8第八章 电泳技术
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电泳技术_??????
2023
电泳技术
目 录
• 电泳技术简介 • 电泳技术的基本原理 • 电泳技术的实验流程 • 电泳技术的优化改进 • 电泳技术的实际应用
01
电泳技术简介
电泳技术的定义
电泳技术是一种基于电场作用下溶液中带电粒子移动的分离 技术，具有高分辨率、高灵敏度和操作简便等优点。
电泳主要利用待测样品中各种粒子所带电荷量的差异，在电 场中受到的静电力也不同，从而以不同的速度移动，最终实 现样品中各种粒子的分离或鉴定。
在其他领域的应用
刑事侦查
电泳技术可用于痕迹物证 的分析和鉴定，为刑事侦 查提供重要线索。
食品工业
电泳技术可用于食品营养 成分的分析和鉴定，为食 品工业提供质量控制手段 。
能源领域
电泳技术可用于电池、燃 料电池等能源器件的制造 和性能优化，提高能源利 用效率。
THANK YOU.
。
观察分析
观察染色结果，通过拍照或记录 数据，对凝胶中的蛋白质条带进 行分析和比较。
结果整理
整理实验结果，包括蛋白质的相对 分子质量、浓度等参数的定量和定 性分析。
04
电泳技术的优化改进
电泳技术的局限性
电泳技术对样品性 质和操作条件的敏 感性。
难以实现自动化和 集成化。
电泳技术存在分辨 率和灵敏度的限制 。
在医学领域，电泳技术被用于血清蛋白分析、血 红蛋白分析、免疫电泳等诊断试剂的制作。
此外，电泳技术还可用于分析生物样品中的蛋白 质组分、DNA和RNA的分离纯化、检测蛋白质和 DNA的分子量等。
在化学领域，电泳技术可用于分离和鉴定各种离 子和分子，以及分析化学反应动力学和热力学参 数。
02
电泳技术的基本原理
电泳技术的发展历程
电泳技术
目 录
• 电泳技术简介 • 电泳技术的基本原理 • 电泳技术的实验流程 • 电泳技术的优化改进 • 电泳技术的实际应用
01
电泳技术简介
电泳技术的定义
电泳技术是一种基于电场作用下溶液中带电粒子移动的分离 技术，具有高分辨率、高灵敏度和操作简便等优点。
电泳主要利用待测样品中各种粒子所带电荷量的差异，在电 场中受到的静电力也不同，从而以不同的速度移动，最终实 现样品中各种粒子的分离或鉴定。
在其他领域的应用
刑事侦查
电泳技术可用于痕迹物证 的分析和鉴定，为刑事侦 查提供重要线索。
食品工业
电泳技术可用于食品营养 成分的分析和鉴定，为食 品工业提供质量控制手段 。
能源领域
电泳技术可用于电池、燃 料电池等能源器件的制造 和性能优化，提高能源利 用效率。
THANK YOU.
。
观察分析
观察染色结果，通过拍照或记录 数据，对凝胶中的蛋白质条带进 行分析和比较。
结果整理
整理实验结果，包括蛋白质的相对 分子质量、浓度等参数的定量和定 性分析。
04
电泳技术的优化改进
电泳技术的局限性
电泳技术对样品性 质和操作条件的敏 感性。
难以实现自动化和 集成化。
电泳技术存在分辨 率和灵敏度的限制 。
在医学领域，电泳技术被用于血清蛋白分析、血 红蛋白分析、免疫电泳等诊断试剂的制作。
此外，电泳技术还可用于分析生物样品中的蛋白 质组分、DNA和RNA的分离纯化、检测蛋白质和 DNA的分子量等。
在化学领域，电泳技术可用于分离和鉴定各种离 子和分子，以及分析化学反应动力学和热力学参 数。
02
电泳技术的基本原理
电泳技术的发展历程
生物分离工程第八章电泳技术ppt课件
– SDS是一种阴离子去污剂，作为变性剂和助溶性试 剂，能断裂分子内和分子间的氢键，使分子去折叠 ，破坏蛋白质分子的二级、三级结构；而强还原剂 ，如二硫苏糖醇、β-巯基乙醇能使半胱氨酸残基之 间的二硫键断裂。
– 因此，在样品和凝胶中加入SDS和还原剂后，蛋白 质分子被解聚为组成它们的多肽链，解聚后的氨基 酸侧链与SDS结合后，形成带负电的蛋白质-SDS胶 束，所带电荷远远超过了蛋白质原有的电荷量，消 除了不同分子间的电荷差异；同时，蛋白质-SDS聚 合体的形状也基本相同，这就消除了在电泳过程中 分子形状对迁移率的影响。
电泳的简单原理
蛋白质、核酸、多糖等常以颗粒分散在溶液中 ，它们的净电荷取决于介质的H+浓度或与其它 大分子的相互作用。
带电粒子在电场中的迁移方式主要依据分子尺 寸大小和形状、分子所带电荷或分子的生物学 与化学特性。
电泳迁移率
电泳迁移率（mobility）:在电位梯度E的影响下 ，带电颗粒在时间t中的迁移距离d。
工作原理
蛋白质的等电点 蛋白质最主要的特性是它的带电行为，它们在不 同的pH环境中带不同数量的正电或负电，只是 在某一pH时，蛋白质的净电荷为0，此pH即为该 蛋白的等电点（isoelectric point pI）。
蛋白质的等电点取决于它的氨基酸组成和构象， 是一个物理化学常数。
可以利用等电点差异来进行蛋白质的分离、分析
其中区带电泳是目前常用的电泳系统。
区带电泳的主要技术
区带电泳中的常用技术
– 载体电泳：粉末电泳、纸电泳、凝胶电泳、 聚焦电泳
– 无载体电泳：自由电泳、毛细管电泳
凝胶电泳
作为电泳支持介质必须具有：化学惰性、不干扰大分 子的电泳过程，化学稳定性好、均匀、重复性好、电 内渗小等特性。
– 因此，在样品和凝胶中加入SDS和还原剂后，蛋白 质分子被解聚为组成它们的多肽链，解聚后的氨基 酸侧链与SDS结合后，形成带负电的蛋白质-SDS胶 束，所带电荷远远超过了蛋白质原有的电荷量，消 除了不同分子间的电荷差异；同时，蛋白质-SDS聚 合体的形状也基本相同，这就消除了在电泳过程中 分子形状对迁移率的影响。
电泳的简单原理
蛋白质、核酸、多糖等常以颗粒分散在溶液中 ，它们的净电荷取决于介质的H+浓度或与其它 大分子的相互作用。
带电粒子在电场中的迁移方式主要依据分子尺 寸大小和形状、分子所带电荷或分子的生物学 与化学特性。
电泳迁移率
电泳迁移率（mobility）:在电位梯度E的影响下 ，带电颗粒在时间t中的迁移距离d。
工作原理
蛋白质的等电点 蛋白质最主要的特性是它的带电行为，它们在不 同的pH环境中带不同数量的正电或负电，只是 在某一pH时，蛋白质的净电荷为0，此pH即为该 蛋白的等电点（isoelectric point pI）。
蛋白质的等电点取决于它的氨基酸组成和构象， 是一个物理化学常数。
可以利用等电点差异来进行蛋白质的分离、分析
其中区带电泳是目前常用的电泳系统。
区带电泳的主要技术
区带电泳中的常用技术
– 载体电泳：粉末电泳、纸电泳、凝胶电泳、 聚焦电泳
– 无载体电泳：自由电泳、毛细管电泳
凝胶电泳
作为电泳支持介质必须具有：化学惰性、不干扰大分 子的电泳过程，化学稳定性好、均匀、重复性好、电 内渗小等特性。
电泳技术参考课件
2dsinnn1核磁共振nmr在外加磁场的作用下原子核的自旋方向达到一致可以和一定频率的外加磁场共振而形成吸收峰同一种原子核在分子中的位置不同因其外围的电子云对核的屏蔽作用引起的吸收峰位置移动化学位移也不同由吸收峰的位置可以推断原子处于哪一个基团在1hnmr谱中当相邻基团上有n个质子时该基团的质子吸收峰将分裂成n1个峰
