配位体是
配位化合物(或
络合物)中的中心元素相结合的阴离子或中性分子,如含有
孤对电子的卤素元素、氨。用铵根离子(NH+4)来说明的话,氨(NH3)和氢离子(H+)配位;氨是配位体。总体来说配位体是提供电子,并和中心原子(提供空轨道)通过配位键结合而形成配位化合物。
性质
作为配位体,应满足以下几个条件:
①它所形成的配合物应能溶于水,即要以离子形式存在于溶液中;
②配位体不干扰阳极和阴极的氧化一还原反应,在溶液中不分解和水解;
③所形成的配离子要有一定的稳定性和超电压。
配位体的种类很多,主要分为无机和有机两大类。无机配体的数量比较少,结构也比较简单。有机配体的数量繁多,结构复杂。虽然其配位能力可以从配位原子的性质来推断,但是,它的结构因素往往也起重大作用,如共轭兀键的作用,螯合作用,空间位阻以及取代基的影响等。
类型
1.生物特效配位体
许多生物大分子或小分子都可作为生物特效配位体,如:
①核碱、核苷、核苷酸、
寡聚核苷酸、核糖核酸(RNA)、
脱氧核糖核酸(DNA);
②氨基酸、多肽、蛋白质、酶;
③辅酶,即由维生素PP(烟酸和烟酸胺)或B族维生素与核苷酸、金属离子组成,如辅酶I [Co I,又称
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)];
⑤糖类[包括单糖、寡糖、多糖(如肝素)];
⑥抗原和抗体;
⑦亲和素-生物素;
⑧激素;
⑨生物细胞、生物分子组合体和微生物。
上述配位体都具有特效的生物亲和识别功能,可与互补的生物分子偶合成锁匙络合物。
2.染料配位体
利用一些
合成染料分子具有与核苷酸相似的化学结构,作为生物模拟配位体。现已获得广泛应用的为蒽醌活性三嗪染料,如汽巴蓝F3G-A,萘活性三嗪染料,如布洛欣红HE-3B以及氟代均三嗪染料汽巴黄F3R等,此类配位体价廉易得,已用于制备型亲和色谱。
3.定位金属离子配位体
许多有机螯合剂,如
亚氨基二乙酸(IDA)、亚乙基二胺四乙酸、咪唑、硫脲、
8-羟基喹啉、双硫腙等,都可与金属离子,如Cu2+、Zn2+、Ni2+、Mg2+、Fe3+等生成稳定的螯合物,这些螯合物呈现出对蛋白质、酶的特效亲和性,从而在亲和色谱中也获得越来越多的应用。
4.包合配合物配位体
以
β-环糊精(β-CD)为主体,利用它具有的特殊空穴结构,与客体生物分子形成主一客体包合配合物。此外冠醚、穴醚、杯芳烃也可作为模拟酶,与生物分子形成包合配合物,它们都已用于亲和色谱的分离和分析。
5.电荷转移配位体
电荷转移配位体可以是电子给予体,如5,10,15,20-四(对羟基苯基)卟啉,或电子接受体,如磺酰化酞菁铜,利用它们与互补生物分子问的正、负电荷吸引力的亲和作用,而实现对生物分子的分离。
6.共价配位体
利用具有二硫桥键(-S-S-)的吡啶
二硫化物与小肽(
谷胱甘肽)偶联作为配位体,可用于分离含硫蛋白质,这是一种特殊的生物选择性亲和作用。
键合
对含有多个活性作用位的配位体,它与偶联间隔臂载体的键合,可能有几种不同的连接方式来生成亲和固定相,这会直接影响配位体周围的立体环境,并进而会产生对同一种配位体,因与载体连接方式的差异,对生物大分子呈现截然不同的选择性。
如一磷酸腺苷AMP和
二磷酸腺苷ADP与偶联氨己基或己酰肼的琼脂糖制备的亲和固定相,可有四种连接方式,如图1所示。图中(a)N-(6-氨己基)-AMP-琼脂糖[N-AMP],(b)C-(6-氨己基)-AMP-琼脂糖[C-AMP],(c)P-(6-氨己基)-P-(5'-腺苷)-焦磷酸-琼脂糖[P-ADP],(d)核糖基连接的AMP[R-AMP]。
由上述实例可看到,当选用的配位体有几个可与间隔臂偶联的活性作用点,并且生物大分子与配位体的结合方式并不清楚的情况下,最好合成几种亲和固定相,以便评价它们与生物大分子的亲和结合的效能。对有两个或多个连接作用点的配位体,应选择对化学衍生相对敏感的作用点。如对上述AMP衍生物,由于8位(C)取代配位体的制备程序相对简便并节省原料,而6位N(N)或磷酸(P)取代衍生物的合成路线复杂,并需专门的有机合成训练,因而从制备可行性考虑,多采用8位取代的方案。一般认为配位体分子愈大,它与互补生物大分子的活性作用点越多,制备亲和固定相可选用的合成路线自由度也越大。
应用
亲合色谱中的吸附/解附
亲合色谱吸附的基础是生物特异性吸附,或者是蛋白质与具有一定结构的配位体反应。吸附作用不是一般的色谱作用,它是在低盐或高盐宽的pH范围内进行吸附。配位密度对保留特性和柱容量的影响不同于其它色谱运行机理,解附的完成是依靠加入在流动相中的配位体、改变pH范围、变化离子强度来完成的。特异性置换剂是亲合色谱中比较理想的解附剂。它能解附配位体和生物大分子之间的结合点。一般在解附过程中,蛋白质由于结构受到破坏,而使回收率降低。
免疫亲合色谱,由于它能在分离纯化过程中使生物活性物质保持不变,因此,得到广泛的应用。特别是用单克隆抗体作为配位体的应用更广。免疫亲合色谱在工业上纯化干扰素等方面取得了比较满意的结果。