第十章 电泳技术..

对于两种离子型物质A和B的混 合物的分离来说。如果它们的迁移 率由实验测得是uA和uB，根据迁移 率的定义可知：
dA uA tE
和
dB uB tE
dA和dB分别为各物质在电位梯度 E下经过t时间后所移动的距离。
由上式可得到：
d A d B Et(u A u B ) d A dB t E (u A u B )
相应地，最小的分子透入凝胶结构中，由 于它们沿着一条非常曲折且较长的路程移动， 所以迁移被延缓。 根据这一现象，可在样品组分分离时，调 整诸如凝胶的聚合程度和浓度，孔的尺寸等因 素，就能得到一个高的分辨率。
(5) 扩散
扩散会影响分离的分辨率，这 是因为扩散可使几个分离的区带相 互重叠。
(6) 缓冲液的性质
在几种组分的混合物中，由于不同离子
的电量、大小和形状的不同导致它们在缓冲
液中的移动速度不同，结果在整个管子中出
现Fra Baidu bibliotek不同的分隔界面。
在一系列的分界范围中，是以组分的浓
度变化参差而排列的，这样的浓度梯度可用
一个适宜的光学系统进行测量。
通过整个管子的连续量析技术，就可 以确定不同界面的位臵、数量以及区域的 浓度，因此可用来测量电泳迁移率，进行 混合组分的分离和分析等。 自由界面电泳由于仪器装臵复杂、价 格昂贵，因此只限于实验室规模操作。
QE f
（10-1）
在自由溶液中，摩擦阻力服从 Stokes定律：
f 6rv
（10-2）
式中r为质点半径；v为质点的迁移 速度；η为介质黏度。
合并上述两式，可求得质点 的迁移速度v
EQ v 6r
（10-3）
如果电量Q按照电子电量e （=1.6×10-19C）乘上电荷数Z来 计算，则上式可写成：
3．溶液的性质
主要是指电极室缓冲溶液和目标 产物样品溶液的pH值、离子强度和黏 度等。
① 溶液的pH值
溶液的pH值决定着电解质的解离程 度和其所带净电荷的量，对于氨基酸或 蛋白质，溶液的pH值应远离其等电点， 使其净电荷量变大，迁移速度加快。
② 离子强度
组分的分离取决于缓冲液的离子 强度，如果离子强度高，可获得良好 的分离效果，但是电泳迁移率会降低， 所以溶液的离子强度一般维持在 0.05～0.1mo1/L范围内。
第 十 章
电泳技术
电泳是荷电溶质（电解质）在
电场作用下发生定向泳动的现象。
电泳分离则是利用荷电溶质在 电场中泳动速度的差别进行分离的 方法。
电泳为生化物质的分离提供了一个有 效的和多功能的方法。
传统上，各类电泳仅用于常规的生化 分析，直至上世纪70年代以后，各种以分 离回收为目的的电泳法发展很快，已达到 一定的分离制备规模。
（10-7） （10-8）
上式表明，用实验最终所得的 （dA-dB），来确定A和B两种物质 的分离，电泳需要持续的时间t。
10.2 影响电泳迁移率的因素
1．颗粒的性质
颗粒所带净电荷量越大，直径越 小或其形状越接近于球形，在电场 中的迁移率就越大。
2．电场强度
电场强度越高，带电颗粒的迁 移速度越快。 常压电泳控制的电场强度为210V/cm。
eZE v 6r
（10-4）
质点的电泳迁移率（电泳度） u被定义为在单位电位梯度（E） 的作用下，单位时间内质点所移 动的距离（d）：
d u tE
或
v u E
（10-5）
所以可以得到
Q Ze u 6r 6r
（10-6）
从上述公式可知，电泳迁移率与 带电颗粒的净电荷量成正比，而与 颗粒半径和介质黏度成反比。
(2) 电渗
电渗现象是一种在外加电压作 用下，和固体支持物接触的液体的 移动现象。
如果支持物质带有羧基、磺酸基、羟基 等功能团时，在一定的pH值溶液中，它们会 电离，使支持物带负电荷，与支持物相接触 的溶液(通常是水)带正电荷，在电场的作用 下，此溶液层会向负极移动。
反之，若支持物带上正电荷，与支持物 相接触的溶液就带上负电荷，溶液层会向正 极移动。
与超滤等膜分离法一样，电泳分离中不 存在相平衡，是一种速度分离法。 但与膜过滤相比，电泳操作的剪切作用 较小，可以使蛋白质等生物大分子保持较高 的生物活性。 分辨率高和能够保持产物的生物活性这 两个突出的优点使得电泳技术愈来愈受到人 们的重视。
10.1 电泳的理论基础
当一个带有效电荷Q的质点，在黏 性介质中(液体或凝胶)受到电场(电位 梯度)E正的作用恒速迁移时，质点在 受到一个驱动力(其值为QE)的同时还 受到一个与其相平衡的摩擦阻力f。
③溶液的黏度
电泳迁移率与溶液的黏度成反 比，所以黏度不能过大或过小。
4．其它因素
(1)焦耳效应
电泳过程中由于电流会产生热量， 使温度增加。 温度增加，一是使电泳流动性增加， 二是使支持介质中缓冲液的溶剂蒸发， 从而促进或延缓电泳迁移，三是溶剂的 损失会引起电解质浓度的增加，离子强 度增加和支持介质导电率增加。
分离效果有时取决于所用缓冲液 的性质。 例如，对于不带电荷的蔗糖可用 硼酸缓冲液分离，形成络合的蔗糖— 硼酸盐离子。
10.3 电泳的类型
在任何电泳设备中，
都有三个意义明确的
部件，阴极、阳极和
实现带电粒子分离的
电泳室。
根据在电泳室中使用的电解质系 统，可以对电泳作如下的分类：
①自由界面电泳； ②自由溶液中的区带电泳； ③在不同支持物上的区带电泳； ④在有机溶剂中的凝胶电泳；
电渗会对样品的迁移率造成影响。
如果电渗方向与样品的电泳迁移方向
一致，样品的表观迁移率就加快，如
果二者的方向不一致，样品的表观迁
移率就降低。
(3) 吸附
支持物吸附溶质，会延缓电泳分离。
在某些情况下，如果它们能选择性的 吸附低电泳迁移率的组分，则可以提高 分离的质量。
(4) 分子筛分离
当采用凝胶如淀粉、聚丙烯酰胺、葡聚糖 凝胶作支持物，在伸展的凝胶中，其空间属于 大分子尺寸，这样就表现出分子筛的效应。
⑤亲和电泳；
⑥等速电泳； ⑦等电聚焦； ⑧免疫电泳。
一．自由界面电泳
1937年瑞典科学家Tiselius建立了 “移界电泳法(moving boundary EP)”， 成功地将血清蛋白质分成清蛋白、α1、 α2、β和γ球蛋白5个主要成分，由于他 的突出贡献，1948年荣获诺贝尔奖金。
在自由界面电泳中，样品被放臵在U型 电泳管的缓冲溶液中，然后外加电场。