二、DNA的琼脂糖凝胶电泳
琼脂糖凝胶电泳对核酸的分离作用主要依据它们的相对 分子质量及分子构型，同时与凝胶的 浓度也有密切关系。 1.核酸分子大小与琼脂糖浓度的关系 (1)DNA分子的大小：在凝胶中，DNA片段迁移距离(迁移 率)与碱基对的对数成反比，因此通 过已知大小的标准物移 动的距离与未知片段的移动距离进行比较，便可测出未知片 段的大小 。但是当DNA分子大小超过20kb时，普通琼脂糖凝 胶就很难将它们分开。此时电泳的迁移率 不再依赖于分子大 小，因此，应用琼脂糖凝胶电泳分离DNA时，分子大小不宜超 过此值。 (2)琼脂糖的浓度：如表4-1所示，不同大小的DNA需要 用不同浓度的琼脂糖凝胶进行电泳分离。
(4)样品配制与加样 DNA样品用适量Tris-EDTA缓冲液溶解，缓冲溶解液内含有0.25%溴酚 蓝或其他指示染料， 含有10%-15%蔗糖或5%-10%甘油，以增加其比重， 使样品集中。为避免蔗糖或甘油可能使电泳结果产生U形条带，可改用 2.5% Ficoll(聚蔗糖)代替蔗糖或甘油。 (5)电泳 琼脂糖凝胶分离大分子DNA实验条件的研究结果表明：在低浓度、低 电压下，分离效果较好。在低电压条件下，线性DNA分子的电泳迁移率与 所用的电压呈正比。但是，在电场强度增加时，较大的DNA片段迁移率的 增加相对较小。因此随着电压的增高，电泳分辨率反而下降，为了获得 电泳分离DNA片段的最大分辨率，电场强度不宜高于5V/cm。 电泳系统的温度对于DNA在琼脂糖凝胶中的电泳行为没有显著的影响。通 常在室温下进行电泳，只有当凝胶浓度低于0.5%时，为增加凝胶硬度， 可在4℃，进行电泳。 (6)染色和拍照 常用荧光染料溴乙锭(EB)染色，在紫外光下观察DNA条带，用紫外分 析仪拍照，或用凝胶成像系统输出照片，并进行有关的数据分析。
二、DNA的琼脂糖凝胶电泳
琼脂糖凝胶电泳对核酸的分离作用主要依据它们的相对 分子质量及分子构型，同时与凝胶的 浓度也有密切关系。 1.核酸分子大小与琼脂糖浓度的关系 (1)DNA分子的大小：在凝胶中，DNA片段迁移距离(迁移 率)与碱基对的对数成反比，因此通 过已知大小的标准物移 动的距离与未知片段的移动距离进行比较，便可测出未知片 段的大小 。但是当DNA分子大小超过20kb时，普通琼脂糖凝 胶就很难将它们分开。此时电泳的迁移率 不再依赖于分子大 小，因此，应用琼脂糖凝胶电泳分离DNA时，分子大小不宜超 过此值。 (2)琼脂糖的浓度：如表4-1所示，不同大小的DNA需要 用不同浓度的琼脂糖凝胶进行电泳分离。
(4)样品配制与加样 DNA样品用适量Tris-EDTA缓冲液溶解，缓冲溶解液内含有0.25%溴酚 蓝或其他指示染料， 含有10%-15%蔗糖或5%-10%甘油，以增加其比重， 使样品集中。为避免蔗糖或甘油可能使电泳结果产生U形条带，可改用 2.5% Ficoll(聚蔗糖)代替蔗糖或甘油。 (5)电泳 琼脂糖凝胶分离大分子DNA实验条件的研究结果表明：在低浓度、低 电压下，分离效果较好。在低电压条件下，线性DNA分子的电泳迁移率与 所用的电压呈正比。但是，在电场强度增加时，较大的DNA片段迁移率的 增加相对较小。因此随着电压的增高，电泳分辨率反而下降，为了获得 电泳分离DNA片段的最大分辨率，电场强度不宜高于5V/cm。 电泳系统的温度对于DNA在琼脂糖凝胶中的电泳行为没有显著的影响。通 常在室温下进行电泳，只有当凝胶浓度低于0.5%时，为增加凝胶硬度， 可在4℃，进行电泳。 (6)染色和拍照 常用荧光染料溴乙锭(EB)染色，在紫外光下观察DNA条带，用紫外分 析仪拍照，或用凝胶成像系统输出照片，并进行有关的数据分析。
电泳技术(基础医学与医学实验技术)
电泳技术的应用领域
总结词
电泳技术广泛应用于生物、医学、化学等领域。
详细描述
电泳技术广泛应用于生物学、医学、化学和环境科学等 领域。在生物领域，电泳技术用于蛋白质、核酸和糖类 等生物大分子的分离和鉴定。在医学领域，电泳技术用 于血液、尿液和其他体液中蛋白质、酶和代谢产物的分 析。在化学领域，电泳技术用于合成高分子聚合物、金 属离子和有机化合物的分离和纯化。此外，毛细管电泳 和芯片电泳等新型电泳技术在生命科学和临床诊断等领 域也具有广泛的应用前景。
DNA电泳
DNA电泳是电泳技术中用于分离、鉴定和纯化DNA片段的一种方法。通过电泳技术可以将DNA片段按照大小进行分离，为基 因克隆、基因诊断和基因组学研究等领域提供基础。
DNA电泳的原理是利用DNA片段在电场中的迁移率不同而实现分离。DNA片段在电场中的迁移率取决于其大小、电荷和构象 等因素。通过选择合适的电泳介质和电泳条件，可以实现对DNA片段的精细分离。
电泳技术(基础医学与医学实验技 术)
contents
目录
• 电泳技术概述 • 电泳技术的基本类型 • 电泳技术在基础医学中的应用 • 电泳技术在医学实验技术中的应用 • 电泳技术的优缺点 • 电泳技术的发展趋势和未来展望
01 电泳技术概述
电泳技术的定义
总结词
电泳技术是一种利用电场对带电粒子进行分离的实验技术。
样品损失。
局限性
电泳技术对于某些特定类型的 生物大分子分离效果不佳，如 蛋白质的分离。
耗时长
电泳技术需要较长时间进行分 离，对于某些快速变化的生物 样品，可能无法及时检测。
高压电场影响
电泳过程中需要施加高压电场 ，可能会对生物大分子产生一 定的影响，如引起蛋白质的变
第八章 电泳技术
但实际情况中， f 还取决于凝胶厚度、颗粒尺寸、甚
至是介质的内渗等。
1.迁移率（或泳动度）
是指带电颗粒在单位电场强度下泳动的 速度，可用下列公式计算：
Ｕ =υ /E =(d/t)/(V/l) =dl/Vt
Ｕ为迁移率（cm2· V-1· min-1）；υ 为颗粒泳动速度（cm· s-1）； E为电场强度（V· cm-1）； t为通电时间（s或min） d为颗粒泳动的距离（cm）； l为滤纸有效长度（cm）； V为实际电压（V）；
第八章电泳技术(Electrophoresis)
一、基本原理 二、电泳的分类 三、醋酸纤维素薄膜电泳 四、琼脂（糖）凝胶电泳 五、丙烯酰胺凝胶电泳
六、SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳
七、常见电泳设备及试验举例
电泳
是指带电粒子在电场中向与其自身带相反电荷
的电极移动的现象。
Arne Tiselius——物理化学家、诺贝尔奖金获得者 电泳决定于环绕每个离子的离子雾中的扩散双电层，离 子尺寸越大、溶液中的离子强度越高时，电泳现象变得越 明显。因此，电泳现象中的表面电势和双电层因素起着决 定性的作用。
（3）溶液的离子强度
电泳液中的离子增加会使电泳迁移率降低，原因 是带电的离子会吸引相反符号的离子聚集在其周围， 相成一个与运动粒子符号相反的离子氛（ionic atmosphere），它使该离子向相反的方向运动，从 而降低了该粒子的迁移率。
