第八章 电泳分离技术(高等教学)
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电泳技术原理及蛋白质的分离电泳实验课件
的电荷（种类和数量）、大小和形状，在
一定时间内它们在相同电场中泳动速度不
同，各自集中到特定的位置上而形成紧密
的泳动带。这就是带电粒子可以用电泳技 术进行分离、分析和鉴定的基本原理。
-
（四）电泳的基本原理
勤奋 严谨 求实 创新
迁移率(mobility,m） 带电颗粒在单位电场强度下的泳动速度
V m=
用
（四）影响电泳的因素
4.缓冲溶液
勤奋 严谨 求实 创新
• 决定带电颗粒的解离程度，即所带净电荷的量Q，pH>>pI，Q↑，V↑ pH值
• 最适离子强度在0.02～0.2， 离子强度 • I↑→吸引被分离带电颗粒→形成离子扩散层→被分离颗粒电动电势↓→V↓
• 溶液粘度η↑→V↓ 溶液粘度
勤奋 严谨 求实 创新
勤奋 严谨 求实 创新
T越大，凝胶孔径越小，适用于分离分子量较小的物质， 但过大，胶越硬也易脆裂。
T越小，凝胶孔径越大，适用于分离分子量较大的物质。 但过小，胶稀软不易操作。
C过高，胶变脆，缺乏弹性，透明度降低。 C过低，聚合不良，呈糊状。
勤奋 严谨 求实 创新
根据样品分子的大小选择凝胶配方 一般情况下，体内蛋白质多采用7.5％浓度凝
勤奋 严谨 求实 创新
2. 电荷效应
• 在分离胶中进行，在高度浓缩的蛋白质薄层中，由 于各种蛋白质分子的PI不同，所带电荷不同，其迁 移率也不同，各种蛋白质就按迁移率的快慢顺序而 分离。
勤奋 严谨 求实 创新
3.分子筛效应
• 分子量或构型不同的蛋白质通过一定孔径的分离胶 时所受的摩擦力不同，受阻滞的程度不同。因此表 现出不同的泳动率即所谓分子筛效应。
勤奋 严谨 求实 创新
一定时间内它们在相同电场中泳动速度不
同，各自集中到特定的位置上而形成紧密
的泳动带。这就是带电粒子可以用电泳技 术进行分离、分析和鉴定的基本原理。
-
（四）电泳的基本原理
勤奋 严谨 求实 创新
迁移率(mobility,m） 带电颗粒在单位电场强度下的泳动速度
V m=
用
（四）影响电泳的因素
4.缓冲溶液
勤奋 严谨 求实 创新
• 决定带电颗粒的解离程度，即所带净电荷的量Q，pH>>pI，Q↑，V↑ pH值
• 最适离子强度在0.02～0.2， 离子强度 • I↑→吸引被分离带电颗粒→形成离子扩散层→被分离颗粒电动电势↓→V↓
• 溶液粘度η↑→V↓ 溶液粘度
勤奋 严谨 求实 创新
勤奋 严谨 求实 创新
T越大，凝胶孔径越小，适用于分离分子量较小的物质， 但过大，胶越硬也易脆裂。
T越小，凝胶孔径越大，适用于分离分子量较大的物质。 但过小，胶稀软不易操作。
C过高，胶变脆，缺乏弹性，透明度降低。 C过低，聚合不良，呈糊状。
勤奋 严谨 求实 创新
根据样品分子的大小选择凝胶配方 一般情况下，体内蛋白质多采用7.5％浓度凝
勤奋 严谨 求实 创新
2. 电荷效应
• 在分离胶中进行，在高度浓缩的蛋白质薄层中，由 于各种蛋白质分子的PI不同，所带电荷不同，其迁 移率也不同，各种蛋白质就按迁移率的快慢顺序而 分离。
勤奋 严谨 求实 创新
3.分子筛效应
• 分子量或构型不同的蛋白质通过一定孔径的分离胶 时所受的摩擦力不同，受阻滞的程度不同。因此表 现出不同的泳动率即所谓分子筛效应。
勤奋 严谨 求实 创新
电泳分离技术
他还多年担任诺贝尔基金评审 的委员，副会长和会长之职。
1971年10月29日因心脏病突发
Arne Wilhelm Kaurin Tiselius 而卒于家中，终年69岁。
电泳特点
在确定的条件下，带电粒子在单位电场强度作 用下，单位时间内移动的距离（即迁移率）为 常数，是该带电粒子的物化特征性常数。
4
阿恩·威廉·考林·提塞留斯 提塞留斯是瑞典著名生化学家
和物理化学家。1902年8月10日 出生在斯德哥尔摩，在乌普沙拉 大学获三个硕士和一个博士学位 ，毕业后留校任教。
他改进、设计了电泳仪，成功 地分离了血清中的蛋白质，对氨 基酸和肽也作了分离研究，改进 了色层分离法，他设计的电泳仪 至今还在应用，发展了生物化学 的研究手段，荣获1948年诺贝尔 化学奖。
不同带电粒子因所带电荷不同，或虽所带电荷 相同但荷质比不同，在同一电场中电泳，经一 定时间后，由于移动距离不同而相互分离。分 开的距离与外加电场的电压与电泳时间成正比
6
电荷移动规律
利用电泳可以确定胶体微粒的电性质，向阳极移动的 胶粒带负电荷，向阴极移动的胶粒带正电荷。
一般来讲，金属氢氧化物、金属氧化物等胶体微粒吸 附阳离子，带正电荷；
8
电泳种类I ：
移动界面电泳 是将被分离的离子（如阴离子）混合物置于电泳
槽的一端（如负极），在电泳开始前，样品与载体电 解质有清晰的界面。电泳开始后，带电粒子向另一极 （正极）移动，泳动速度最快的离子走在最前面，其 他离子依电极速度快慢顺序排列，形成不同的区带。 只有第一个区带的界面是清晰的，达到完全分离，其 中含有电泳速度最快的离子，其他大部分区带重叠。
非金属氧化物、非金属硫化物等胶体微粒吸附阴离子 ，带负电荷。
因此，在电泳实验中，氢氧化铁胶体微粒向阴极移动 ，三硫化二砷胶体微粒向阳极移动。利用电泳可以分 离带不同电荷的溶胶。
1971年10月29日因心脏病突发
Arne Wilhelm Kaurin Tiselius 而卒于家中，终年69岁。
电泳特点
在确定的条件下，带电粒子在单位电场强度作 用下，单位时间内移动的距离（即迁移率）为 常数，是该带电粒子的物化特征性常数。
4
阿恩·威廉·考林·提塞留斯 提塞留斯是瑞典著名生化学家
和物理化学家。1902年8月10日 出生在斯德哥尔摩，在乌普沙拉 大学获三个硕士和一个博士学位 ，毕业后留校任教。
他改进、设计了电泳仪，成功 地分离了血清中的蛋白质，对氨 基酸和肽也作了分离研究，改进 了色层分离法，他设计的电泳仪 至今还在应用，发展了生物化学 的研究手段，荣获1948年诺贝尔 化学奖。
不同带电粒子因所带电荷不同，或虽所带电荷 相同但荷质比不同，在同一电场中电泳，经一 定时间后，由于移动距离不同而相互分离。分 开的距离与外加电场的电压与电泳时间成正比
6
