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離子交換（IEX）層析能夠分離電荷只有輕微差別的一分子或組分子。以保證分離是基于帶電分子與帶相反電荷的層析填料之間的可逆相互作用。通常情況

下，選擇條件被感興趣的分子隨著上樣柱上而結(jié)合到層析填料然后改變條件以便使被結(jié)合的物質(zhì)被洗脫。經(jīng)常通過(guò)連續(xù)梯度或逐步增加離子強(qiáng)度進(jìn)行洗脫，常使用NaCl。

蛋白質(zhì)由含有可以被測(cè)定的弱酸和弱堿基團(tuán)（即電離基團(tuán)）。因此，蛋白質(zhì)的凈表面電荷是高度依賴(lài)的pH，并將隨著環(huán)境pH變化而逐漸改變。每種蛋白質(zhì)都有其針對(duì)pH的靜電荷關(guān)系，這可以被視為滴定曲線(xiàn)（。這條曲線(xiàn)反映了蛋白質(zhì)整體凈電荷如何根據(jù)環(huán)境的pH變化?？梢栽诓煌膒H值下利用IEX以分離具有截然不同電荷性質(zhì)的多種蛋白。

離子交換劑的選擇

以強(qiáng)交換劑(Q, S, SP)開(kāi)始，能夠在廣泛的pH范圍進(jìn)行開(kāi)發(fā)工作。如果感興趣蛋白的等電點(diǎn)低于pH 7.0或未知，則使用強(qiáng)陰交換劑（Q）結(jié)合蛋白。當(dāng)在一個(gè)pH下出現(xiàn)大分辨率，而且感興趣的蛋白質(zhì)在此pH下穩(wěn)定時(shí)，使用強(qiáng)交換劑。如果強(qiáng)的離子交換劑的選擇性不理想，則考慮使用弱的交換劑(DEAE, ANX, CM)，但請(qǐng)記住弱的離子交換劑的離子交換能力隨著pH而變化。多峰配體(MMC, adhere)提供離子相互作用、氫鍵和疏水相互作用。MMC表現(xiàn)的如同弱的陽(yáng)離子交換劑，但可以在高電導(dǎo)率下結(jié)合。Adhere表現(xiàn)為強(qiáng)陰離子交換劑。

層析柱填料選擇

根據(jù)純化步驟的目標(biāo)和起始材料的條件選擇離子交換填料。其他因素例如樣品穩(wěn)定性、規(guī)模、速度、結(jié)合能力和提供的設(shè)備也可能影響后的選擇。

一般信息選擇性和緩沖液pH

三種假定蛋白在不同pH下的分離如下所述，

酸性強(qiáng)pH：所有三種蛋白都處于它們的等電點(diǎn)，帶正電荷，且只結(jié)合陽(yáng)離子交換劑。蛋白質(zhì)按照它們的凈電荷順序被洗脫下來(lái)。

較小酸性pH：藍(lán)色的蛋白在其等電點(diǎn)以上，帶負(fù)電荷，而其他蛋白仍然帶正電荷。藍(lán)色蛋白結(jié)合陰離子交換劑，并可以與直接洗滌穿透的其他蛋白分離。另外，紅色和綠色蛋白可以在陽(yáng)離子交換劑上被分離，而藍(lán)色蛋白洗滌穿透。

堿性強(qiáng)pH：所有三種蛋白都高于它們的等電點(diǎn)，帶負(fù)電荷，且只結(jié)合陰離子交換劑。蛋白質(zhì)按照它們的凈電荷順序被洗脫。

較小堿性pH：紅色蛋白低于其等電點(diǎn)，帶正電荷。紅色蛋白結(jié)合陽(yáng)離子交換劑，而其他蛋白洗滌穿透。

另外，藍(lán)色和綠色蛋白可以在陰離子交換劑上進(jìn)行分離，而紅色蛋白洗滌穿透。