离子的这种阻碍效应是与其浓度和价数相关的。 用离子强度来表示，它的数值如下式：
凝胶作为支持介质的电泳方法 。
PAGE应用广泛，可用于蛋白质、酶、核酸
等生物分子的分离、定性、定量及少量的制
备，还可测定分子量、等电点等 。
1.丙烯酰胺凝胶的优点：
至是介质的内渗等。
1.迁移率（或泳动度）
是指带电颗粒在单位电场强度下泳动的 速度，可用下列公式计算：
Ｕ =υ /E =(d/t)/(V/l) =dl/Vt
Ｕ为迁移率（cm2· V-1· min-1）；υ 为颗粒泳动速度（cm· s-1）； E为电场强度（V· cm-1）； t为通电时间（s或min） d为颗粒泳动的距离（cm）； l为滤纸有效长度（cm）； V为实际电压（V）；
第八章电泳技术(Electrophoresis)
一、基本原理 二、电泳的分类 三、醋酸纤维素薄膜电泳 四、琼脂（糖）凝胶电泳 五、丙烯酰胺凝胶电泳
六、SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳
七、常见电泳设备及试验举例
电泳
是指带电粒子在电场中向与其自身带相反电荷
的电极移动的现象。
Arne Tiselius——物理化学家、诺贝尔奖金获得者 电泳决定于环绕每个离子的离子雾中的扩散双电层，离 子尺寸越大、溶液中的离子强度越高时，电泳现象变得越 明显。因此，电泳现象中的表面电势和双电层因素起着决 定性的作用。
（3）溶液的离子强度
电泳液中的离子增加会使电泳迁移率降低，原因 是带电的离子会吸引相反符号的离子聚集在其周围， 相成一个与运动粒子符号相反的离子氛（ionic atmosphere），它使该离子向相反的方向运动，从 而降低了该粒子的迁移率。
离子的这种阻碍效应是与其浓度和价数相关的。 用离子强度来表示，它的数值如下式：
凝胶作为支持介质的电泳方法 。
PAGE应用广泛，可用于蛋白质、酶、核酸
等生物分子的分离、定性、定量及少量的制
备，还可测定分子量、等电点等 。
1.丙烯酰胺凝胶的优点：
电泳技术的原理及应用总结报告
电泳技术的原理及应用总结报告一、电泳技术的原理电泳是一种利用电场作用力将带电粒子分离的技术。
其基本原理是通过施加电场，使带电粒子在电场中运动，根据粒子的电荷量和电荷性质的不同，使粒子在电场中以不同的速度迁移，从而实现分离。
电泳技术的原理主要包括以下几个方面：1.高分子链带电：电泳分离的主要对象是带电的高分子。
在电场作用下，带电高分子链受到电场力的作用，发生迁移运动。
2.裂解动力：带电高分子链在空间中受电场力的作用下，随着电场力的增大，高分子链发生裂解，形成不同长度的分子片段。
3.正向、反向电泳：根据高分子链的目标分离要素的电荷性质，可以选择正向电泳还是反向电泳。
正向电泳指的是目标分离要素的迁移方向与电场方向一致，利于正带电粒子分离；反向电泳指的是目标分离要素的迁移方向与电场方向相反，利于负带电粒子分离。
4.分离效应：基于带电高分子链裂解的速度和不同长度带电链片段的移动速度差异，实现粒子的分离。
二、电泳技术的应用电泳技术是生物化学、医学、环境科学等领域中广泛应用的分析和分离方法。
以下是电泳技术的一些常见应用：1.DNA分析：电泳技术可以用于DNA序列分析、DNA片段长度测定、DNA芯片检测等。
通过电泳，能够分离检测到的DNA片段，并得到其长度和浓度信息。
2.蛋白质分离：电泳技术常用于蛋白质的分离和定量。
通过电泳，可以将不同大小、不同电荷的蛋白质分离开来，获取蛋白质的特征信息。
3.药物分析：电泳技术在药物分析中有着广泛的应用，可以用于药物成分的指纹图谱分析、药物的纯度检测等。
电泳可以快速、准确地分离和检测药物的组分。
4.环境监测：电泳技术可以用于分析环境样品中的各种离子和有机物质。
通过电泳，可以快速检测水质、大气污染物、土壤污染物等。
5.口腔医学：电泳技术在口腔医学中的应用主要是分离和分析不同牙体质地、牙釉质及牙本质的特征和成分。
总之，电泳技术的原理是通过施加电场，利用电荷性质和粒子大小的差异，实现带电粒子的分离。
电泳技术
显色
氨基黑10B（amino black 10B） 考马斯亮蓝（Coomassie brilliant blue，CBB ）
检测限100ng R250：偏红，慢染，脱色脱的完全，比氨基黑高5倍 G250：偏绿，快染，脱色脱的不彻底，比氨基黑高3倍， 适合定量
固绿(Fast green，FG)
染色灵敏度不如CBB，近似于氨基黑，但却可克服CBB 在脱色时易溶解出来的缺点。
特别适合蛋白质理化分析
7
聚丙烯酰胺凝胶的分类 聚丙烯酰胺凝胶的分类
聚丙烯酰胺凝胶电泳分为连续系统与不连 续系统两大类。
SDS-PAGE电泳 IEF-PAGE电泳 PG-PAGE电泳
目前常用的多为圆盘电泳和板状电泳。
8
电泳槽
迷你双垂直电泳槽
卧式电泳槽
等电聚焦多用电泳槽
9
聚丙烯酰胺凝胶圆盘电泳示意图
23
电洗脱仪
GeBAflex管电洗脱
24
聚丙烯酰胺凝胶等电聚焦电泳（ 聚丙烯酰胺凝胶等电聚焦电泳（IEF-PAGE） ）
利用pI不同，以PAGE为电泳支持物，并在其中加 入两性电解质载体，在电场作用下，两性电解质载 体在凝胶中移动，形成pH梯度。 pH 蛋白质在凝胶中迁移至其pI的pH处，即不再泳动而 聚焦成带，这种方法称聚丙烯酰胺等电聚焦电泳 （isoelectric focusing-PAGE，IEF-PAGE）。
SiO2+2OH-
SiO32-
阴离子运动方向与电渗流（EOF） ν-=ν电渗流-ν-ef 阴离子运动方向与电渗流（EOF）相反 34
（A为正面，B为剖面） 1：样品胶pH6.7 2：浓缩胶pH6.7 3：分离胶pH8.9 4：电极缓冲液pH8.3 10
第八章电泳
分离操作
不连续的凝胶层上部和下部分别使用pH值不同的缓冲 液。以分离蛋白质为目的时，上部缓冲液根据待分离蛋白 质的等电点选定。例如，如果蛋白质的等电点小于8－9.5 时，可采用pH8.3的甘氨酸-Tris－HCl缓冲液。浓缩层用 pH6.8的缓冲液平衡。此时，Cl－为前导离子，阴离子甘氨 酸为末尾离子，Tris为反离子，，料液中的蛋白质夹在前 导离子和末尾离子间在浓缩层内泳动，最后达到等速电泳 状态进入下层分离凝胶。在下层凝胶中，蛋白质受到高浓 度凝胶的分子筛作用，不能继续保持等速泳动，被末尾离 子甘氨酸超过，因而在分离区带前面显示甘氨酸区带的pH 值，蛋白质之间根据荷电量和分子大小，进行一般的凝胶 电泳，得到分离。
3.3 等电点聚焦
IEF的分离对象：蛋白质、两性分子 IEF操作的关键:是调配稳定的连续pH梯度， 一般采用氨基酸混合物或氨基聚合羧酸的缓冲 溶液调 配pH梯度，前者的生物相容性好，但 形成的pH梯度稳定性较差；后者的聚合物含有 许多正负电荷，且与蛋白质的等电点范围相同， 缓冲能力强，pH梯度较为稳定，称为载体两性 电解质。 应用：同工酶分离、分析、pI测定
3.2 不连续凝胶电泳