电荷移动规律
利用电泳可以确定胶体微粒的电性质，向阳极移动的 胶粒带负电荷，向阴极移动的胶粒带正电荷。
一般来讲，金属氢氧化物、金属氧化物等胶体微粒吸 附阳离子，带正电荷；
8
电泳种类I ：
移动界面电泳 是将被分离的离子（如阴离子）混合物置于电泳
槽的一端（如负极），在电泳开始前，样品与载体电 解质有清晰的界面。电泳开始后，带电粒子向另一极 （正极）移动，泳动速度最快的离子走在最前面，其 他离子依电极速度快慢顺序排列，形成不同的区带。 只有第一个区带的界面是清晰的，达到完全分离，其 中含有电泳速度最快的离子，其他大部分区带重叠。
非金属氧化物、非金属硫化物等胶体微粒吸附阴离子 ，带负电荷。
因此，在电泳实验中，氢氧化铁胶体微粒向阴极移动 ，三硫化二砷胶体微粒向阳极移动。利用电泳可以分 离带不同电荷的溶胶。
电泳分离技术
谢谢
THANKS
样本分析。
电场不均匀性
电泳过程中电场的不均匀性可 能导致分离效果不佳。
高成本
电泳分离技术所需的设备和试 剂成本较高，增加了实验成本
。
操作复杂度
电泳分离技术的操作相对复杂 ，需要专业人员进行操作和维
护。
05 电泳分离技术的发展趋势和未来展望
CHAPTER
技术创新和改进
高效电泳分离技术的研发
通过改进电泳分离技术的原理和工艺，提高分离效率和准确性，降低能耗和成本。
21世纪
随着生物技术的快速发展，电泳分离技术在基因组学、蛋白质组学等 领域的应用越来越广泛，成为生命科学研究的重要手段之一。
02 电泳分离技术的基本原理
CHAPTER
电泳现象
定义
电泳现象是指带电粒子在电场中受到电场力的作用而发生迁移的 现象。
原理
带电粒子在电场中受到电场力的作用，产生定向移动，使得粒子在 电场中分布不均，从而实现分离。
细胞分离
利用电泳分离技术可以分离不同种类的细胞，如淋巴细胞 分型、干细胞分离等，为细胞治疗和药物筛选提供支持。
在化学和环境科学领域的应用
有机物分离
电泳分离技术可用于有机物的分 离和纯化，如氨基酸、肽类、糖 类等，在化学合成和药物制备中 具有重要应用。
环境监测
电泳分离技术可用于环境样品中 污染物的分离和检测，如重金属 离子、有机污染物等，为环境监 测和治理提供技术支持。
电泳分离技术
目录
CONTENTS
• 引言 • 电泳分离技术的基本原理 • 电泳分离技术的应用 • 电泳分离技术的优缺点 • 电泳分离技术的发展趋势和未来展望 • 结论
01 引言
电泳分离法左瑾瑜
在CZE缓冲液中加入可微观分相的高分子离 PICEC 子 OTCEC ACE CGE 使用固定相涂层毛细管 在CZE缓冲液中加入亲和作用试剂 管内填充凝胶介质，用CZE缓冲液
•谢谢大家
•以阳离子分离为例：
A+ B+ L+
C+ L+ T+ A+ B+ C+ T+ 低 浓 度 区
高 浓 度 区
•等速电泳中，可以根据任何一条区带中的电场强度来确定某种离子 的存在，根据区带的宽度来确定某种离子的相对含量。 •等速电泳既可以用于离子性物质的制备，也可以用于离子的定性和 定量分析。 •等速电泳分离效率高，速度快，选择性好，易于自动化，一些复杂 样品甚至可以不经前处理直接进行分离分析。 •电解质溶液的选择：1、应使待分离的有效离子淌度差异尽可能大； 2、根据样品的性质和基体情况，还要考虑前导电解质PH值、与目标 离子带相反电荷的缓冲配对离子、溶剂、其他添加剂等。
Fra bibliotek9.2.2电解分离法的分类和应用
•1、控制电位电解分离法 •2、控制电流电解分离法 •3、汞阴极电解分离法 •4、内电解分离法
9.3 电泳分离法
9.3.1分离原理
•电泳是在电场作用下，电解质溶液中的带电粒子向两级作定向移动的一种电迁 移现象。 •分离依据：带电粒子在 上的差别。 •在电场强度为E的电场强度下带电荷Q的粒子的迁移率μ可写成
•4、电泳时间 •电泳时间愈长，离子迁移距离愈大，一般情况下对分离是有利的。但 是，随着离子迁移距离的增加，电泳带的宽度也会增加，对分离是不 利的。分离性质相似的元素，单靠增加电泳时间收效不大。 按分离原理分类
等点聚焦电泳、双向电泳、蛋白质印记电泳、毛细管电泳
电泳技术PPT精品课程课件讲义
PPT内容可自行编辑
电泳技术
主讲：XX XX
凡大医治病，必当安神
定志，无欲无求，先发大慈恻 隐之心，誓愿普救含灵之苦。
- - 孙思邈
PPT内容可自行编辑
开始上课！
一、基本原理
电泳：在溶液中，带电粒子在外加电场的作用
下向相反电极移动的现象叫做电泳。
电泳分离方法主要就是根据大分子的分子量及
电性差异将大分子在电场中彼此分来的。简单
电流强度应该是每块胶板30mA左右。
2018/11/30
（二）琼脂糖凝胶电泳
1、概述 聚丙烯酰胺凝胶电泳对于分离生物大分子具 有较高的分辨率，但由于核酸分子比蛋白质分子大 得多，只能采用有较大孔径的琼脂糖凝胶来分离核
酸。由于核酸分子本身中含有大量的磷酸根，所以
核酸带有负电荷，在电场中会向正极移动。
中的甘油使样品溶液的密度变 大，避免加样后样品上漂； 2-巯基乙醇使蛋白质中的二硫键断裂，并不再形成新的二 硫键，溴酚蓝是指示剂，显示电泳前沿线的位置。将制胶 板中的密封教条除去，装入电泳槽，在正负极水槽中加入
电极缓冲液，将预处理后的蛋白质样品加入对应的梳空，
装好电泳槽，接好电源，开始电泳。施加在每块胶板上的
在浓缩胶中受到浓缩效应、电荷效应和分子筛效应
的影响，可被浓缩成一条极为狭窄的条带，因此当 蛋白质样品进入分离胶时就形成了彼此分离的清晰 条带，大大提高了分辨率。
2018/11/30
2、试剂 丙稀酰胺溶液中含有甲叉双丙稀酰胺 过硫酸铵（聚合的引发剂） 四甲基乙二胺是加速剂，可加快聚合的速度
2018/11/30
2018/11/30
