Precipitarea proteinelor este o metodă folosită pentru extragerea și purificarea proteinelor păstrate într-o soluție. Moleculele mari, complexe, proteinele au în general părți care au o sarcină electrică negativă și părți care au o sarcină pozitivă, precum și părți hidrofile și hidrofobe. Există o tendință ca proteinele din soluție să se aglomereze și să precipite din cauza atracției dintre părțile încărcate negativ și pozitiv ale moleculelor și atracției reciproce a părților hidrofobe. Contracararea acestei tendințe este însă faptul că într-o soluție apoasă, moleculele de apă, care sunt polare, vor avea tendința de a se aranja în jurul moleculelor de proteine, datorită atracției electrostatice dintre părțile încărcate opus ale apei și moleculele de proteine. Astfel, moleculele proteice sunt menținute separate și rămân în soluție, dar există diferite metode pentru a obține precipitarea proteinelor.
Cea mai frecvent utilizată metodă de precipitare a proteinelor este prin adăugarea unei soluții de sare, o tehnică denumită adesea „sărare”. Sarea cel mai des folosită este sulfatul de amoniu. Interacțiunea ionilor de sare cu moleculele de apă îndepărtează bariera de apă dintre moleculele de proteine, permițând părților hidrofobe ale proteinei să intre în contact. Acest lucru are ca rezultat agregarea moleculelor de proteine și precipitarea din soluție. Ca regulă generală, cu cât greutatea moleculară a proteinei este mai mare, cu atât este mai mică concentrația de sare care este necesară pentru a provoca precipitarea, astfel încât este posibilă separarea unui amestec de proteine diferite în soluție prin creșterea treptată a concentrației de sare, astfel încât diferite proteine precipită în diferite etape, proces cunoscut sub numele de precipitare fracționată.
Solubilitatea unei proteine într-un mediu apos poate fi redusă prin introducerea unui solvent organic. Aceasta are ca efect reducerea constantei dielectrice, care în acest context poate fi privită ca o măsură a polarității unui solvent. O reducere a polarității înseamnă că există o tendință mai mică pentru moleculele de solvent de a se grupa în jurul celor ale proteinei, astfel încât există mai puțină barieră de apă între moleculele de proteine și o tendință mai mare spre precipitarea proteinelor. Mulți solvenți organici interacționează cu părțile hidrofobe ale moleculelor de proteine, provocând denaturizare; cu toate acestea, unele, cum ar fi etanolul și dimetilsulfoxidul (DMSO), nu.
Deși proteinele pot avea părți încărcate negativ și pozitiv, adesea, în soluție, ele vor avea o sarcină generală pozitivă sau negativă care variază în funcție de pH și le ține depărtate prin repulsie electrostatică. În condiții acide, cu un pH scăzut, proteinele tind să aibă o sarcină generală pozitivă, în timp ce la pH ridicat, sarcina este negativă. Proteinele au un punct intermediar în care nu există încărcătură globală – acesta este cunoscut sub numele de punct izoelectric și pentru majoritatea proteinelor, acesta se află în intervalul de pH 4-6. Punctul izoelectric pentru o proteină dizolvată poate fi atins prin adăugarea unui acid, de obicei acid clorhidric sau sulfuric, pentru a reduce pH-ul la nivelul corespunzător, permițând gruparea și precipitarea moleculelor proteice. Un dezavantaj al acestei metode este că acizii au tendința de a denatura proteina, dar este adesea folosită pentru a elimina proteinele nedorite.
Alte metode de precipitare a proteinelor includ polimeri hidrofili neionici și ioni metalici. Primele reduc cantitatea de apă disponibilă pentru a forma o barieră între moleculele de proteine, permițându-le să se aglomereze și să precipite. Ionii metalici încărcați pozitiv se pot lega de părți încărcate negativ ale moleculei de proteine, reducând tendința proteinei de a atrage un strat de molecule de apă în jurul acesteia, permițând din nou moleculelor de proteine să interacționeze între ele și să precipite din soluție. Ionii metalici sunt eficienți chiar și în soluții foarte diluate.