等速电泳的关键：使用含强酸和强碱基的前导 电介质以及含有弱酸和弱碱基的末端电解质从电泳 池的两侧流过，含料液的两性试样从电泳池中央流 过，调pH值，使前导离子 ＞样品＞末端离子，使 不同的溶质在电场力作用下达到分离。 用途：分析技术，目标蛋白与杂质的分离，两 种蛋白质的分离。
c)特点
优点： 混合物可以达到完全分离，而 且只要电场保持不变，扩散和对流 迁移就不会影响分离的有效性。
缺点： ①.载体两性电解质对产品产生污染； ②.pH梯度的稳定性不高； ③.操作过程中容易发生凝胶脱水起皱现象。 ④.等电点聚焦要求用无盐的溶液，而在无 盐的溶液中蛋白质可能发生沉淀。
电泳技术医学知识培训课件
电泳技术医学知识培训课件一、引言电泳技术是一种重要的生物化学分析方法，广泛应用于医学、生物学、生物技术等领域。
通过电泳技术，可以对生物样品中的蛋白质、核酸等分子进行分离、纯化和分析。
在医学领域，电泳技术被用于疾病诊断、基因检测、药物研发等方面。
本课件旨在介绍电泳技术的基本原理、分类、操作步骤及应用，帮助医学专业学生和研究人员更好地掌握电泳技术。
二、电泳技术的基本原理电泳技术是利用电场对带电粒子的迁移作用，实现样品中分子的分离和分析。
在电泳过程中，样品中的分子在电场作用下向相反电极移动，迁移速度与分子的电荷量、大小和形状有关。
根据分子的迁移速度和迁移距离，可以实现对样品中分子的分离和分析。
三、电泳技术的分类1. 凝胶电泳：以凝胶为电泳介质，根据分子的分子量、形状和电荷进行分离。
常见的凝胶电泳有聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）、琼脂糖凝胶电泳（AGE）等。
2. 毛细管电泳：以毛细管为电泳通道，利用高压电场对样品进行分离。
毛细管电泳具有高效、快速、样品用量少等特点，广泛应用于生物大分子的分离和分析。
3. 无胶电泳：以液体为电泳介质，利用电场对带电粒子进行分离。
无胶电泳具有操作简便、分离速度快等优点，适用于生物大分子的快速检测。
四、电泳技术的操作步骤1. 样品制备：将待分析的生物样品进行处理，使其适应电泳条件。
常见的样品制备方法有蛋白质提取、核酸提取等。
2. 凝胶制备：根据实验需求，选择合适的凝胶类型和浓度，制备凝胶板。
凝胶制备过程中需注意凝胶的均匀性和稳定性。
3. 上样：将处理好的样品加入凝胶孔中，注意避免气泡产生。
4. 电泳：接通电源，使样品在电场作用下迁移。
根据实验需求，调整电压、电流等参数，以保证电泳过程的顺利进行。
5. 染色与观察：电泳结束后，对凝胶进行染色，使分离后的分子可视化。
常用的染色方法有蛋白质染色、核酸染色等。
染色后，可使用凝胶成像系统进行观察和分析。
五、电泳技术在医学领域的应用1. 疾病诊断：电泳技术可用于检测生物样品中的异常蛋白质、核酸等分子，为疾病的诊断提供依据。
生物化学技术__电泳_PPT教案
固定和谱带检测
固定：7%乙酸或12.5%三氯乙酸 谱带检测
染色法 荧光探针法 特殊试剂染色法
根据支持介质形状不同，可分为： •薄层电泳 •板电泳 •柱电泳
• 据用途不同，可分为： •分析电泳 •制备电泳 •定量电泳 •免疫电泳
第一节 电泳的基本原理
▪ 电泳是在电场作用下产生的物质运动。
在一定的电场强度下，带电颗粒(分子)在电 场中的迁移方式主要依据分子大小和形状、分 子所带电荷或分子的生物学与化学特性。
核黄素经光照后再被痕量氧氧产生自由基， 引发聚合反应。
丙烯酰胺聚合时常用的催化系统
引发剂
过硫酸铵 （AP）
加速剂 N,N,N′,N′-四甲基乙二胺 （TEMED）
3-二甲胺丙腈
3-二甲胺丙腈亚硫酸盐
应用范围 AP
酸性系统
核黄素
TEMED
碱性系统 （光聚合）
化学聚合与光聚合的比较
加样需注意
制备样品时，离子浓度不宜太高 蔗糖浓度小于20% 样品液中的沉淀和混浊需除去 阴离子系统用溴酚蓝作指示剂，负极在上；
阳离子系统用甲基绿或次甲基绿作指示剂， 正级在上。
一般操作
步骤：
摆好玻璃管 制备分离胶 预电泳：除去AP、未聚合丙烯酰胺、杂质 制备浓缩胶 加样 电泳：先低电流，样品进胶后，调至所需电流 取胶 固定和谱带检测 迁移率测定 谱带保存
微量TEMED的加入，可使过硫酸铵形成自由基，这些 自由基的产生可引发丙烯酰胺与甲叉双丙烯酰胺的聚合、 交联反应，形成有一定平均孔径的聚丙烯酰胺凝胶。
化学催化——酸性系统
引发剂：过硫酸铵(AP) 过氧化氢
加速剂：硫酸亚铁-抗坏血酸（Vc)
光聚合催化系统
引发剂：核黄素 加速剂：TEMED可以加速聚合
电泳技术的原理和过程
电泳技术的原理和过程电泳技术是一种将带电的微粒或者溶解物通过电场力作用进行分离的方法。
它利用了带电粒子在电场中移动的性质，根据粒子的电荷量、大小和形状的不同，使其分离。
电泳技术的原理基于两个基本原理：电场力和迁移率。
1. 电场力：当带电粒子置于电场中时，电场力作用在粒子上。
这个电场力的大小与带电粒子的电荷量成正比，与电场强度成正比，反向与带电粒子的电荷极性一致。
电场力越大，粒子运动速度越快。
2. 迁移率：带电粒子在电场中的速度也受到其自身性质的影响，即带电粒子在电场中的迁移速率。
迁移率与带电粒子的电荷量、形状和大小有关。
一般来说，带电粒子的迁移率越大，移动速度越快。
基于以上原理，电泳技术的过程包括以下几个步骤：1. 准备样品：将希望分离的样品溶解在电泳缓冲液中，通常是一种带有电解质的缓冲液。
2. 准备电泳设备：将准备好的样品放置在电泳槽中。
槽中的电极接通电源，形成一个电场。
通常，阳极放在电泳槽的末端，而阴极则放在靠近样品的一端。
3. 操作电泳条件：设置适当的电场强度和时间，以保证带电粒子能够在合适的时间内得到分离。
强度太弱会导致分离时间过长，强度太大则可能会破坏分离过程。
4. 进行电泳：开启电源，使电场开始作用。
带电粒子在电场作用下迁移到相应的位置。
正电荷物质向阴极方向迁移，负电荷物质则向阳极方向迁移。
5. 结果分析：根据分离的结果，可以通过各种检测方法来确定目标物质的位置和含量，例如使用染色剂或者检测器。
总的来说，电泳技术通过利用电场力和迁移率的原理，将带电粒子分离开来，实现了分析和纯化的目的。
这种技术在生命科学、生物医学、环境分析等领域有着广泛的应用。
医学生物化学—电泳技术
琼脂糖凝胶浓度与线性DNA分辨范围
16
琼脂糖凝胶电泳的基本过程
材料：电泳缓冲液（常用TAE或TBE）、电泳级琼脂糖、溴化乙锭溶液
（核酸显示剂）、加样缓冲液（保证核酸不在加样孔中扩散和用于电泳时 间的指示系统）、水平凝胶电泳装置及制胶系统、直流电源系统。
基本过程：制胶 放入电泳槽中并加入电泳缓冲液 取出梳子 将适量的核酸样品和上样缓冲液混合并 上样于加样孔中 一定电压条件下电泳 合适的 时间后停止电泳 取出凝胶进行溴化乙锭染色 凝 胶成像系统紫外灯下观察并照相保存结果
4
2 电泳的分类
按电泳的原理（或是否有支持介质）来分，可分为二类：