1）打开电源 插上电泳仪电源，打开右侧面后部开关。主面板指示灯亮。 2）参数设置 电泳仪技术参数如下，在电泳仪使用时不要超过额定值。 最大电压：300 V 最大电流：400 mA 最大功率：75 W 最大时间：999 min 按下电泳仪主面板上“V/A Constant”按纽，进行恒压或恒流模式选择， “V”和 “A”上的指示灯来回切换，同时数显面板左方的“V”“mA”灯也 跟着切换。 恒压模式时，切换到“V”灯亮后，通过“+”和“－”进行调节电压数值 到 需要值。 恒流模式时与上一致。切换到“A”灯亮，设置所需电流值。 按下数显面板左方的“V/mA/时钟”按纽到时钟旁灯亮，可通过“+”“－” 调节设置时间值。 3）接上电泳槽电源线。意红色线插红色接口，黑色线插黑色接口。 4）按下“run/pause”按纽，“run”上的灯亮时开始电泳。 5）电泳过程中按下“V/mA/时钟”按纽可以当前运行电流电压和时间参数。 6）电泳过程中，可以按下“ run/pause”按纽暂停电泳和继续电泳。 2018/11/30 7）电泳完成后，按下“stop”按纽停止电泳。
电泳技术
主讲：XX XX
凡大医治病，必当安神
定志，无欲无求，先发大慈恻 隐之心，誓愿普救含灵之苦。
- - 孙思邈
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一、基本原理
电泳：在溶液中，带电粒子在外加电场的作用
下向相反电极移动的现象叫做电泳。
电泳分离方法主要就是根据大分子的分子量及
电性差异将大分子在电场中彼此分来的。简单
电流强度应该是每块胶板30mA左右。
2018/11/30
（二）琼脂糖凝胶电泳
1、概述 聚丙烯酰胺凝胶电泳对于分离生物大分子具 有较高的分辨率，但由于核酸分子比蛋白质分子大 得多，只能采用有较大孔径的琼脂糖凝胶来分离核
酸。由于核酸分子本身中含有大量的磷酸根，所以
核酸带有负电荷，在电场中会向正极移动。
中的甘油使样品溶液的密度变 大，避免加样后样品上漂； 2-巯基乙醇使蛋白质中的二硫键断裂，并不再形成新的二 硫键，溴酚蓝是指示剂，显示电泳前沿线的位置。将制胶 板中的密封教条除去，装入电泳槽，在正负极水槽中加入
电极缓冲液，将预处理后的蛋白质样品加入对应的梳空，
装好电泳槽，接好电源，开始电泳。施加在每块胶板上的
在浓缩胶中受到浓缩效应、电荷效应和分子筛效应
的影响，可被浓缩成一条极为狭窄的条带，因此当 蛋白质样品进入分离胶时就形成了彼此分离的清晰 条带，大大提高了分辨率。
2018/11/30
2、试剂 丙稀酰胺溶液中含有甲叉双丙稀酰胺 过硫酸铵（聚合的引发剂） 四甲基乙二胺是加速剂，可加快聚合的速度
2018/11/30
2018/11/30
1）打开电源 插上电泳仪电源，打开右侧面后部开关。主面板指示灯亮。 2）参数设置 电泳仪技术参数如下，在电泳仪使用时不要超过额定值。 最大电压：300 V 最大电流：400 mA 最大功率：75 W 最大时间：999 min 按下电泳仪主面板上“V/A Constant”按纽，进行恒压或恒流模式选择， “V”和 “A”上的指示灯来回切换，同时数显面板左方的“V”“mA”灯也 跟着切换。 恒压模式时，切换到“V”灯亮后，通过“+”和“－”进行调节电压数值 到 需要值。 恒流模式时与上一致。切换到“A”灯亮，设置所需电流值。 按下数显面板左方的“V/mA/时钟”按纽到时钟旁灯亮，可通过“+”“－” 调节设置时间值。 3）接上电泳槽电源线。意红色线插红色接口，黑色线插黑色接口。 4）按下“run/pause”按纽，“run”上的灯亮时开始电泳。 5）电泳过程中按下“V/mA/时钟”按纽可以当前运行电流电压和时间参数。 6）电泳过程中，可以按下“ run/pause”按纽暂停电泳和继续电泳。 2018/11/30 7）电泳完成后，按下“stop”按纽停止电泳。
电泳分离PPT课件
胎盘球蛋白，优点是简便迅速，便于保存照相， 比纸电泳分辨率高。
❖以上两种类型的电泳，由于介质的孔径 度大，没有分子筛效应，主要靠被分离 物的电荷多少进行分离。
4
第54页/共48页
③琼脂糖凝胶电泳：从琼脂中精制分离出的胶状多
糖，一般用于核酸的分离分析。
（1）琼脂糖凝胶孔径较小，具有分子筛效应； （2）机械强度高：可以在浓度1%以下使用； （3）无毒； （4）染色、脱色程序简单，背景色较低； （5）热可逆性； （6）生物中性：一般不与生物材料结合。
四、等电聚焦 ( isoelectric focusing，IEF )
利用蛋白质具有不同等电点的特性，以 聚丙烯酰胺为电泳支持物，在其中加入载体 两性电解质（商品名：Ampholine，一种含有 各种连续 pI 的小分子混合物）的电泳方法称 聚丙烯酰胺等电聚焦电泳（IEF-PAGE）。
32
第332页/共48页
2）光催化系统：核黄素－光
催化剂: 核黄素（维生素B2）
引发剂: 光
.
TEMED的存在，可加速聚合。
15
第165页/共48页
聚丙烯酰胺凝胶： 丙烯酰胺＋N,N’－甲叉双丙烯酰胺聚合而成
16
第176页/共48页
凝胶浓度和交联度与孔径大小的关系
凝胶的机械强度、弹性和透明度、粘着 度取决于凝胶总浓度（T）和交联度（C）。
因此，蛋白质—SDS复合物(SDS-denatured protein) 在凝胶中的迁移率不受蛋白质原有电荷和形状的影响，只 与椭圆棒长度（蛋白质分子量）有关。
24
第254页/共48页
两者关系：蛋白质的迁移率与分子量的对
数呈线性关系，符合下式：logMW=C-bm MW：分子量；m：迁移率；C、b均为常数
❖以上两种类型的电泳，由于介质的孔径 度大，没有分子筛效应，主要靠被分离 物的电荷多少进行分离。
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③琼脂糖凝胶电泳：从琼脂中精制分离出的胶状多
糖，一般用于核酸的分离分析。
（1）琼脂糖凝胶孔径较小，具有分子筛效应； （2）机械强度高：可以在浓度1%以下使用； （3）无毒； （4）染色、脱色程序简单，背景色较低； （5）热可逆性； （6）生物中性：一般不与生物材料结合。
四、等电聚焦 ( isoelectric focusing，IEF )
利用蛋白质具有不同等电点的特性，以 聚丙烯酰胺为电泳支持物，在其中加入载体 两性电解质（商品名：Ampholine，一种含有 各种连续 pI 的小分子混合物）的电泳方法称 聚丙烯酰胺等电聚焦电泳（IEF-PAGE）。
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2）光催化系统：核黄素－光
催化剂: 核黄素（维生素B2）
引发剂: 光
.
