除非纯化的是胞外分泌的蛋白质，否则第一步通常是从细胞或组织中释放出目标蛋白。细胞破碎的方法需根据样本类型选择。对于细菌，常用超声破碎、高压匀质（如French Press）或酶解法（如溶菌酶处理）。对于培养的哺乳动物细胞，通常采用温和的 detergent 裂解液或Dounce匀浆器。植物组织更坚韧，可能需要液氮研磨或专门的酶解方案。破碎后，样品立即变为复杂的浆液，包含细胞膜碎片、细胞器、核酸和所有可溶性蛋白质。此时，必须进行预处理，通常通过差速离心，先低速去除未破碎的细胞和大的碎片，再高速离心（如10,000-100,000 x g）获得含有可溶性蛋白质的上清液（胞质组分）或沉淀（膜组分）。对于膜蛋白，还需加入去垢剂使其增溶。不同物种的蛋白质分离纯化条件可能存在较大差异。江西离子交换层析
外泌体等细胞外囊泡的纯化是当前研究热点。由于其尺寸小、密度低，常用方法包括差速超速离心、密度梯度离心、尺寸排阻色谱以及基于特定膜蛋白的免疫亲和捕获。这些方法旨在从复杂的生物体液中分离出高纯度的囊泡，同时保持其膜结构的完整性和生物活性，用于后续的功能与标志物研究。除了经典的组氨酸标签，还存在多种其他亲和标签，如GST标签、MBP标签、FLAG标签等。GST标签可与固定化谷胱甘肽亲和纯化，且可能提高可溶性；MBP标签是强大的增溶标签；FLAG标签则因其高特异性抗体可用于极温和的洗脱。选择标签需综合考虑对可溶性、活性、纯化效率及后续应用的影响。河南抗体蛋白分离纯化设备蛋白分离纯化可用于研究蛋白质的相互作用机制。
以蛋白质结晶（用于X射线衍射结构解析）为目标的纯化过程，对蛋白质的“质量”提出了更高要求。这远不止是SDS-PAGE显示的单一条带。它要求蛋白质样品在化学上高度均一、构象高度均一、且处于单分散状态（即没有可观测的聚合体）。任何微小的杂质、化学修饰（如脱酰胺）或构象异构体都可能成为结晶的障碍。因此，纯化流程通常非常严格，常包含多步高分辨率层析，如离子交换结合尺寸排阻作为后面的精纯步骤。SEC在此处不仅用于分离聚合体，更是评估样品单分散性的关键手段——一个对称、尖锐的单峰是理想样品的标志。样品浓缩后，还需通过动态光散射（DLS）等技术进一步确认其粒径分布是否均一。
细胞破碎是释放目标蛋白的物理或化学手段。机械法中的高压匀质利用细胞悬浮液在高压下通过狭窄阀隙，因剪切力和空化效应导致细胞破裂，处理量大、效率高，适用于大规模制备。超声破碎则利用高频声波产生微小气泡破裂的空化作用粉碎细胞，适用于小体积样本，但需注意产热问题。非机械法包括酶溶法（使用溶菌酶、纤维素酶等特异性降解细胞壁）、渗透冲击法（通过渗透压剧烈变化使细胞胀破）以及去垢剂裂解法（溶解细胞膜脂质双分子层）。选择时需权衡破碎效率、目标蛋白稳定性、后续纯化步骤及规模。亲和色谱通过特异性结合纯化具有特殊功能的蛋白质。
冷冻电镜技术，特别是单颗粒分析，对蛋白质样品的单分散性要求极高。样品中必须尽可能避免聚集体、降解产物或构象不均一的存在，否则会严重影响二维分类和三维重构的分辨率。因此，用于冷冻电镜的蛋白质通常需要经过极其精细的纯化（如多次凝胶过滤）和严格的DLS、负染电镜筛选。对于疗愈用蛋白质（尤其是哺乳细胞系统表达的），下游纯化工艺必须具备验证过的病毒清理/灭活能力，这是药品监管的强制要求。特定的纯化步骤，如低pH孵育、去垢剂处理、纳米过滤以及某些层析步骤（如阴离子交换），被证实能有效灭活或去除可能潜在的病毒污染物，确保产品的生物安全性。稀有蛋白分离纯化需要针对性设计实验方案。青山区离子交换层析
高纯度蛋白质是蛋白药物开发的先决条件之一。江西离子交换层析
单克隆抗体的生产已经发展出高度成熟的平台化纯化工艺。其关键是蛋白质A亲和层析。蛋白质A能高特异性、高亲和力地结合大多数IgG的Fc区域，使得从细胞培养上清液中一步捕获抗体达到极高的纯度（>95%）。随后，为了去除残留的宿主细胞蛋白、DNA、聚合体、浸出的蛋白质A以及可能的内病毒，通常会跟进一个或多个“精纯”步骤。典型的平台工艺是：Protein A亲和层析 -> 低pH灭活/病毒灭活 -> 阴离子交换层析（流穿模式，去除酸性杂质和DNA） -> 阳离子交换层析（结合-洗脱模式，精细去除聚合体和碱性杂质）。这个三步层析平台被业界较广采用，因其稳健、高效且易于进行工艺验证。江西离子交换层析
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