自由界面电泳：又称移动界面电泳，是指在没有支持介质的溶液 中进行的电泳。
这是瑞典Uppsala大学的著名科学家Tiselius最早建立的电泳技 术，是在Ｕ形管中进行电泳，无支持介质，因而分离效果差。
区带电泳：是指有支持介质的电泳。支持介质的作用主要是防止 电泳过程中的对流和扩散，以使被分离的成分得到最大分辨率的 分离。目前电泳一般特指区带电泳。
区带电泳由于采用的介质不同以及技术上的差异，又可分为不同 的类型。
5
按支持介质种类的不同，区带电泳可分为：
①纸电泳：用滤纸作为支持介质，多用于核苷酸的定性定量分析。
②醋酸纤维素薄膜电泳：常用于分析血清蛋白、胎盘球蛋白，其优点是简便 迅速，便于保存照相，比纸电泳分辨率高。
以上二种类型的电泳，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。
13
生物化学基础及技术
第二节 琼脂糖凝胶电泳
对于分子量较大的样品（如大分子核酸、病毒等），一般 可采用孔径较大的琼脂糖凝胶进行电泳分离。
琼脂糖凝胶约可区分相差100bp的DNA片段，其分辨率 虽比聚丙烯酰胺凝胶低，但它制备容易，分离范围广，尤 其适于分离大片段DNA。
16
琼脂糖凝胶电泳的基本过程
材料：电泳缓冲液（常用TAE或TBE）、电泳级琼脂糖、溴化乙锭溶液
（核酸显示剂）、加样缓冲液（保证核酸不在加样孔中扩散和用于电泳时 间的指示系统）、水平凝胶电泳装置及制胶系统、直流电源系统。
基本过程：制胶 放入电泳槽中并加入电泳缓冲液 取出梳子 将适量的核酸样品和上样缓冲液混合并 上样于加样孔中 一定电压条件下电泳 合适的 时间后停止电泳 取出凝胶进行溴化乙锭染色 凝 胶成像系统紫外灯下观察并照相保存结果
4
2 电泳的分类
按电泳的原理（或是否有支持介质）来分，可分为二类：
自由界面电泳：又称移动界面电泳，是指在没有支持介质的溶液 中进行的电泳。
这是瑞典Uppsala大学的著名科学家Tiselius最早建立的电泳技 术，是在Ｕ形管中进行电泳，无支持介质，因而分离效果差。
区带电泳：是指有支持介质的电泳。支持介质的作用主要是防止 电泳过程中的对流和扩散，以使被分离的成分得到最大分辨率的 分离。目前电泳一般特指区带电泳。
区带电泳由于采用的介质不同以及技术上的差异，又可分为不同 的类型。
5
按支持介质种类的不同，区带电泳可分为：
①纸电泳：用滤纸作为支持介质，多用于核苷酸的定性定量分析。
②醋酸纤维素薄膜电泳：常用于分析血清蛋白、胎盘球蛋白，其优点是简便 迅速，便于保存照相，比纸电泳分辨率高。
以上二种类型的电泳，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。
13
生物化学基础及技术
第二节 琼脂糖凝胶电泳
对于分子量较大的样品（如大分子核酸、病毒等），一般 可采用孔径较大的琼脂糖凝胶进行电泳分离。
琼脂糖凝胶约可区分相差100bp的DNA片段，其分辨率 虽比聚丙烯酰胺凝胶低，但它制备容易，分离范围广，尤 其适于分离大片段DNA。
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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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。
电泳技术精品课件
1×105 5×105
104 104–105 105-2×106
核酸
20-30 15-20 10-15
5-10 2-5
15–20 5-10
2-2.6
图4 电泳过程示意图
A为电泳前3层凝胶排列顺序，3层胶中均有快离子，慢离子 B显示电泳开始后，蛋白质样品夹在快、慢离子之间被浓缩成极窄的区带。C
显示蛋白质样品分离成数个区带。
5. 支持介质的筛孔 ：筛孔越小，则颗粒在移动的过程中所 受到的阻力也就越大
分类
按支持介质的不同可分为： ⑴ 纸电泳 ⑵ 醋酸纤维薄膜电泳 ⑶ 琼脂糖凝胶电泳 ⑷ 聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE） ⑸ SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS－PAGE）。
按支持介质形状不同可分为： ⑴ 薄层电泳 ； ⑵ 板电泳 ； ⑶ 柱电泳
琼脂糖凝胶电泳
分离DNA、RNA 判断扩增片断的大小 回收扩增片断 用于转印进行Southern印迹
原理
琼脂糖是一种天然聚合长链状分子，可以形成具有刚性 的滤孔，凝胶孔径的大小决定于琼脂糖的浓度。
DNA分子在碱性缓冲液中带负电荷，在外加电场作用下 向正极泳动。
DNA分子在琼脂糖凝胶中泳动时，有电荷效应与分子筛 效应。不同DNA的分子量大小及构型不同，电泳时的泳 动率就不同，从而分出不同的区带。
凝结温度/℃
标准琼脂糖
35~38 40~42
高强度琼脂糖 修饰的低熔点/ 凝 点琼脂糖 超低熔点
低黏性低熔点琼脂 糖
34~43 25~35 35 8~15 25~30 38 30
熔化温度/ ℃
90~95
85~90
85~95 63~65 65 40~45 70
不同厂家生 产的不同商 品其凝结温 度和熔化温 度有一定差 异
104 104–105 105-2×106
核酸
20-30 15-20 10-15
5-10 2-5
15–20 5-10
2-2.6
图4 电泳过程示意图
A为电泳前3层凝胶排列顺序，3层胶中均有快离子，慢离子 B显示电泳开始后，蛋白质样品夹在快、慢离子之间被浓缩成极窄的区带。C
显示蛋白质样品分离成数个区带。
5. 支持介质的筛孔 ：筛孔越小，则颗粒在移动的过程中所 受到的阻力也就越大
分类
按支持介质的不同可分为： ⑴ 纸电泳 ⑵ 醋酸纤维薄膜电泳 ⑶ 琼脂糖凝胶电泳 ⑷ 聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE） ⑸ SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS－PAGE）。
按支持介质形状不同可分为： ⑴ 薄层电泳 ； ⑵ 板电泳 ； ⑶ 柱电泳
琼脂糖凝胶电泳
分离DNA、RNA 判断扩增片断的大小 回收扩增片断 用于转印进行Southern印迹
原理
琼脂糖是一种天然聚合长链状分子，可以形成具有刚性 的滤孔，凝胶孔径的大小决定于琼脂糖的浓度。
DNA分子在碱性缓冲液中带负电荷，在外加电场作用下 向正极泳动。
DNA分子在琼脂糖凝胶中泳动时，有电荷效应与分子筛 效应。不同DNA的分子量大小及构型不同，电泳时的泳 动率就不同，从而分出不同的区带。
凝结温度/℃
标准琼脂糖
35~38 40~42
高强度琼脂糖 修饰的低熔点/ 凝 点琼脂糖 超低熔点
低黏性低熔点琼脂 糖
34~43 25~35 35 8~15 25~30 38 30
熔化温度/ ℃