TEMED的存在，可加速聚合。
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聚丙烯酰胺凝胶： 丙烯酰胺＋N,N’－甲叉双丙烯酰胺聚合而成
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凝胶浓度和交联度与孔径大小的关系
凝胶的机械强度、弹性和透明度、粘着 度取决于凝胶总浓度（T）和交联度（C）。
因此，蛋白质—SDS复合物(SDS-denatured protein) 在凝胶中的迁移率不受蛋白质原有电荷和形状的影响，只 与椭圆棒长度（蛋白质分子量）有关。
24
第254页/共48页
两者关系：蛋白质的迁移率与分子量的对
数呈线性关系，符合下式：logMW=C-bm MW：分子量；m：迁移率；C、b均为常数
化学分离技术的电泳技术
化学分离技术的电泳技术化学分离技术是一种可以将复杂混合物中的不同组分进行分离的技术。
在这种技术中，电泳技术是一种非常重要的技术，它可以根据化学物质的电性差异，将复杂混合物中的组分进行分离。
本文将深入讨论电泳技术在化学分离中的应用。
一、电泳技术的基本原理电泳技术是利用电场的作用将带电粒子分离的技术。
在电场作用下，带电粒子会在电场的力作用下移动，而移动的方向和移动速度取决于粒子的电荷量和大小、电场的大小和方向、粒子的分子量和形状等因素。
在实际应用中，电泳技术通常使用凝胶电泳和毛细管电泳。
凝胶电泳是将待测物质加入凝胶中，然后将凝胶放入电场中进行分离；毛细管电泳则是利用毛细管的内腔作为分离区域，在电场作用下进行分离。
二、电泳技术在蛋白质分离中的应用蛋白质是一种复杂的生物大分子，具有比较明显的水溶性和电性。
因此，在蛋白质分离中，电泳技术是一种非常有效的分离方法。
在蛋白质电泳中，通常使用凝胶电泳。
具体操作方法为：将蛋白质样品加入凝胶中，然后将凝胶放入电场中进行分离。
由于蛋白质具有不同的分子量和电荷性质，因此在电场作用下会分离出不同的带电蛋白质。
这种分离方式可以实现对于蛋白质的精确定量和分子质量的测定。
三、电泳技术在DNA分离中的应用电泳技术在DNA分离中也是一种非常常用的方法。
在DNA电泳中，通常使用凝胶电泳，具体操作方法和蛋白质电泳类似。
但是，DNA分子量较大，难以在电场中移动，因此在DNA电泳中通常需要加入一定的缓冲液和染料（如溴化乙锭）来帮助DNA分子的运动。
而在分离过程中，DNA会根据其分子量和电荷性质在凝胶上产生不同的迁移距离。
这种分离方式可以实现对于DNA的大小和形状的测定，并且可以用于DNA的纯化和检测。
四、电泳技术的发展趋势虽然电泳技术具有非常好的分离效果，但是它也存在一定的缺陷。
例如凝胶制备需要时间和成本较高，并且凝胶中的分离速度较慢。
为了克服这些缺陷，目前许多研究工作者正在寻求其他分离方法，如毛细管电泳、细微流动电泳、微流控电泳等新技术。
第八章 电泳分离技术培训课件
12
区带电泳 ：是在半固相或胶状介质上加 上一个点或一薄层样品溶液，然后加电场， 分子在支持介质上或支持介质中迁移。
是应用最广泛的电泳技术之一。
13
14
15
按电场分：常压（<500V，适用大分 子）、高压（>500V，适用小分子） 仪器装置分：水平式、垂直式、悬架式
16
二、电泳技术原理
④ 适当的凝胶孔径和添加增加介质黏度的物质 （蔗糖或甘油） 会影响介质的有效黏滞度。
22
问题：电泳过程中产热？
后果： a)蛋白质变性，分离失去意义； b)温度升高引起对流，蛋白质区带扩散，降
低分辨率。 解决问题： W（热量）=IE I是电流；E是电压 按Ohm定律还有如下关系：W=I2/K K是 电导率
10
电泳分离：是利用带电粒子在电场中泳
动速度的差别进行分离的方法。 I. 实验室中强有力的分析、鉴定和分离技
术——更大规模的制备应用。 II. 与HPLC相比在可靠性、分辨率、使用
的难易度和成本上具优势。 III. 在生物技术研究和产物分离纯化应用的
是区带电泳。
11
电泳分类
按分离的原理区分： 区带电泳 移界电泳 等速电泳 等电聚焦
8
在医院临床检验中，利用电泳技术分析血 清中的酶及同工酶，可以诊断肾病综合症、 心绞痛、肝硬化、肝癌、多发生骨髓瘤、 恶性肿瘤、乙型肝炎、慢性肝炎等疾病； 分析血色素组份，可以判定血细胞的正常 与异常
9
一九八四年九月，美国在航天飞机上首先使用 电泳技术提炼了一种治疗糖尿病的新药----胰岛 素β细胞，为全世界上百万糖尿病患者带来了福 音。电泳技术在太空的应用，更使它一时身价 百倍，由于太空无重力作用，电泳液中不存在 冷热对流现象，从而不影响分离效果。被分离 的物质纯度高，成本低，如治疗血栓病的尿激 酶，在太空生产，产量可以提高四百倍，售价 可降低百分之九十，美国每年患血栓病的人有 一百多万，只此一项即可节约几亿美元。
区带电泳 ：是在半固相或胶状介质上加 上一个点或一薄层样品溶液，然后加电场， 分子在支持介质上或支持介质中迁移。
是应用最广泛的电泳技术之一。
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按电场分：常压（<500V，适用大分 子）、高压（>500V，适用小分子） 仪器装置分：水平式、垂直式、悬架式
16
二、电泳技术原理
④ 适当的凝胶孔径和添加增加介质黏度的物质 （蔗糖或甘油） 会影响介质的有效黏滞度。
22
问题：电泳过程中产热？
后果： a)蛋白质变性，分离失去意义； b)温度升高引起对流，蛋白质区带扩散，降
低分辨率。 解决问题： W（热量）=IE I是电流；E是电压 按Ohm定律还有如下关系：W=I2/K K是 电导率
10
电泳分离：是利用带电粒子在电场中泳
动速度的差别进行分离的方法。 I. 实验室中强有力的分析、鉴定和分离技
术——更大规模的制备应用。 II. 与HPLC相比在可靠性、分辨率、使用
的难易度和成本上具优势。 III. 在生物技术研究和产物分离纯化应用的
是区带电泳。
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电泳分类
按分离的原理区分： 区带电泳 移界电泳 等速电泳 等电聚焦
8
在医院临床检验中，利用电泳技术分析血 清中的酶及同工酶，可以诊断肾病综合症、 心绞痛、肝硬化、肝癌、多发生骨髓瘤、 恶性肿瘤、乙型肝炎、慢性肝炎等疾病； 分析血色素组份，可以判定血细胞的正常 与异常
9
一九八四年九月，美国在航天飞机上首先使用 电泳技术提炼了一种治疗糖尿病的新药----胰岛 素β细胞，为全世界上百万糖尿病患者带来了福 音。电泳技术在太空的应用，更使它一时身价 百倍，由于太空无重力作用，电泳液中不存在 冷热对流现象，从而不影响分离效果。被分离 的物质纯度高，成本低，如治疗血栓病的尿激 酶，在太空生产，产量可以提高四百倍，售价 可降低百分之九十，美国每年患血栓病的人有 一百多万，只此一项即可节约几亿美元。
