电泳的基本原理

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这个作用力使得带电分子向其电荷相反的电极方向移动。在移 动过程中,分子会受到介质粘滞力的阻碍。粘滞力(F’)的大 小与分子大小、形状、电泳介质孔径大小以及缓冲液粘度等有 关,并与带电分子的移动速度成正比,对于球状分子,F’的大 小服从Stokes定律,即:
F’=6πrηυ
式中r是球状分子的半径,η是缓冲液粘度,υ是电泳速度(υ= d / t,单位时间粒子运动的距离,cm / s )。当带电分子匀速移 动时: F = F’,
要依靠分子大小的不同即电泳过程中产生的阻力不同而得到 分离,如SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳。分离后的样品通过各种 方法的染色,或者如果样品有放射性标记,则可以通过放射性 自显影等方法进行检测。
电泳装置主要包括两个部分:电源和电泳槽。电源提供直流电, 在电泳槽中产生电场,驱动带电分子的迁移。电泳槽可以分为 水平式和垂直式两类。垂直板式电泳是较为常见的一种,常用 于聚丙烯酰胺凝胶电泳中蛋白质的分离。电泳槽中间是夹在一 起的两块玻璃板,玻璃板两边由塑料条隔开,在玻璃平板中间
制备电泳凝胶,凝胶的大小通常是12cm ´ 14 cm,厚度为1mm~ 2 mm,近年来新研制的电泳槽,胶面更小、更薄,以节省试剂 和缩短电泳时间。制胶时在凝胶溶液中放一个塑料梳子,在胶 聚合后移去,形成上样品的凹槽。水平式电泳,凝胶铺在水平 的玻璃或塑料板上,用一薄层湿滤纸连接凝胶和电泳缓冲液, 或将凝胶直接浸入缓冲液中。由于pH值的改变会引起带电分子 电荷的改变,进而影响其电泳迁移的速度,所以电泳过程应在 适当的缓冲液中进行的,缓冲液可以保持待分离物的带电性质 的稳定。
E=V/L
为了更好的了解带电分子在电泳过程中是如何被分离的,下面 简单介绍一下电泳的基本原理。在两个平行电极上加一定的电 压(V),就会在电极中间产生电场强度(E),上式中L是电 极间距离。
在稀溶液中,电场对带电分子的作用力(F)wenku.baidu.com等于所带净电 荷与电场强度的乘积:
F=q*E
上式中q是带电分子的净电荷,E是电场强度。
∴ q·E = 6πrηυ
电泳迁移率(m)是指在单位电场强度(1V/cm)时带电分子 的迁移速度:
所以:
v/E=Q/6πrη
这就是迁移率公式,由上式可以看出,迁移率与带电分子所带 净电荷成正比,与分子的大小和缓冲液的粘度成反比。
用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质分子量时,实际使用 的是相对迁移率mR。即:
电泳的基本原理
电泳是指带电颗粒在电场的作用下发生迁移的过程。许多重要 的生物分子,如氨基酸、多肽、蛋白质、核苷酸、核酸等都具 有可电离基团,它们在某个特定的pH值下可以带正电或负电, 在电场的作用下,这些带电分子会向着与其所带电荷极性相反 的电极方向移动。电泳技术就是利用在电场的作用下,由于待 分离样品中各种分子带电性质以及分子本身大小、形状等性质 的差异,使带电分子产生不同的迁移速度,从而对样品进行分 离、鉴定或提纯的技术。
电泳过程必须在一种支持介质中进行。Tiselius等在1937年进 行的自由界面电泳没有固定支持介质,所以扩散和对流都比较 强,影响分离效果。于是出现了固定支持介质的电泳,样品在 固定的介质中进行电泳过程,减少了扩散和对流等干扰作用。 最初的支持介质是滤纸和醋酸纤维素膜,目前这些介质在实验 室已经应用得较少。在很长一段时间里,小分子物质如氨基酸、 多肽、糖等通常用滤纸或纤维素、硅胶薄层平板为介质的电泳 进行分离、分析,但目前则一般使用更灵敏的技术如HPLC等来 进行分析。这些介质适合于分离小分子物质,操作简单、方便。 但对于复杂的生物大分子则分离效果较差。凝胶作为支持介质 的引入大大促进了电泳技术的发展,使电泳技术成为分析蛋白 质、核酸等生物大分子的重要手段之一。最初使用的凝胶是淀 粉凝胶,但目前使用得最多的是琼脂糖凝胶和聚丙烯酰胺凝 胶。蛋白质电泳主要使用聚丙烯酰胺凝胶。
上式中:d-带电粒子泳动的距离,t-电泳的时间,V-电压, L-两电极交界面之间的距离,即凝胶的有效长度。 因此,相 对迁移率mR就是两种带电粒子在凝胶中泳动迁移的距离之比。
带电分子由于各自的电荷和形状大小不同,因而在电泳过 程中具有不同的迁移速度,形成了依次排列的不同区带而被分 开。即使两个分子具有相似的电荷,如果它们的分子大小不同, 由于它们所受的阻力不同,因此迁移速度也不同,在电泳过程 中就可以被分离。有些类型的电泳几乎完全依赖于分子所带的 电荷不同进行分离,如等电聚焦电泳;而有些类型的电泳则主
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