90~95
85~90
85~95 63~65 65 40~45 70
不同厂家生 产的不同商 品其凝结温 度和熔化温 度有一定差 异
生物化学-电泳技术
缓冲液
浓缩胶
分离胶
凝胶越浓T，凝胶孔径↓，所受阻力，机械强度 丙稀酰胺浓度 分离物质分子量 4％ 大于100万 7－7.5％ 1－100万 15－30％ 小于1万 胶的孔径为蛋白质分子平均大小一半时效果好 凝胶强度的选择 先用7.5%的标准凝胶或4%--10%的凝胶梯度测试
五.聚丙烯酰胺凝胶盘状电泳原理
4.缓冲系统的选择
A. 样品的浓缩效应
缓冲液成分及pH的不连续性 浓缩胶pH6.7 缓冲液 浓缩胶Tris-HCl, 电极缓冲液Tris-Gly 解离度 ：Cl> 蛋> Gly mclcl>m蛋蛋>m Gly Gly 凝胶中Cl－为快离子， Gly－为慢 离子，蛋白质样品被夹在中间。
缓冲液 样品 浓缩胶
电位梯度的不连续性
E：每厘米的电压降 E＝I(电流强度)/(电导率) E与电泳速度成正比 电泳开始后，由于快离子 泳动率最大，在快离子后 面形成一个离子浓度低的 低电导区，产生较高的电 位梯度，使蛋白质和慢离 子加速移动，蛋白质样品 被进一步浓缩。
A. 样品的浓缩效应
四个不连续性造成样品浓缩效 应原理包括：
缓冲液
浓缩胶
分离胶
C.分子筛效应
分离胶的孔径小，各分 子由于大小和形状不同， 所受阻力不同，表现出 不同的 泳动速度，即 分子筛作用。分子量小， 形状为球形的泳动速度 最快。
缓冲液
浓缩胶
分离胶
C.分子筛效应
分离胶的孔径小，各分 子由于大小和形状不同， 所受阻力不同，表现出 不同的 泳动速度，即 分子筛作用。分子量小， 形状为球形的泳动速度 最快。
可调节凝胶孔径， 聚丙烯酰胺凝胶 样品用量少分辨率 电泳 高，无电渗现象
五.聚丙烯酰胺凝胶盘状电泳原理
浓缩胶
分离胶
凝胶越浓T，凝胶孔径↓，所受阻力，机械强度 丙稀酰胺浓度 分离物质分子量 4％ 大于100万 7－7.5％ 1－100万 15－30％ 小于1万 胶的孔径为蛋白质分子平均大小一半时效果好 凝胶强度的选择 先用7.5%的标准凝胶或4%--10%的凝胶梯度测试
五.聚丙烯酰胺凝胶盘状电泳原理
4.缓冲系统的选择
A. 样品的浓缩效应
缓冲液成分及pH的不连续性 浓缩胶pH6.7 缓冲液 浓缩胶Tris-HCl, 电极缓冲液Tris-Gly 解离度 ：Cl> 蛋> Gly mclcl>m蛋蛋>m Gly Gly 凝胶中Cl－为快离子， Gly－为慢 离子，蛋白质样品被夹在中间。
缓冲液 样品 浓缩胶
电位梯度的不连续性
E：每厘米的电压降 E＝I(电流强度)/(电导率) E与电泳速度成正比 电泳开始后，由于快离子 泳动率最大，在快离子后 面形成一个离子浓度低的 低电导区，产生较高的电 位梯度，使蛋白质和慢离 子加速移动，蛋白质样品 被进一步浓缩。
A. 样品的浓缩效应
四个不连续性造成样品浓缩效 应原理包括：
缓冲液
浓缩胶
分离胶
C.分子筛效应
分离胶的孔径小，各分 子由于大小和形状不同， 所受阻力不同，表现出 不同的 泳动速度，即 分子筛作用。分子量小， 形状为球形的泳动速度 最快。
缓冲液
浓缩胶
分离胶
C.分子筛效应
分离胶的孔径小，各分 子由于大小和形状不同， 所受阻力不同，表现出 不同的 泳动速度，即 分子筛作用。分子量小， 形状为球形的泳动速度 最快。
可调节凝胶孔径， 聚丙烯酰胺凝胶 样品用量少分辨率 电泳 高，无电渗现象
五.聚丙烯酰胺凝胶盘状电泳原理
第八章电泳v知识课件知识讲稿
第二节 电泳及其应用
有支持物的电泳(即区带电泳)是多种多样的。电泳过 程可以是连续的或分批的，支持物可用滤纸、簿膜、粉末、 凝胶微粒、海绵等。仪器可以用小的湿室、水平或直立的 槽、柱、小管或毛细管；也可以用幕，如滤纸连续电泳所 用的纸幕；此外还可配合免疫扩散、称为免疫电泳；使用 多孔的凝胶,起分子筛作用，称为凝胶电泳；配合pH梯度的 等电聚焦以及使用高压的高压电泳等。
(1)区带电泳 是在半固相或胶状介质上加一个点或一薄 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。不同的离子成分在均一的缓冲液(或称载体电解质)系 统中分离成独立的区带，可以用染色等方法显示出来，如果 用光密度计扫描可得出—个个互相分离的峰，与洗脱色谱的 图形相似，电泳的区带随时间延长和距离加大而扩散严重， 影响分辨率。加不同的介质可以减少扩散，特别是在凝胶中 进行，它兼具分子筛的作用，分辨率大大提高，是应用最广 泛的电泳技术。
研究了琼脂糖凝胶电泳分离大分子DNA的条件，发现以低 浓度、低电压分离效果较好，胶的浓度越低，适用于分离的 DNA越大，这是一个总的规律。不过浓度太低，制胶有困难， 电泳结束后将胶取出来也有困难。在低电压情况下，线性DNA 分子的电泳迁移率与所用电压成正比。但是如果电压增高，电 泳分辨力反而下降，因为电压高了，样品流动速度增快，大分 子在高速流动时，分子伸展开了，摩擦力也增加，分子量与移 动速2022度/4/1就2 不一定呈线性关系。
(3)等速电泳 在电泳达成平衡后，各区带相随，分成 清晰的界面，以等速移动。按浓度对距离作图也是台阶状， 但不同于上述移界电泳，它的区带没有重叠，而是分别保 持。
2022/4/12
第二节 电泳及其应用
(4)等电聚焦电泳 由多种具有不同等电点的载体两性 电解质在电场中自动形成pH梯度。被分离物则各自移动到 其等电点而聚成很窄的区带，分辨率很高。
电泳技术
单克隆免疫球蛋白
- 寡克隆免疫球蛋白
高免疫球蛋白血症
血清蛋白021216－狼疮病
血清蛋白030127－酒精肝B-r桥
与下列各类疾病相关的寡克隆免疫球蛋白(多个 条带) :
- 自身免疫病 - 先天性免疫缺陷症 - 病毒感染
(C Hepatitis, HIV disease, CMV(巨细胞病毒), EBV,…)
游离轻链病
GAMMA GLOBULINS (Γ免疫球蛋白区带)主要有 IGA,IGM,IGG,CRP
在下列情况中会出现下降现象:
- 部分的或全部的免疫缺陷 - 免疫抑制治疗 - 游离轻链病或非分泌型骨髓瘤
低免疫球蛋白血症
多克隆免疫球蛋白的增加:
- 炎症 - 肝硬化 - 亚急性和慢性感染
临床实例
MGUS
意义未明的单克隆免疫球蛋白疾病: Benign MC
在法国,在对献血者进行检测时,会检测到 0,15% 比例的单克隆免疫球蛋白携带者. 在老龄人群中检测到的携带者比例更高 (80岁以上人群). 在对60到99岁人群的检测显示, 出现Ig的比例 从2,6%上升至19,2%. (平均值= 5%)
溶血的标本
下列情况下Alpha2区域会出现增加现象:
- 炎症症状 - 肾病综合征 - 出现游离轻链
肾病综合征
BETA GLOBULINS(Β球蛋白区带)主要有血红素结 合蛋白，转铁蛋白，Β脂蛋白，补体C3、C4,纤 维蛋白原
在下列情况下会出现下降
:
- 肝功能不全 - C3 长期缺乏 或者 C3 代谢过快