《电泳分离》PPT课件
Polyacrylamide gel electrophoresis （PAGE ）
❖ 以聚丙烯酰胺凝胶作为支持物的电泳方法。由于其 分辨率高，不仅能分离含有各种大分子的混合物， 而且可以研究生物大分子的特性，如电荷、分子量、 等电点及分子构型。
❖ 聚丙烯酰胺凝胶电泳的优点： ①孔径大小可调节，可用于分离多种生物分子。 ②机械强度好、弹性大，电渗低、分辨率高。 ③电泳分离后仍然保持生物活性，可用于生物大分 子的制备。
一、基本原理
（一）基本原理
当带电粒子
以速度ν 在电场
中移动时，受到 大小相等、方向 相反的电场推动 力和平动摩擦阻 力的作用。
电场强度 电泳阻滞力
物质离子在电场中差速迁移是电泳分离的基础。
（二）影响电泳速度的相关因素
1. 颗粒性质：带电颗粒在电场中泳动的速度与带电颗 粒的净电荷量成正比，与颗粒的半径成反比。
2. 电场强度：E 愈高，带电颗粒的泳动速度愈快。 3. 溶液性质：pH 偏离分子的等电点愈远，解离度愈
大，净电荷愈多，泳动速度越快； 离子强度在0.02－0.2为宜; 泳动速度与溶液黏度成反比。
4.电渗 是支持物本身所带的电荷吸附溶液中性 质相反的离子，在电场中移动的结果。其带电愈 高，电渗力愈大。当颗粒的泳动方向与电渗方向 一致时，加快颗粒的泳动速度；当颗粒的泳动方 向与电渗方向相反时，则降低颗粒的泳动速度。
蛋白质分子的构型起主要作用
三.不连续凝胶电泳的分离原理
（一）原理
系统的不连续性表现在以下几个方面：
❖凝胶系统的不连续性：上层为大孔径的浓缩 胶，下层为小孔径的分离胶。
❖缓冲液离子组成及pH的不连续性：电极缓冲 液为pH8.3的Tris-甘氨酸缓冲液，浓缩胶为 pH6.8的Tris-HCl缓冲液，而分离胶为pH8.9的 Tris-HCl缓冲液。
❖ 以聚丙烯酰胺凝胶作为支持物的电泳方法。由于其 分辨率高，不仅能分离含有各种大分子的混合物， 而且可以研究生物大分子的特性，如电荷、分子量、 等电点及分子构型。
❖ 聚丙烯酰胺凝胶电泳的优点： ①孔径大小可调节，可用于分离多种生物分子。 ②机械强度好、弹性大，电渗低、分辨率高。 ③电泳分离后仍然保持生物活性，可用于生物大分 子的制备。
一、基本原理
（一）基本原理
当带电粒子
以速度ν 在电场
中移动时，受到 大小相等、方向 相反的电场推动 力和平动摩擦阻 力的作用。
电场强度 电泳阻滞力
物质离子在电场中差速迁移是电泳分离的基础。
（二）影响电泳速度的相关因素
1. 颗粒性质：带电颗粒在电场中泳动的速度与带电颗 粒的净电荷量成正比，与颗粒的半径成反比。
2. 电场强度：E 愈高，带电颗粒的泳动速度愈快。 3. 溶液性质：pH 偏离分子的等电点愈远，解离度愈
大，净电荷愈多，泳动速度越快； 离子强度在0.02－0.2为宜; 泳动速度与溶液黏度成反比。
4.电渗 是支持物本身所带的电荷吸附溶液中性 质相反的离子，在电场中移动的结果。其带电愈 高，电渗力愈大。当颗粒的泳动方向与电渗方向 一致时，加快颗粒的泳动速度；当颗粒的泳动方 向与电渗方向相反时，则降低颗粒的泳动速度。
蛋白质分子的构型起主要作用
三.不连续凝胶电泳的分离原理
（一）原理
系统的不连续性表现在以下几个方面：
❖凝胶系统的不连续性：上层为大孔径的浓缩 胶，下层为小孔径的分离胶。
❖缓冲液离子组成及pH的不连续性：电极缓冲 液为pH8.3的Tris-甘氨酸缓冲液，浓缩胶为 pH6.8的Tris-HCl缓冲液，而分离胶为pH8.9的 Tris-HCl缓冲液。
生化分离技术课程教学大纲(本科)(1)全文优选
最新精选全文完整版（可编辑修改）生化分离技术（Techniques in Bio-separation）课程代码：09410053学分：2学时：32 （其中：课堂教学学时： 32 实验学时：0）先修课程：分析化学、生物化学适用专业：生物技术、生物工程、制药工程教材：《生化分离技术》，田亚平编著，化学工业出版社，2010一、课程性质与课程目标（一）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）生化分离技术是描述生物产品分离过程中所采用方法和手段的一门科学，是生物技术及相关专业的一门重要专业必修课程,培养学生设计和实施与生化分离提纯相关的产品研究、开发和生产的能力，并能够对具体问题进行分析和解决的能力。
（二）课程目标通过本课程的学习，使学生重点掌握通过本课程的学习，使学生掌握常见生化分离手段的基本原理与方法，如沉淀、过滤、色谱及电泳分离等及其在实际生产中的应用。
知识目标1、理解并掌握生物样品前处理的基本原理、分类和一般实验操作方法；2、理解并掌握沉淀技术的基本原理、分类和一般实验操作方法；3、理解并掌握离心技术的基本原理、分类和一般实验操作方法；4、理解并掌握萃取技术的基本原理、分类和一般实验操作方法；5、理解并掌握色谱分离的基本原理、分类和一般实验操作方法；6、理解并掌握电泳分离的基本原理、分类和一般实验操作方法。
能力目标7、具备开展常见生物分离纯化手段单元操作能力；8、具备根据生物样品和目的组分的理化性质，设计实验方案进行规模分离纯化的能力；9、具备较强的专业英语阅读能力和自主学习意识。
二、课程内容与教学要求（按章撰写）第一章绪论（Introduction）（一）课程内容（1）生化分离技术发展的历史和地位（History and current status of bioseparation）（2）生化分离技术的应用范围（Applications of bioseparation）（3）生化分离技术方案设计与选择（Program design and selection in bioseparation）（二）教学要求（1）了解生化分离技术的种类和技术应用和研发的新近趋势；（2）重点掌握生化分离的基本原则（3）重点掌握生化分离具体方案设计时理论的灵活运用(本章难点)第二章生物样品的预处理（Pre-treatment of biological samples）（一）课程内容（1）细胞的破碎与分离（Cell separation and disruption）（2）沉淀方法分类（Classification of precipitation）（3）沉淀技术应用（Application of precipitation in biochemical separation）（4）离心基本原理（Basic principles of centrifugation）（6）超离心技术（Ultra-centrifugation）（二）教学要求（1）了解生物样品预处理技术的新近发展趋势；（2）重点掌握生物样品预处理的方法和基本原理；（3）重点掌握沉淀、离心分离等技术在具体应用中的技术特点(本章难点)。
11 电泳分离技术
号.
