医学分子生物学研究中目的蛋白主要来源于动物和微生物。动物材料主要来源于动物的组织器官。微生物材料就是微生物菌体本身或其发酵液。选择正确的微生物培养条件，便可获得含有大量特定蛋白质的菌体。

蛋白质大体上可以分为天然蛋白质和重组蛋白质。随着基因技术的发展，可以利用不同的表达体系获得大量的重组蛋白质（如胰岛素）。从理论来说，任何一种蛋白质都可以通过体外表达被生产出来。基因克隆技术可以使外源蛋白质在不同的宿主细胞中表达，最常见的表达体系有大肠杆菌和酵母等。在细菌和酵母表达体系中，重组蛋白的含量比天然蛋白的含量要高出许多，所以相比较于天然蛋白质，分离纯化重组蛋白要更为简便和容易。但与从天然组织中分离提取天然蛋白质不同的是对于不同的材料来源，若要从不同的表达体系中分离纯化重组蛋白质，需选择和设计不同的分离纯化方案。

蛋白质提取过程中，除了要保证尽量多地提取出有活性的目的蛋白，同时还要避免目的蛋白失活。不同的溶剂可以提取分离不同的目的蛋白。大部分蛋白质都可溶子水、稀盐、稀酸或稀碱，少数与脂类结合的蛋白质可溶于有机溶剂，如乙醇、丙酮、丁醇等。溶剂在偏离蛋白质等电点0.5pH单位以上，蛋白质的溶解度就会增加。缓冲液的体积是蛋白溶液体积的1～5倍，为了使蛋白质溶解充分，应该均匀地搅拌。为了避免蛋白质在提取过程中降解，提取过程中温度应控制在一定范围内，可加入蛋白酶抑制剂（如PMSF、EDTA、antipain和leupeptin等）。尽可能提高目的蛋白在提取液中的溶解度，如等电点在碱性范围的蛋白质，用稀酸提取；等电点在酸性范围的蛋白质，用稀碱提取。在生理条件下（pH=7.0，0.15mol/L NaCl），大多数蛋白质容易被提取出来，所以常用pH 7.0～7.5，20～50mmol磷酸盐缓冲液或pH=7.5，0.1mol/L Tris-HCl（含0.05～0.15mol/L NaCl）缓冲液。

细胞破碎之前，常常需要对材料进行预处理，如：动物材料要去除与实验无关甚至妨碍蛋白提取的结缔组织、脂肪组织和血污；微生物材料需将菌体和发酵液区分开来。

（一）动物材料的预处理

一些治疗蛋白质例如胰岛素和血液因子都来源于动物组织和器官。提取特定的蛋白质需要获得含此蛋白的特定的组织或器官。理想的材料应含有丰富的目的蛋白质，例如肽酶在肾脏皮质的表达量很高，而这些器官相对较大，可以分离出相当数量的蛋白质。在分离蛋白质时，不仅需要考虑蛋白质含量是否丰富，还要考虑这些组织是否容易获得。小型动物（鼠、家兔等）的组织适合用于研究纯化的少量蛋白，而大型动物的组织更适用于大量制备，适合生产。不同的蛋白质定位和极性决定了不同的蛋白选择不同的组织破碎方法，例如：蛋白质位于胞外或者胞内或者位于亚细胞器中；可能是可溶性的或者是膜结合的。下图3-1示玻璃匀浆器。

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图3-1　玻璃匀浆器

对于大型器官如猪肾脏或人胎盘，首先要用剪刀或者解剖刀将其切成碎片；对于软组织，可使用玻璃匀浆器。匀浆后，残留的大块组织可通过细纱布过滤或者低速离心除去。匀浆后的细胞内的酶会释放到溶液中，与目的蛋白相接触很可能导致目的蛋白降解。所以要尽量缩短组织破碎时间，以减少不必要的蛋白质水解和变性。存在于细胞表面的蛋白、以可溶形式分泌的蛋白以及糖基化蛋白比较不易被降解。通过缓冲液经过4℃预冷处理和在缓冲液中添加蛋白质抑制剂等操作可进一步控制蛋白质水解。

（二）微生物材料的预处理

蛋白质包括天然蛋白质和重组蛋白质。绝大多数重组蛋白质和许多天然蛋白质都是由微生物产生的。微生物包括细菌（枯草芽胞杆菌和乳酸菌）和真菌（青霉属、曲霉属和酵母等）。分离天然蛋白质首先要进行大量的菌种筛选得到高产菌株，然后通过诱变菌种分离产量更高的正突变菌株。可通过基因操作来提高微生物内源蛋白的产量，例如将相关基因克隆在强启动子下控制表达可以成倍地提高蛋白质的产量。而要获得大量表达的目的重组蛋白质相对来说就简单得多。通过发酵微生物能在相对较短时间内大量增殖。微生物的生长受环境因素影响很大，如培养基的成分、温度，诱导剂和抑制剂的添加等都可能影响蛋白质的含量。微生物蛋白通常比来源于植物或动物的相同的蛋白质更稳定，此外，微生物比动物和植物更易于遗传学操作。因此，微生物可用于分离纯化丰富的、合格的所需蛋白质。

许多重要的蛋白质是由微生物发酵直接分泌到培养基中，这些胞外蛋白产物不需要破坏微生物细胞去释放蛋白质，大大简化了后续的分离纯化步骤。因此，胞外蛋白只需离心或过滤去除菌体，再通过很少的纯化步骤就能获得。而胞内蛋白质则必须经过发酵、收集细胞并破碎等步骤才能得到目的蛋白质。