总蛋白
↓↓
Alb
↓↓
α1
N↑ N
α2
↓
β
N↑
- 寡克隆免疫球蛋白
高免疫球蛋白血症
血清蛋白021216－狼疮病
血清蛋白030127－酒精肝B-r桥
与下列各类疾病相关的寡克隆免疫球蛋白(多个 条带) :
- 自身免疫病 - 先天性免疫缺陷症 - 病毒感染
(C Hepatitis, HIV disease, CMV(巨细胞病毒), EBV,…)
游离轻链病
GAMMA GLOBULINS (Γ免疫球蛋白区带)主要有 IGA,IGM,IGG,CRP
在下列情况中会出现下降现象:
- 部分的或全部的免疫缺陷 - 免疫抑制治疗 - 游离轻链病或非分泌型骨髓瘤
低免疫球蛋白血症
多克隆免疫球蛋白的增加:
- 炎症 - 肝硬化 - 亚急性和慢性感染
临床实例
MGUS
意义未明的单克隆免疫球蛋白疾病: Benign MC
在法国,在对献血者进行检测时,会检测到 0,15% 比例的单克隆免疫球蛋白携带者. 在老龄人群中检测到的携带者比例更高 (80岁以上人群). 在对60到99岁人群的检测显示, 出现Ig的比例 从2,6%上升至19,2%. (平均值= 5%)
溶血的标本
下列情况下Alpha2区域会出现增加现象:
- 炎症症状 - 肾病综合征 - 出现游离轻链
肾病综合征
BETA GLOBULINS(Β球蛋白区带)主要有血红素结 合蛋白，转铁蛋白，Β脂蛋白，补体C3、C4,纤 维蛋白原
在下列情况下会出现下降
:
- 肝功能不全 - C3 长期缺乏 或者 C3 代谢过快
总蛋白
↓↓
Alb
↓↓
α1
N↑ N
α2
↓
β
N↑
第八章 电泳分离技术
两性电解质载体(carrier ampholytes)
(1)易溶于水，在pI处应有足够的缓冲能力，形成稳 定的pH梯度，不致被蛋白质或其它两性电解质改 变pH梯度。 (2)在pI处应有良好的电导及相同的电导系数，以保 持均匀的电场。 (3)分子量小，可通过透析或分子筛法除去，便于与 生物大分子分开。
样品 浓缩胶
分离胶
电位梯度的不连续性
E：每厘米的电压降 E＝I(电流强度)/(电导率) E与电泳速度成正比 电泳开始后，由于快离子泳动 率最大，在快离子后面形成一 个离子浓度低的低电导区，产 生较高的电位梯度，使蛋白质 和慢离子加速移动，蛋白质样 品被进一步浓缩。
B. 电荷效应
蛋白质样品进入分离胶后， pH增大(pH 8.9)，Gly－解离 度增大，不存在快、慢离子之 分，蛋白质样品在均一电场强 度和pH条件下泳动。 由于各种蛋白质pI不同，所载 有效电荷不同，因此质点的有 效迁移率不同，形成不同区带。
1.脱色液： 甲醇 冰醋酸 加H2O 到
100ml 100ml 1000ml
电泳后的凝胶经考马斯亮篮染色、脱色后的凝胶照片
Mark: Myosin 200000 wβ-galactosidase 116250
Phosphorylase b
Serum albumin Ovalbumin
97400
66200 45000
显微 电泳
等电聚 焦电泳
等速 电泳
淀粉凝 胶电泳
聚丙烯 酰胺凝 胶电泳
琼脂 糖凝胶 电泳
纸电泳
醋酸纤 维薄 膜电泳
薄层 电泳
薄层电泳
根据支持介质形状不同
分析电泳
板电泳
柱电泳。
用途不同 制备电泳
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pH的不连续性
这种高电位梯度使蛋白质和慢离子在快离子后面加速移动。 当快离子、慢离子和蛋白质迁移率和电位梯度的乘积彼此 相等时，则三种离子移动速度相同 在快离子和慢离子的移动速度相等的稳定状态建立之后， 则在快离子和慢离子之间形成一个稳定而又不断向阳极移 动的界面 在高电位梯度区和低电位梯度区之间的地方形成一个迅速 移动的界面 由于蛋白质样品的有效迁移率恰好介于快、慢离子之间， 因此也就聚集在这个移动的界面附近，被浓缩形成一个狭 小的中间层 在浓缩胶与分离胶之间有 pH的不连续性，这是为了控制慢离 子的解离度，从而控制其有效迁移率 要求在样品胶和浓缩胶中，慢离子较所有被分离样品的有效 迁移率低，以使样品在快、慢离子界面之间，使样品浓缩。 而在分离胶中慢离子的有效迁移率比所有样品的有效迁移率 高，使样品不再受离子界面的影响
分子筛效应
分子量或分子大小和形状不同的蛋白质通过一定孔径 的分离时，阻滞的程度不同，因此表现出不同迁移率， 即所谓分子筛效应 即使净电荷相似，自由迁移率相等的蛋白质分子， 也会由于分子筛效应在分离胶中被分开
电荷效应
蛋白质混合物在凝胶界面处被高度浓缩，堆积成层， 形成一狭小的高浓度的蛋白质区，但由于每种蛋白质 分子所载有效电荷不同因而迁移率不同 承载有效电荷多的，泳动的快，反之则慢。因此各种 蛋白质就以一定的顺序排列成一个一个的圆盘状（或 区带）在进入分离胶中时，此种电荷效应仍起作用
核酸：
＜104 104 - 10 5 10 5- 2 × 10 6
15-20 5-10 2-2.6
聚丙烯酰胺凝胶电泳
聚丙烯酰胺凝胶电泳是以聚丙烯酰胺凝胶作为支持介 质的电泳方法 在这种支持介质上可根据被分离物质分子大小和分子 电荷多少来分离 根据缓冲系统的组成和凝胶孔径的变化，可分为连续 电泳和不连续电泳 根据电泳的形式可分为圆盘电泳和平板电泳，后者又 分为垂直平板电泳和水平平板电泳 任何一种凝胶电泳的电泳方法都需要三个步骤：制胶、 电泳、检测，即电泳的三部曲
电渗作用
电渗是指在电场中液体对固体支持物的相对移动 电渗会对样品的迁移率造成影响。如果电渗方向与样品 泳动的方向一致，样品的表观迁移率就加快，如果二者 方向不一致，样品的表观迁移率就降低 为了测定离子的电泳速度，要对电渗现象加以校正
焦耳效应
电泳过程中由于通电产生热量，会使温度增加。温 度升高使介质粘度下降，分子运动加剧，引起自由 扩散变快，迁移率增加 在时间t里，电流I在电阻R上产生的热量Q是 Q=I2Rt 电泳过程中释放出的热量与电流强度的平方成正比 当电场强度或电极缓冲液中离子强度增加时，电流 强度会增大。这不仅降低分辨率，而且在严重时会 烧断滤纸或琼脂糖凝胶支持物等 为降低热效应对电泳的影响，可控制电压或电流， 也可在电泳系统中安装冷却散热装置
支持物筛孔
当采用凝胶如琼脂糖、葡聚糖、聚丙烯酰胺凝胶等作 支持物，支持物都有大小不等的筛孔，在孔径大的凝 胶中溶质颗粒泳动速度快，反之，则泳动速度慢 凝胶呈现分子筛效应
电泳的分类
按有无固体支持物分类 按凝胶形来分
移动界面电泳、区带电泳、稳态电泳 区带电泳是样品物质在一惰性支持介质上进行电泳 的过程。因电泳后样品的不同组分可形成带状的区 间，故称区带电泳 支持介质的作用主要是为了防止在电泳过程中分子 的对流和扩散 支持介质有时会吸附不同分子或起分子筛作用（层 析效应）而对分离起破坏或帮助的作用 稳态电泳的特点是分子颗粒的电泳迁移在一定时间 后达到一个稳态 在稳态达到后，区带的宽度不随时间而变化
T=
a V
a b V
+ b · 100(%)