15
电泳技术
影响电泳的因素
1. 电泳介质的pH值 溶液的pH值决定带电物质的解离程度,也决定物质 所带净电荷的多少.对蛋白质,氨基酸等类似两性电解 质,pH值离等电点越远,粒子所带电荷越多,泳动速度越快, 反之越慢.因此,当分离某一种混合物时,应选择一种能扩 大各种蛋白质所带电荷量差别的pH值,以利于各种蛋白 质的有效分离.为了保证电泳过程中溶液的pH值恒定,必 须采用缓冲溶液.
—CH2—CH—[CH2—CH]x—CH2— C=O NH CH2 NH C=O CONH2
CONH2
—CH2—CH—[CH2—CH]x—CH2—
2
电泳技术
电泳
定义1： 液体介质中带电的胶体微粒在外电场作用下相对 液体的迁移现象。 定义2： 依据分子或颗粒所带的电荷、形状和大小等不同， 因而在电场介质中移动的速度不同，从而达到分 离的技术。 定义3： 带电物质或细胞在电场中的泳动。根据大分子或 颗粒的电荷、大小和形状不同，使其在通过电场 中的凝胶或介质时发生分离的方法。
16
电泳技术
2 缓冲液的离子强度 低离子强度时,迁移率快,但离子强度过低,缓冲液的 缓冲容量小,不易维持pH恒定.
高离子强度时,迁移率慢,但电泳谱带要比低离子强 度时细窄.通常溶液的离子强度在0.01-0.1M之间.
3. 电场强度 电场强度(电势梯度Electric field intensity)是指每厘 米的电位降(电位差或电位梯度).电场强度对电泳速度起
7
电泳技术
应用领域
1809年俄国物理学家Peнce首先发现了电泳现象，但直到 1937年瑞典的Tiselius建立了分离蛋白质的界面电泳
电泳分离技术
精品课件
17
二、电泳技术原理
生物技术研究对象：主要是核酸和蛋白质
蛋白分子带电荷的基团：正电荷（氨基、亚氨
基、酰氨基）、负电荷（羧基、苯酚基、巯
基）；
基团所带电荷的性质和数量随溶液环境（如
pH和离子强度）变化。
蛋白分子在电场内迁移所受到的力（F）与
电场强度（E）及蛋白分子的净电荷成正比
关系。
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精品课件
13
区带电泳 ：是在半固相或胶状介质上 加上一个点或一薄层样品溶液，然后加电 场，分子在支持介质上或支持介质中迁移。
是应用最广泛的电泳技术之一。
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14
精品课件
15
精品课件
16
按电场分：常压（<500V，适用大分 子）、高压（>500V，适用小分子） 仪器装置分：水平式、垂直式、悬架式
③ 表面活性剂的存在会影响蛋白分子间的相互 作用，同时消除了不同蛋白质分子的固有电 荷差异。
5
从本世纪50年代起，特别是1950年Durrum 用纸电泳进行了各种蛋白质的分离以后， 开创了利用各种固体物质（如各种滤纸、 醋酸纤维素薄膜、琼脂凝胶、淀粉凝胶等） 作为支持介质的区带电泳方法。
精品课件
6
1959年Raymond和Weintraub利用人工合 成的凝胶作为支持介质，创建了聚丙烯酰 胺凝胶电泳，极大地提高了电泳技术的分 辨率，开创了近代电泳的新时代。30多年 来，聚丙烯酰胺凝胶电泳仍是生物化学和 分子生物学中对蛋白质、多肽、核酸等生 物大分子使用最普遍，分辨率最高的分析 鉴定技术，是检验生化物质的最高纯度： 即"电泳纯"（一维电泳一条带或二维电泳 一个点）的标准分析鉴定方法，至今仍被 人们称为是对生物大分子进行分析鉴定的 最后、最准确的手段，即"Last Check"
_电泳分离
2、薄层电泳 、
将支持物与缓冲液调制成适当厚度的薄层 进行电泳的技术。 常用支持物：淀粉、琼脂、纤维素粉、硅 胶等 操作：
（1）缓冲液选择 （2）支持物处理 （3）薄层板制作 （4）加样 （5）电泳 （6）分析 离子强度较高的缓冲液 精制品 挖沟、混合样品、填埋 印染法
3、薄膜电泳(film electrophoresis) 薄膜电泳(film
带电物质在电场作用下，因其电荷性 带电物质在电场作用下，因其电荷性 电荷数量及分子量大小的不同而 质、电荷数量及分子量大小的不同而 泳动方向、 的不同， 产生的泳动方向 泳动速度的不同 产生的泳动方向、泳动速度的不同， 最终使混合物组分得以分离 的操作 单元称为电泳分离 电泳分离（ 单元称为电泳分离（electrophoresis separation 主要用于酶的纯度鉴定、酶分子量测定、 主要用于酶的纯度鉴定、酶分子量测定、 酶等电点测定及小批量酶的分离纯化。 酶等电点测定及小批量酶的分离纯化。
（2）两性电解质载体 ） 理想的两性电解质载体： 理想的两性电解质载体： a）在等电点处有足够的缓冲能力，保证 梯度稳 ） 等电点处有足够的缓冲能力，保证PH梯度稳 定。 b）在等电点处有足够的电导，允许一定的电流通 ） 等电点处有足够的电导， 过。 c）分子量要小，易于与被分离物质分开。 ）分子量要小，易于与被分离物质分开。 d）不与被分离物质发生反应或使之变性。 ）不与被分离物质发生反应或使之变性。
（5） 操作要点
pH梯度支持介质的制备 （自由电泳，凝胶支持系统） 聚焦电泳 分离组分的检测
（必要时可以在检测之前采用透析， 膜分离等方法除去两性电解质载体）
(3)等电聚焦操作关键是调配稳定的、连续的PH梯度。 等电聚焦操作关键是调配稳定的、连续的 梯度 梯度。 等电聚焦操作关键是调配稳定的 氨基酸混合物或 一般用氨基酸混合物 聚氨基羧酸（多氨基、 一般用氨基酸混合物或聚氨基羧酸（多氨基、多 梯度。 羧基）的缓冲溶液调配PH梯度 羧基）的缓冲溶液调配 梯度。 (4)PH梯度支持介质：聚丙烯酰胺凝胶最常用， (4)PH梯度支持介质：聚丙烯酰胺凝胶最常用，其次 梯度支持介质 最常用 是琼脂糖凝胶、葡聚糖凝胶。 琼脂糖凝胶、葡聚糖凝胶。
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人们称为是对生物大分子进行分析鉴定的 最后、最准确的手段，即"Last Check"
高级教育
7
由80年代发展起来的新的毛细管电泳技术， 是化学和生化分析鉴定技术的重要新发展， 己受到人们的充分重视。
高级教育
8
电泳技术的重要性
电泳技术是一种先进的检测手段，与其它 先进技术相配合，能创造出惊人的成果， 可使人们用较少代价获得最优效益。比如 它对解决当前人类所面临的食品、能源、 环境和疾病等一系列迫切问题，都有积极 作用，显示出强大的生命力。因此电泳技 术正越来越多地为人们所重视,广泛应用 于各个领域。
上一个点或一薄层样品溶液，然后加电场， 分子在支持介质上或支持介质中迁移。
是应用最广泛的电泳技术之一。
高级教育
14
高级教育
15
高级教育
16
按电场分：常压（<500V，适用大分 子）、高压（>500V，适用小分子） 仪器装置分：水平式、垂直式、悬架式
高级教育
17
二、电泳技术原理
生物技术研究对象：主要是核酸和蛋白质
I. 实验室中强有力的分析、鉴定和分离技 术——更大规模的制备应用。
