前言

蛋白質的水化膜遭到破壞或者中和了表面的凈電荷后形成的沉淀往往是可逆的，這在蛋白鹽析,蛋白等電沉淀中最為常見,利用這一特性也常用來分離純化蛋白。這也可以理解為蛋白分子的物理狀態發生了變化，這種聚集沉淀是可逆的。

蛋白分子在遭到劇烈的物理化學(如高溫,極端pH等)作用時，分子中的次級鍵遭到破壞斷裂，導致空間構象從緊密有序的變為松散無序的狀態,這種清況下形成的沉淀是不可逆的，蛋白發生不可逆變性。這種沉淀也可以理解為蛋白分子發生了化學本質的變化。

對沉淀后的蛋白分子進行生物活性鑒定即可判斷蛋白沉淀的類型，物理狀態變化引起的沉淀具有原生物活性，化學本質變性引起的沉淀無原生物活性。更多時是先發生可逆的物理變性沉淀，物理變性沉淀積累到一定量導致發生不可逆的化學變性沉淀。

蛋白發生沉淀的原因

?蛋白特性

如膜蛋白及一些疏水性強的蛋白就很容易發生疏水聚集而沉淀。這從我們做膜蛋白提取以及包涵體溶解時都有深刻體會。

在表達含有二硫鍵鍵的蛋白時特別容易形成包涵體蛋白。所以蛋白的氨基酸序列中，含硫氨基酸較多時也容易形成沉淀。蛋白結構中脯氨酸的含量增多也容易形成沉淀。

?pH

蛋白質大多數都在高pH時溶解性高，低pH時易沉淀。這可能與氫鍵的形成有關。但有時候更低pH時蛋白又溶解了。這一現象在我們用親和層析純化抗體時特別常見。

?鹽濃度

鹽析效應：高濃度的鹽破壞蛋白的水化膜，使得蛋白質聚集沉淀。常用的就是硫酸銨沉淀。鹽析沉淀通常對蛋白質的高級結構沒有破壞，再溶時活性可以完全恢復。常見的例子就是硫酸銨沉淀純化IgG。同時，硫酸銨沉淀也常碰到不可逆的情況。例如大腸桿菌(Escherichia coli)表達的重組蛋白往往在硫酸銨沉淀后再溶困難。

?有機溶劑

如丙酮沉淀等。但有機溶劑也不是全部對蛋白起沉淀作用，有時候也有助溶作用。例如有些膜蛋白用有機溶劑抽提。

?溫度

高溫或低溫都有可能使得蛋白質沉淀。煮沸沉淀常見了，低溫沉淀的例子有血液制品的冷乙醇沉淀。

?表面活性劑

對蛋白質有助溶作用。例如做電泳時SDS就是很強的表面活性劑。還有TWEEN，Triton等等。

?還原劑

還原劑往往對蛋白質有助溶作用。有些蛋白當加入的還原劑在空氣中慢慢氧化后，就會沉淀析出。

?變性劑

如尿素、鹽酸胍。包涵體蛋白在用變性劑溶解后，再去除變性劑經常會沉淀析出。

利用沉淀作用純化蛋白

在蛋白質水溶液中，加入了高濃度的強電解質鹽如硫酸銨、氯化鈉、硫酸鈉等而使蛋白質從溶液中析出，稱為鹽析。 

在確定蛋白的pI后，用弱酸/弱堿（如碳酸鈉等）緩慢滴加到蛋白溶液中，使溶液pH和pI一致，即可沉淀出目標蛋白，稱為等電沉淀。鹽析及等電沉淀在蛋白純化中都廣泛被使用。

避免不可逆沉淀的發生

在蛋白純化開始之前要對其進行穩定性研究，溫度，pH，離子強度，添加劑及濃度的穩定性研究一定要在純化蛋白之前就進行有效可靠的驗證。

對溫度敏感型蛋白的純化制備盡可能在4度的環境中進行。同時對耐高溫的蛋白如糖化酶，可以利用此特性來在高溫下讓其它雜蛋白變性沉淀，目標蛋白活性無影響這一特性來純化蛋白。

蛋白存在體系避免劇烈變化，在包涵體復性的過程有深刻體系，梯度逐漸減少變性劑可提高復性率。所以我們在純化蛋白時就要避免體系的劇烈變化。

親和層析純化蛋白時，大多需要較低的pH洗脫，在收集洗脫峰的容器中墊緩沖液（常用1M的Tris)，讓洗脫下來的蛋白迅速恢復到中性環境。避免純化過程中蛋白發生沉淀。

總而言之，在蛋白純化及制備過程中，選擇溫和的操作環境，換緩沖液交換過程要緩慢，避免劇烈操作。另外在制備過程中也可以嘗試加一些增溶劑，尿素，精氨酸等。也可嘗試加還原劑DTT，B-ME等。也可以加EDTA避免蛋白的降解。

沉淀的處理

發生可逆沉淀后，我們可以嘗試通過增加溶劑，調節pH，添加助溶劑等方式來處理。若發生不可逆沉淀，可以選擇離心，過濾等方式去除。