C=
b a+b
一般来说，当C保持恒定时，有效孔径随着 T的增
· 100(%)
加而减小 当T保持恒定，C为5％时，有效孔径最小； C大于 或小于5％时，有效孔径均变大
为丙烯酰胺的克数（ g） 为N，N′－甲叉双丙烯酰胺的克数（ g） 为缓冲液的总体积（ ml）
溶液的pH值
溶液的pH值决定了带电颗粒解离的程度，即决定了物 质所带净电荷的多少 对于蛋白质，氨基酸等两性电解质，溶液 pH值离等电 点越远，颗粒所带净电荷越多，电泳速度越快；反之 则越慢 要分离一种蛋白质混合物时，应选择一种能扩大各种 蛋白质所带电荷量差异的 pH值，以利于各种蛋白质分 子的解离 为保持电泳过程中溶液 pH值恒定，必须采用缓冲液作 为电极液
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缓冲液离子成分的不连续性
两种电荷符号相同的离子向同一方向泳动，其迁移率不同， 两种离子若能形成界面，则走在前面的离子称为快离子 （又称先导离子），走在后面的离子称为慢离子（又称尾 随离子） 为使样品达到浓缩的目的，需在电泳缓冲系统中加入有效 迁移率大小不相同的两种离子。并使这两种离子在缓冲系 统中组成不连续的两相 为了保持溶液的电中性及一定的 pH，需加入一种与快、慢 离子符号相反的离子，称为缓冲配对离子（反向离子）
m= v E = d/t E = d/t V/ l = Q 6r
电泳是指带电颗粒在电场中向与自身带相反电荷的电 极移动的现象 在电场中，带电颗粒向阴极或阳极迁移，迁移的方向 取决于它们带电的符号
影响泳动度的主要因素
样品性质 电场强度 溶液性质 电渗作用 焦耳效应 支持物筛孔
样品性质
净电荷的数量
带净电荷多，在电 场中泳动速度快 直径小、接近于球形， 在电场中泳动速度快
光聚合
光聚合过程是一个光激发的催化反应过程 光聚合的催化剂是核黄素 在氧及紫外线照射下，核黄素生成含自由基的产物，自 由基的作用如同化学聚合中的过硫酸胺 与化学聚合相反，用核黄素进行光聚合时需要少量的氧。
影响聚丙烯酰胺聚合反应因素
大气中氧能淬灭自由基，使聚合反应终止， 所以在聚合过程中要使反应液与空气隔绝 某些材料如有机玻璃，能抑制聚合反应 某些化学药物可以减慢反应速度 温度高聚合快，温度低聚合慢
聚丙烯酰胺凝胶电泳可分为连续的和不连续的两类 连续的电泳指整个电泳系统中所用缓冲液， pH值和 凝胶网孔都是相同的 不连续的电泳是指在电泳系统中采用了两种或两种 以上的缓冲液， pH值和孔径 不连续电泳能使稀的样品在电泳过程中浓缩成层，从 而提高分辨能力
不连续电泳
有三种物理效应
（1）样品的浓缩效应 （2）凝胶的分子筛效应 （3）一般电泳分离的电荷效应
6.5 8.0 10.0 12.0 15.0
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分子量范围与凝胶浓度的关系
分子量范围 蛋白质： ＜104 1 × 10 4 - 4× 10 4 4 × 10 4 - 1 × 10 5 1 × 10 5 - 5 × 10 5 ＞5 × 10 5 适用的凝胶浓度（ %） 20-30 15-20 10-15 5-10 2-5
凝胶层的不连续性
浓缩胶：为大孔凝胶 分离胶：为小孔胶
蛋白质分子在大孔凝胶中受到的阻力小，移动速度快。 进入小孔凝胶时遇到的阻力大，速度就减慢了 由于凝胶层的不连续性，在大孔与小孔凝胶的界面处 就会使样品浓缩，区带变窄
四个不连续性
凝胶层的不连续性 缓冲液离子成分的不连续性 电位梯度的不连续性 pH的不连续性
聚丙烯酰胺凝胶具有较高的粘度，它具有防止对流减 低扩散的能力，而且因为它具有三维空间网状结构， 某分子通过这种网孔的能力将取决于凝胶孔隙和分离 物质颗粒的大小和形状，这是凝胶的分子筛作用 由于这种分子筛作用，这里的凝胶并不仅是单纯的支 持物，因此，在电泳过程中除了注意电泳的基本原理 以外，还必须注意与凝胶本身有关的各种性质（网孔 的大小和形状等）
大小及形状
电场强度
电场强度也称电位梯度 单位长度支持物体上的电位降 一般，电场强度越高，带电颗粒移动速度越快。电场强 度和电泳速度成正比关系 根据电场强度大小，可将电泳分为常压电泳和高压电泳 常压电泳的电压在 100-500伏特，电场强度一般是 220伏特/厘米 高压电泳的电压可高达 500-1000 伏特，电场强度在 20-200伏特/厘米 常压电泳分离时间需数小时至数天，高压电泳时间短，有 时仅几分钟即可
光聚合的优点 用量少，不会对被分析的样品有任何不良的影响 聚合所需时间可以较自由地控制 缺点是光照量不易掌握
聚丙烯酰胺凝胶的特性：机械性能、弹性、透明度、粘 着度以及孔径大小等均取决于两个重要的参数 T和C T是丙烯酰胺和N，N－´甲叉双丙烯酰胺的总浓度 C是与总浓度有关的交联剂浓度
凝胶有效孔径
聚丙烯酰胺凝胶的有效孔径取决于它的总浓度 T％， 还与其交联度C％有关
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溶液的离子强度
溶液的离子强度越高，带电颗粒泳动速度越慢 带电颗粒的迁移率与离子强度的平方根成反比 低离子强度时，发出的热量较少，迁移速率较快， 太低则起不到缓冲效果 高离子强度时，迁移速率慢，但电泳谱带要比低 离子强度时细窄 离子强度很高时要用低电压，避免过多产热， 这样又导致长的电泳时间，以致增加变性和区 带分离困难 溶液的离子强度要适当，通常缓冲液离子强度选择在 0.02-0.2之间
化学聚合
引发剂一般是过硫酸铵（ AP）： （NH4）2S2O8 加速剂是脂肪叔胺如四甲基乙二胺 （TEMED）、二甲胺丙腈等
H 3C N（CH2）2N H 3C CH
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CH 3
化学聚合过程
A. TEMED催化AP生成自由基： S2O82SO4–
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与聚合过程有关一些因素
引发剂和增速剂的浓度、系统的 pH、温度、分子 氧、凝胶系统中的不纯物等
丙烯酰胺（acrylamide， Acr）称为单体 N，N ′－甲叉双丙烯酰胺 （N，N′－ methylenebisacrylamide ， Bis）称为交联剂 在水溶液中，单体和交联 剂通过自由基引发的聚合 反应形成凝胶
聚丙烯酰胺的聚合通常是由化学或光化学过程完成的 常用过硫酸铵、核黄素作引发剂 用N，N，N´，N´－四甲基乙二胺作为增速剂 用过硫酸铵引发的反应称化学聚合反应 用核黄素引发，需要光照射反应液，称光聚合反应 在聚丙烯酰胺凝胶形成的反应过程中，需要有催化剂参 加，催化剂包括引发剂和增速剂两部分 引发剂在凝胶形成中提供起始自由基，通过自由基的传 递，使丙烯酰胺成为自由基，发动聚合反应 加速剂则可加快引发剂释放自由基的速度