II. 与HPLC相比在可靠性、分辨率、使用 的难易度和成本上具优势。
III. 在生物技术研究和产物分离纯化应用的 是区带电泳。
高级教育
12
电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分类
按分离的原理区分： 区带电泳 移界电泳 等速电泳 等电聚焦
高级教育
13
区带电泳 ：是在半固相或胶状介质上加
高级教育
9
在医院临床检验中，利用电泳技术分析血 清中的酶及同工酶，可以诊断肾病综合症、 心绞痛、肝硬化、肝癌、多发生骨髓瘤、 恶性肿瘤、乙型肝炎、慢性肝炎等疾病； 分析血色素组份，可以判定血细胞的正常 与异常
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10
一九八四年九月，美国在航天飞机上首先使用 电泳技术提炼了一种治疗糖尿病的新药----胰岛 素β细胞，为全世界上百万糖尿病患者带来了福 音。电泳技术在太空的应用，更使它一时身价
高级教育
4
1937年瑞典Uppsala大学的Tiselius对电 泳仪器作了改进，创造了Tiselius电泳仪，
建立了研究蛋白质的移动界面电泳方法， 并首次证明了血清是由白蛋白及α、β、γ 球蛋白组成的，由于Tiselius在电泳技术 方面作出的开拓性贡献而获得了1948年的 诺贝尔化学奖。
高级教育
百倍，由于太空无重力作用，电泳液中不存在
冷热对流现象，从而不影响分离效果。被分离
的物质纯度高，成本低，如治疗血栓病的尿激
酶，在太空生产，产量可以提高四百倍，售价
可降低百分之九十，美国每年患血栓病的人有 一百多万，只此一项即可节约几亿美元。
高级教育
11
电泳分离：是利用带电粒子在电场中泳
动速度的差别进行分离的方法。
高级教育
22
① 电泳缓冲液的pH值（决定蛋白分子所带的净 电荷） 调pH值应在允许的范围内（pH4.5-9.5）尽可 能使各组分分子的净电荷数的差异加大。
② 选择适当的缓冲系统（缓冲液种类、浓度和 其他电解质浓度。） 这些都会影响到蛋白质所带的净电荷及蛋白 分子间的相互作用。
③ 表面活性剂的存在会影响蛋白分子间的相互 作用，同时消除了不同蛋白质分子的固有电 荷差异。
扩散，使电泳区带变宽，降低分辨率。
高级教育
20
应用最广泛的聚 丙烯酰胺电泳， 具有分子筛作用。
实验证明“在分 子筛范围”内蛋 白质的电泳迁移 速率（u）与蛋白 质分子量的对数 成线性关系，如 图。
高级教育
21
三、电泳技术问题和对策
影响迁移率的有3个因素：
各组分的分子净电荷数； 分子量； 电泳系统介质的有效黏滞度。 此3因素又受控于电泳条件。
应用最普遍的是以滤纸或凝胶作为载体，故称 为纸电泳法或凝胶电泳法。
高级教育
3
电泳技术发展简史
1809年俄国物理学家Рейсе首次发现电 泳现象。他在湿粘土中插上带玻璃管的正 负两个电极，加电压后发现正极玻璃管中 原有的水层变混浊，即带负电荷的粘土颗 粒向正极移动，这就是电泳现象。
1909年Michaelis首次将胶体离子在电场 中的移动称为电泳。他用不同pH的溶液 在U形管中测定了转化酶和过氧化氢酶的 电泳移动和等电点。
5
从本世纪50年代起，特别是1950年 Durrum用纸电泳进行了各种蛋白质的分 离以后，开创了利用各种固体物质（如各 种滤纸、醋酸纤维素薄膜、琼脂凝胶、淀 粉凝胶等）作为支持介质的区带电泳方法。
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6
1959年Raymond和Weintraub利用人工 合成的凝胶作为支持介质，创建了聚丙烯
第八章 电泳分离技术
高级教育
1
本章主要内容
一、概述 二、电泳技术原理 三、电泳技术问题和对策
四、在生物技术研究上应用的电泳技 术
五、生物技术产品分离纯化上应用的 电泳技术
高级教育
2
一、概述
电泳技术是指带电荷的供试品（蛋白质、核苷 酸等）在惰性支持介质（如纸、醋酸纤维素、 琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶等）中，于电场 的作用下，向其对应的电极方向按各自的速度 进行泳动，使组分分离成狭窄的区带，用适宜 的检测方法记录其电泳区带图谱或计算其含量 (%)的方法。
蛋白分子带电荷的基团：正电荷（氨基、亚氨
基、酰氨基）、负电荷（羧基、苯酚基、巯
基）；
基团所带电荷的性质和数量随溶液环境（如
pH和离子强度）变化。
蛋白分子在电场内迁移所受到的力（F）与
电场强度（E）及蛋白分子的净电荷成正比
关系。
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18
另一种表示方法：
μ
由上式可知：蛋白质在电场内迁移速度与它的
酰胺凝胶电泳，极大地提高了电泳技术的 分辨率，开创了近代电泳的新时代。30多 年来，聚丙烯酰胺凝胶电泳仍是生物化学
和分子生物学中对蛋白质、多肽、核酸等
生物大分子使用最普遍，分辨率最高的分
析鉴定技术，是检验生化物质的最高纯度： 即"电泳纯"（一维电泳一条带或二维电泳 一个点）的标准分析鉴定方法，至今仍被
净电荷成正比，与它的分子的半径及溶液的黏
度成反比。
高级教育
19
注意：电泳使用的缓冲液的pH值、缓冲剂的类
型、浓度及样品中的盐浓度均需要仔细选择。
原因？
低离子 溶液中，带不同电荷的蛋白分子之间会发
生相静电作用，形成大的分子团，从而影响到迁移
速度；
加大离子强度，可减少此种情况，但会提高电流，
从而产生更多的热量，温度升高会促进蛋白质分子
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7
由80年代发展起来的新的毛细管电泳技术， 是化学和生化分析鉴定技术的重要新发展， 己受到人们的充分重视。
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8
电泳技术的重要性
电泳技术是一种先进的检测手段，与其它 先进技术相配合，能创造出惊人的成果， 可使人们用较少代价获得最优效益。比如 它对解决当前人类所面临的食品、能源、 环境和疾病等一系列迫切问题，都有积极 作用，显示出强大的生命力。因此电泳技 术正越来越多地为人们所重视,广泛应用 于各个领域。
上一个点或一薄层样品溶液，然后加电场， 分子在支持介质上或支持介质中迁移。
是应用最广泛的电泳技术之一。
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14
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15
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按电场分：常压（<500V，适用大分 子）、高压（>500V，适用小分子） 仪器装置分：水平式、垂直式、悬架式
