結合力量的構成因素
圖例

	有兩大類力量，構成分子之間的專一性吸引力。
	一是兩個分子之間，其構形有如積木般的互補，會因為凡得瓦爾力的關係，產生專一性吸引力 (見下圖)。另一則為兩分子之間，因為某些基團間產生了二級鍵，所造成的吸引力。通常兩個分子間的專一性吸引力的形成，這兩大類力量都會有貢獻。親和性結合力量的大小，可以用解離常數來表示，一般解離常數至少在 10^-6 以上才算有足夠的親和力 (也就是說一百萬對結合分子中，只有一對會解離開來)。
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■ 構形互補所造成的吸引力
圖例

	凡得瓦爾力是造成兩個互補平面之間產生專一性吸引力的主因。
	凡得瓦爾力是分子間微弱且短暫的吸引力，多發生在非極性的分子之間；雖然極性分子之間也會有凡得瓦爾吸引力，但其重要性則不若其它二級鍵。繞在原子最外圍的電子依一定的軌道運轉，而此電子在軌道球面上的分佈通常是均勻的。當兩個原子漸漸接近時，這兩個原子上的電子會相互影響其分佈情形；若其中一個原子的電子分佈非常短暫地發生不均勻現象，則會導致短暫的偶極性產生 (d⁺．d^-)，而這短暫的偶極性馬上誘導另一個原子上的電子，也產生電子分佈不均的現象，但偶極剛好相反 (d^-．d⁺)。這兩個相反的偶極，便可以產生極微弱且短暫的吸引力，即稱為凡得瓦爾力。凡得瓦爾力的存在太短暫，因此很容易就散掉；為了達致最大的凡得瓦爾力，兩個原子核之間，要保持在一最適距離；太近則因電子相斥而減弱，太遠則電子間的吸引力又不夠。這個最適距離，即為該原子的凡得瓦爾半徑。又因為凡得瓦爾力實在很弱，因此要集合數十個凡得瓦爾力才能發揮作用。兩個巨分子間的接面，若其上的對應原子們，每一對都能保持在凡得瓦爾半徑上，則此二巨分子便可產生相當強的親和力量；這只有當兩個巨分子間的接觸面，剛好成為積木般的互補形狀時，才能達成。這種巨分子間的親和力，造就了非常多的細胞生理特性與功能，極為重要。
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■ 二級鍵︰次於共價鍵的結合能力
圖例

	二級鍵是構成生物分子間各種功能或活性最重要的鍵結力量。
	同一分子內的原子間是以共價鍵連接，而分子與分子之間，則是靠一些次於共價鍵的微弱二級鍵，作為聯繫兩個分子的力量。二級鍵的形成，事實上都與電子有關。離子鍵是正電基團與負電基團間的吸引力；氫鍵是氫的電子被奪而露出質子，與附近的氧或氮原子上的電子產生吸引力；凡得瓦爾力是兩原子間，電子分佈不均所形成的微弱正負引力。二級鍵的能量都很弱，約只有共價鍵的百分之一到千分之一；因此，兩分子間若要以二級鍵形成有效的鍵結，就要增加其總鍵數。二級鍵的好處是，不用費太大的能量就可打斷，因此適合可逆性的作用模式。想像一個柔軟又可運動的人體，若全身都是由共價鍵所組成，則此人體每次動作，一定要先打斷一堆共價鍵，然後在動作完成後，再形成另一堆共價鍵。這種過程勢必耗費極大能量，不切實際。是故細胞內許多大小分子之間的結合，多不是以共價鍵為之，而是使用較弱但數目較多的二級鍵。
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■ 金屬螯合層析法
圖例

	會與金屬結合的蛋白質，可利用金屬做為專一性螯合基團。
	若在固相擔體接上金屬，則此金屬可被某些蛋白質所螯合，當洗去雜質後，即可純化出目標蛋白質。這類蛋白質分子中，多需要金屬做為 cofactor；也有特地在分子選殖時，加上一段可以與金屬結合的片段。例如上例中，若在蛋白質端點接上一段含有六個 His 的片段，則此蛋白質可結合到接有金屬鎳的吸著劑。BCT 課程中的 GUS 已經接有這種 (His)₆ 的 tag，可以用金屬螯合法快速純化之。
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