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17
二、电泳技术原理
生物技术研究对象：主要是核酸和蛋白质
I. 实验室中强有力的分析、鉴定和分离技 术——更大规模的制备应用。
II. 与HPLC相比在可靠性、分辨率、使用 的难易度和成本上具优势。
III. 在生物技术研究和产物分离纯化应用的 是区带电泳。
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12
电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分类
按分离的原理区分： 区带电泳 移界电泳 等速电泳 等电聚焦
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13
区带电泳 ：是在半固相或胶状介质上加
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9
在医院临床检验中，利用电泳技术分析血 清中的酶及同工酶，可以诊断肾病综合症、 心绞痛、肝硬化、肝癌、多发生骨髓瘤、 恶性肿瘤、乙型肝炎、慢性肝炎等疾病； 分析血色素组份，可以判定血细胞的正常 与异常
高级教育
10
一九八四年九月，美国在航天飞机上首先使用 电泳技术提炼了一种治疗糖尿病的新药----胰岛 素β细胞，为全世界上百万糖尿病患者带来了福 音。电泳技术在太空的应用，更使它一时身价
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4
1937年瑞典Uppsala大学的Tiselius对电 泳仪器作了改进，创造了Tiselius电泳仪，
建立了研究蛋白质的移动界面电泳方法， 并首次证明了血清是由白蛋白及α、β、γ 球蛋白组成的，由于Tiselius在电泳技术 方面作出的开拓性贡献而获得了1948年的 诺贝尔化学奖。
高级教育
百倍，由于太空无重力作用，电泳液中不存在
冷热对流现象，从而不影响分离效果。被分离
的物质纯度高，成本低，如治疗血栓病的尿激
酶，在太空生产，产量可以提高四百倍，售价
可降低百分之九十，美国每年患血栓病的人有 一百多万，只此一项即可节约几亿美元。
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11
电泳分离：是利用带电粒子在电场中泳
动速度的差别进行分离的方法。
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22
① 电泳缓冲液的pH值（决定蛋白分子所带的净 电荷） 调pH值应在允许的范围内（pH4.5-9.5）尽可 能使各组分分子的净电荷数的差异加大。
② 选择适当的缓冲系统（缓冲液种类、浓度和 其他电解质浓度。） 这些都会影响到蛋白质所带的净电荷及蛋白 分子间的相互作用。
③ 表面活性剂的存在会影响蛋白分子间的相互 作用，同时消除了不同蛋白质分子的固有电 荷差异。
扩散，使电泳区带变宽，降低分辨率。
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20
应用最广泛的聚 丙烯酰胺电泳， 具有分子筛作用。
实验证明“在分 子筛范围”内蛋 白质的电泳迁移 速率（u）与蛋白 质分子量的对数 成线性关系，如 图。
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21
三、电泳技术问题和对策
影响迁移率的有3个因素：
各组分的分子净电荷数； 分子量； 电泳系统介质的有效黏滞度。 此3因素又受控于电泳条件。
应用最普遍的是以滤纸或凝胶作为载体，故称 为纸电泳法或凝胶电泳法。
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3
电泳技术发展简史
1809年俄国物理学家Рейсе首次发现电 泳现象。他在湿粘土中插上带玻璃管的正 负两个电极，加电压后发现正极玻璃管中 原有的水层变混浊，即带负电荷的粘土颗 粒向正极移动，这就是电泳现象。
1909年Michaelis首次将胶体离子在电场 中的移动称为电泳。他用不同pH的溶液 在U形管中测定了转化酶和过氧化氢酶的 电泳移动和等电点。
5
从本世纪50年代起，特别是1950年 Durrum用纸电泳进行了各种蛋白质的分 离以后，开创了利用各种固体物质（如各 种滤纸、醋酸纤维素薄膜、琼脂凝胶、淀 粉凝胶等）作为支持介质的区带电泳方法。
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6
1959年Raymond和Weintraub利用人工 合成的凝胶作为支持介质，创建了聚丙烯
第八章 电泳分离技术
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1
本章主要内容
一、概述 二、电泳技术原理 三、电泳技术问题和对策
四、在生物技术研究上应用的电泳技 术
五、生物技术产品分离纯化上应用的 电泳技术
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2
一、概述
电泳技术是指带电荷的供试品（蛋白质、核苷 酸等）在惰性支持介质（如纸、醋酸纤维素、 琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶等）中，于电场 的作用下，向其对应的电极方向按各自的速度 进行泳动，使组分分离成狭窄的区带，用适宜 的检测方法记录其电泳区带图谱或计算其含量 (%)的方法。
蛋白分子带电荷的基团：正电荷（氨基、亚氨
基、酰氨基）、负电荷（羧基、苯酚基、巯
基）；
基团所带电荷的性质和数量随溶液环境（如
pH和离子强度）变化。
蛋白分子在电场内迁移所受到的力（F）与
电场强度（E）及蛋白分子的净电荷成正比
关系。
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18
另一种表示方法：
μ
由上式可知：蛋白质在电场内迁移速度与它的
酰胺凝胶电泳，极大地提高了电泳技术的 分辨率，开创了近代电泳的新时代。30多 年来，聚丙烯酰胺凝胶电泳仍是生物化学
和分子生物学中对蛋白质、多肽、核酸等
生物大分子使用最普遍，分辨率最高的分
析鉴定技术，是检验生化物质的最高纯度： 即"电泳纯"（一维电泳一条带或二维电泳 一个点）的标准分析鉴定方法，至今仍被
净电荷成正比，与它的分子的半径及溶液的黏
度成反比。
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19
注意：电泳使用的缓冲液的pH值、缓冲剂的类
型、浓度及样品中的盐浓度均需要仔细选择。
原因？
低离子 溶液中，带不同电荷的蛋白分子之间会发
生相静电作用，形成大的分子团，从而影响到迁移
速度；
加大离子强度，可减少此种情况，但会提高电流，
从而产生更多的热量，温度升高会促进蛋白质分子